Генетический код — это набор правил, с помощью которых последовательность нуклеотидов в ДНК и РНК переводится в последовательность аминокислот в белках.
По сути, это инструкция для создания белков, которые выполняют большинство функций в клетке.
Принцип работы генетического кода
Процесс реализации генетической информации (биосинтез белка) состоит из трех основных этапов: транскрипции, процессинга и трансляции:
- Транскрипция (переписывание с ДНК, происходит в ядре): Участок ДНК (ген), несущий информацию об определенном белке, служит матрицей для синтеза молекулы матричной РНК (мРНК). При этом информация "переписывается" с языка ДНК (нуклеотиды А, Т, Г, Ц) на язык РНК (А, У, Г, Ц), где тимин (Т) заменяется на урацил (У). Образуется незрелая или пре-мРНК.
- Процессинг (созревание мРНК, происходит в ядре): специальные ферменты в ядре модифицируют пре-иРНК, прежде чем она отправится в цитоплазму. Происходит только у эукариот. При этом происходит изменение ее концов, чтобы помочь экспорту зрелой иРНК из ядра, защитить мРНК от гидролитических ферментов в цитоплазме и помочь рибосомам прикрепляться иРНК в цитоплазме, затем сплайсинг - удаление неинформативных интронов пре-иРНК (не несущих информации о порядке аминокислот) и сращивание кодирующих фрагментов – экзонов.
- Трансляция (перевод в порядок аминокислот, на рибосомах в цитоплазме): Зрелая молекула мРНК перемещается к рибосоме (клеточной "фабрике" по производству белков). Рибосома "считывает" последовательность нуклеотидов мРНК тройками, называемыми кодонами. Каждая такая тройка соответствует определенной аминокислоте. Транспортные РНК (тРНК) доставляют нужные аминокислоты к рибосоме в порядке, продиктованном кодонами мРНК. Аминокислоты соединяются друг с другом, образуя полипептидную цепь, которая затем сворачивается в полноценный белок.
Основные свойства генетического кода
- Триплетность: Единицей кода является последовательность из трех нуклеотидов — кодон.
- Универсальность: У подавляющего большинства организмов (от бактерий до человека) одни и те же кодоны кодируют одни и те же аминокислоты (существуют редкие исключения).
- Вырожденность (избыточность): Одна аминокислота может кодироваться несколькими разными кодонами (чаще всего они различаются только третьим нуклеотидом).
- Однозначность: Каждый кодон кодирует только одну определенную аминокислоту.
- Отсутствие перекрывания: Один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или трех соседних кодонов. Считывание идет строго последовательно, тройка за тройкой.
- Непрерывность — между триплетами нет промежутков, дополнительных нуклеотидов и запятых.
- Наличие старт- и стоп-кодонов: Определенные кодоны (например, АУГ) сигнализируют о начале синтеза белка, а другие (УАА, УАГ, УГА) — о его завершении.
Центральная догма молекулярной биологии – правило реализации генетической информации: информация передается от нуклеиновых кислот к белку, но не в обратном направлении (ДНК – РНК - БЕЛОК).
Триплетный код обеспечивает шифровку 20 различных аминокислот, из которых строятся белки в нашем организме. Это самый настоящий «язык», на котором инструкция, записанная на ДНК в виде порядка нуклеотидов, переводится в цепочку аминокислот в полипептиде.