VII.ГЕНЕТИЧЕН КОД

Шифърът на наследствената информация се нарича генетичен код. Той представлява уникална последователност на нуклеотидите в молекулата на ДНК, детерминиращи подреждането на аминокиселините в молекулата на белтъчините.

Положението на всяка отделна аминокиселина в полипептидната верига се определя от последователността на група нуклеотиди в молекулата на иРНК, наречена кодон.

Кодонът за всички аминокиселини се състои от три нуклеотида и се нарича триплетен. Триплетите са разположени последователно без покриване и без прескачане. Всички кодони са триплети. Първият дешифриран кодон на генетичния код е триплетът УУУ. Той кодира присъединяването на аминокиселината фенилаланин към полипептидната верига. Триплетът ААА кодира присъединяването на аминокиселината лизин и т.н. Вече са установени кодоните за всички аминокиселини.

1. Изроден генетичен код -когато положението на една аминокиселина се кодира от два или повече кодони. Почти всички аминокиселини имат повече от един кодон.
2. Безсмислен кодон - този, който не кодира аминокиселина. Той е сигнал за терминация на транслацията- УАГ, УАА, УГА. Те се наричат още завършващи или терминиращи кодони.

ГЕНЕТИЧНИЯТ КОД Е УНИВЕРСАЛЕН - при почти всички организми едни и същи кодони детерминират подреждането на едни и същи аминокиселини. При най-различни организми (вируси, прокариоти и еукариоти) свързването на определени аминокиселини се кодира от едни и същи кодони. При опити с безклетъчни системи, които съдържат рибозоми и иРНК от различни организми, специфичността на синтезираните продукти се детерминира от принадлежността на използваната тРНК. Така например в безклетъчна система с тРНК, изолирана от E. coli, и с иРНК и рибозоми, получени от ретикулоцити на заек, се синтезира хемоглобин на заек, идентичен с хемоглобина, получен с помощта на тРНК от ретикулоцити на заек. Следователно, антикодоните на тРНК на бактериите и на бозайниците са еднакви и могат да се свързват с кодоните на иРНК на животни и да участват в биосинтезата на специфични белтъчини като хемоглобина.

Изключение от универсалността на генетичния код се наблюдава само при митохондриите, които имат свой собствен наследствен апарат, обособен от ядрото на клетката. При тях някои кодони функционират различно от кодоните в клетките на всички видове организми. Така безсмисленият при клетките кодон УГА в митохондриите кодира включването в полипептидната верига на аминокиселината триптофан, а кодиращият свързването на левцина в клетките кодон ЦУГ при митохондриите кодира включването на аминокиселината треонин и т.н. В митохондриите се синтезират значително по-малък брой различни тРНК молекули, отколкото в ядрото на клетката. Въз основа на това се приема, че митохондриите еволюционно са симбионти в еукариотните клетки и произхождат от древни микроорганизми. Предполага се, че в резултат на тази симбиоза са настъпили промени в генетичния им код. Същевременно пластидите, които също са органели на клетките, имат еднакви кодони с тези на гените в ядрата на клетките. Универсалността на генетичния код е доказателство, че той се е формирал в много ранен етап от еволюцията на организмите и не се е изменил до сега и е еднакъв, при различните видове организми.

Колинеарност между гена и белтъчините

Гените детерминират характерните свойства на белтъчините на базата на колинеарността, т.е. паралелното съответствие между структурата на гена и структурата на кодираната от него полипептидна верига. Последователността на нуклеотидите в участъка на ДНК, в който е локализиран даден ген, определя подреждането на аминокиселините в контролираната от него полипептидна верига. Доказателства за колинеарността между структурата на гена и на белтъчината са получени чрез създадените за целта мутационни модели.

Нормалната триптофансинтетаза А на E. coli съдържа 267 аминокиселинни остатъка. При облъчване с ултравиолетови лъчи възникват мутации в кодиращия я ген. С помощта на рекомбинационен анализ е доказано, че положението на засегнатите от мутациите нуклеотиди в гена на триптофансинтетазата А напълно съответстват на местата на изменените аминокиселини в съответните мутантни белтъчини. Следователно, съществува колинеарност между последователността на нуклеотидите в гена trpA на E. coli и последователността на аминокиселините в кодираната от него белтъчина.

Фина структура на гените и основни понятия

Генът има сложна структура и при еукариотите се състои от два участъка:

1. Екзони - активни участъци, които кодират последователността на аминокиселините в полипептидната верига.
2. Интрони - участъци, които не кодират аминокиселини, но могат да кодират различни типове РНК. По време на процесинга те се изрязват и се снаждат само екзоните.
3. Спейсери - последователности от нуклеотиди, несъдържащи генетична информация, които са разположени между гените.

Основни понятия

1. Рекон - двойка нуклеотиди , която е минимална единица за рекомбинация.
2. Мутон- двойка нуклеотиди, която е минимална единица за мутация. Нарича се още сайт.
3. Локус - участък от хромозомата, в който е разположен генът.
4. Цистрон- другото наименование на понятието ген.

ГЕНЪТ Е УЧАСТЪК ОТ МОЛЕКУЛАТА НА ДНК СЪС СПЕЦИФИЧНА ПОСЛЕДОВАТЕЛНОСТ НА НУКЛЕОТИДИТЕ, КОДИРАЩА БИОСИНТЕЗАТА НА ЕДНА ПОЛИПЕПТИДНА ВЕРИГА.

• Структурни гени - кодират синтезата на определени полипептидни вериги, рРНК и тРНК.
• Регулаторни гени - регулират процесите репликация, транскрипция, транслация.

Гените имат различни размери от 190 до 16 000 нуклеотида.