Лекция 5. Генетический код
|
Лекция 5. Генетический код |
|
| Список рисунков |
6. Универсальность.
Генетический код един для всех живущих на Земле существ.
Это является сильнейшим свидетельством в пользу единства происхождения и эволюции.
В 1979г. Беррел открыл идеальный код митохондрий человека.
Определение: идеальным называется
генетический код, в котором выполняется правило вырожденности квазидублетного
кода:
Если в двух триплетах совпадают первые два нуклеотида, а третьи нуклеотиды относятся
к одному классу (оба - пурины или оба - пиримидины), то эти триплеты кодируют
одну и ту же аминокислоту.
Из этого правила в универсальном коде есть два исключения. Оба отклонения от идеального кода в универсальном касаются принципиальных моментов: начала и конца синтеза белка:
|
Кодон |
Универсальный код |
Митохондриальные коды |
|||
| Позвоночные |
Беспозвоночные |
Дрожжи |
Растения |
||
|
UGA
|
STOP
|
Trp
|
Trp
|
Trp
|
STOP
|
|
AUA
|
Ile
|
Met
|
Met
|
Met
|
Ile
|
|
CUA
|
Leu
|
Leu
|
Leu
|
Thr
|
Leu
|
|
AGA
|
Arg
|
STOP
|
Ser
|
Arg
|
Arg
|
|
AGG
|
Arg
|
STOP
|
Ser
|
Arg
|
Arg
|
7. Помехоустойчивость.
Определение: Мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными. Мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.
В каждом триплете можно провести 9 однократных замен. Общее количество возможных замен нуклеотидов - 61 по 9 = 549. Из них:
23 замены нуклеотидов приводят к появлению кодонов - терминаторов трансляции.
134 замены не меняют кодируемую аминокислоту.
230 замен не меняют класс кодируемой аминокислоты.
162 замены приводят к смене класса аминокислоты, т.е. являются радикальными.
Из 183 замен 3-его нуклеотида, 7 приводят к появлению терминаторов трансляции,
а 176 - консервативны.
Из 183 замен 1-ого нуклеотида, 9 приводят к появлению терминаторов, 114 - консервативны
и 60 - радикальны.
Из 183 замен 2-го нуклеотида, 7 приводят к появлению терминаторов, 74 - консервативны,
102 - радикальны.
Итак: 364/162=2.25 (отношение числа консервативных замен к числу радикальных замен) - показатель помехоустойчивости генетического кода.
8. Неперекрываемость.
 |
В 1956г. Георгий Гамов предложил вариант перекрываемого кода. Согласно Гамовскому коду, каждый нуклеотид, начиная с третьего в гене, входит в состав 3-х кодонов. Когда генетический код был расшифрован, оказалось, что он неперекрываем, т.е. каждый нуклеотид входит в состав лишь одного кодона. |
Достоинства перекрываемого генетического кода:
компактность, меньшая зависимость структуры белка от вставки или делеции нуклеотида.
Недостаток:
большая зависимость структуры белка от замены нуклеотида и ограничение на соседей.
 |
В 1976г. была секвенирована ДНК фага φХ174. У него одноцепочечная кольцевая ДНК, состоящая из 5375 нуклеотидов. Было известно, что фаг кодирует 9 белков. Для 6 из них были определены гены, располагающиеся друг за другом. Выяснилось, что есть перекрывание. Ген Е полностью находится внутри гена D. Его инициирующий кодон появляется в результате сдвига считывания на один нуклеотид. Ген J начинается там, где кончается ген D. Инициирующий кодон гена J перекрывается с терминирующим кодоном гена D в результате сдвига на два нуклеотида. Конструкция называется "сдвиг рамки считывания" на число нуклеотидов, некратное трем. На сегодняшний день перекрывание показано только для нескольких фагов. |
Информационная емкость ДНК
На Земле живет 6 миллиардов человек. Наследственная информация о них заключена в 6х109 сперматозоидах. По разным оценкам у человека от 30 до 50 тысяч генов. У всех людей ~ 30х1013 генов или 30х1016 пар нуклеотидов, которые составляют 1017 кодонов. Средняя книжная страница содержит 25х102 знаков. ДНК 6х109 сперматозоидов содержит информацию, равную по объему примерно 4х1013 книжных страниц. Эти страницы заняли бы объем 6-и зданий НГУ. 6х109 сперматозоидов занимают половину наперстка. Их ДНК занимает менее четверти наперстка.
| Список рисунков |