Генетичний код

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Генети́чний код — набір правил розташування нуклеотидів в молекулах нуклеїнових кислот (ДНК і РНК), що надає всім живим організмам можливість кодування амінокислотної послідовності білків за допомогою послідовності нуклеотидів.

У ДНК використовується чотири нуклеотиди — аденін (А), гуанін (G), цитозин (С) і тімін (T), які в україномовній літературі також часто позначаються буквами А, Г, Ц і Т відповідно. Ці букви складають «алфавіт» генетичного коду. У РНК використовуються ті ж нуклеотиди, за винятком тіміну, який замінений схожим нуклеотидом, — урацилом, який позначається буквою U (або У в україномовній літературі). У молекулах ДНК і РНК нуклеотиди складають ланцюжки і, таким чином, інформація закодована у вигляді послідовності генетичних «букв».

Генетичний код
Комплементарні нуклеотиди

Для синтезу білків в природі використовуються 20 різних амінокислот. Кожен білок є ланцюжком або декількома ланцюжками амінокислот в строго певній послідовності. Ця послідовність називається первинною структурою білка, що також у значній мірі визначає всю будову білка, а отже і його біологічні властивості. Набір амінокислот також універсальний для переважної більшості живих організмів.

Експресія генів або реалізація генетичної інформації у живих клітинах (зокрема синтез білка, що кодується геном) здійснюється за допомогою двох основних матричних процесів: транскрипції (тобто синтезу мРНК на матриці ДНК) і трансляції генетичного коду в амінокислотну послідовність (синтез поліпептідного ланцюжка на матриці мРНК). Для кодування 20 амінокислот, а також стоп-сигналу, що означає кінець білкової послідовності, достатньо трьох послідовних нуклеотидів. Набір з трьох нуклеотидів називається кодоном. Прийняті скорочення, що відповідають амінокислотам і кодонам, зображені на малюнку.

Властивості генетичного коду[ред.ред. код]

  • Триплетність — три послідовно розміщені нуклеотиди кодують одну з 20 амінокислот, які разом утворюють триплет, або кодон.
  • Безперервність — кодони не розділяються між собою, тобто інформація зчитується безперервно. Кожний з кодонів не залежить один від одного і під час біосинтезу зчитується повністю.
  • Дискретність — один і той же нуклеотид не може входити одночасно до складу двох або більш кодонів.
  • Специфічність — кожний кодон може кодувати лише одну амінокислоту. Завдяки цьому генетичний код не перекривається.
  • Виродженість — одна і та ж амінокислота може кодуватися декількома різними кодонами.
  • Колінеарність — послідовність кодонів нуклеотидів точно відповідає послідовності амінокислотних залишків у поліпептиді
  • Наявність термінальних кодонів — беззмістовних, або стоп-кодонів, які не здатні кодувати амінокислоти. Вони виконують функцію роздільника між двома ланцюгами кодонів та переривають синтез поліпептиду.
  • Універсальність — єдиний генетичний код є, практично, однаковим в організмах різного рівня складності — від вірусів до людини (хоча існують кілька інших, менш поширених варіантів генетичного коду, див. список на сайті NCBI Taxonomy).

Варіанти генетичного коду[ред.ред. код]

Більшість організмів переважно користуються одним варіантом коду, так званим «стандартним кодом»[1], проте це не завжди є правилом. Перший приклад відхилення від стандартного генетичного коду був відкритий в 1979 році при дослідженні генів мітохондрій людини. З того часу було знайдено декілька подібних варіантів [2], включаючи різні альтернативні коди мітохондрій [3], наприклад, прочитування стоп-кодону стандартного коду UGA як кодону, що визначає триптофан у мікоплазм. У бактерій і архей GUG і UUG часто використовуються як стартові кодони. В деяких випадках гени починають кодувати білок із старт-кодону, який відрізняється від зазвичай використовуваного даним видом[1]. У деяких білках нестандартні амінокислоти, такі як селенцистеїн і піролізин вставляються рибосомою, під час зчитування стоп-кодону за умовами наявності певних послідовностей в мРНК після кодону. Селенцистеїн часто розглядається як 21-а, а піролізин - 22-а амінокислоти, що входять до складу білків.

Таблиця кодонів РНК[ред.ред. код]

неполярні полярні основні кислотні (стоп-кодон)
  2ий нуклеотид
U C A G
1ий нуклеотид U UUU (Фен/F) Фенілаланін UCU (Сер/S) Серин UAU (Тир/Y) Тирозин UGU (Цис/C) Цистеїн
UUC (Фен/F) Фенілаланін UCC (Сер/S) Серин UAC (Тир/Y) Тирозин UGC (Цис/C) Цистеїн
UUA (Лей/L) Лейцин UCA (Сер/S) Серин UAA Стоп-кодон UGA Стоп-кодон
UUG (Лей/L) Лейцин UCG (Сер/S) Серин UAG Стоп-кодон UGG (Трп/W) Триптофан    
C CUU (Лей/L) Лейцин CCU (Про/P) Пролін CAU (Гіс/H) Гістидин CGU (Арг/R) Аргінін
CUC (Лей/L) Лейцин CCC (Про/P) Пролін CAC (Гіс/H) Гістидин CGC (Арг/R) Аргінін
CUA (Лей/L) Лейцин CCA (Про/P) Пролін CAA (Глн/Q) Глутамін CGA (Арг/R) Аргінін
CUG (Лей/L) Лейцин CCG (Про/P) Пролін CAG (Глн/Q) Глутамін CGG (Арг/R) Аргінін
A AUU (Іле/I) Ізолейцин ACU (Тре/T) Треонін         AAU (Асн/N) Аспарагін AGU (Сер/S) Серин
AUC (Іле/I) Ізолейцин ACC (Тре/T) Треонін AAC (Асн/N) Аспарагін AGC (Сер/S) Серин
AUA (Іле/I) Ізолейцин ACA (Тре/T) Треонін AAA (Ліз/K) Лізин AGA (Арг/R) Аргінін
AUG[A] (Мет/M) Метіонін ACG (Тре/T) Треонін AAG (Ліз/K) Лізин AGG (Арг/R) Аргінін
G GUU (Вал/V) Валін GCU (Ала/A) Аланін GAU (Асп/D) Аспарагінова кислота GGU (Глі/G) Гліцин
GUC (Вал/V) Валін GCC (Ала/A) Аланін GAC (Асп/D) Аспарагінова кислота GGC (Глі/G) Гліцин
GUA (Вал/V) Валін GCA (Ала/A) Аланін GAA (Глу/E) Глутамінова кислота GGA (Глі/G) Гліцин
GUG (Вал/V) Валін GCG (Ала/A) Аланін GAG (Глу/E) Глутамінова кислота GGG (Глі/G) Гліцин
A  Кодон AUG кодує амінокислоту метіонін, а також слугує як сайт ініціації трансляції.
Діаграма генетичного коду

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

  1. а б Genetic Code page in the NCBI Taxonomy section (переглянто 27 квітня 2007)
  2. NCBI: "The Genetic Codes", Compiled by Andrzej (Anjay) Elzanowski and Jim Ostell
  3. Jukes TH, Osawa S, The genetic code in mitochondria and chloroplasts., Experientia. 1990 Dec 1;46(11-12):1117-26.