О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
-A - G- G- A- T — C-A-G-T-Т—
-Т-С-С-Т — А — G-Т—С — А — А-
Если известна последовательность нуклеотидов в одной цепи, то, основываясь на правиле комплементарности, можно написать и последовательность их в противолежащей цепи, которая, таким образом, не содержит никакой дополнительной информации.
Специфическое спаривание оснований А с Т и G с С возможно благодаря образованию между ними водородных связей (рис. 6-1, Б и В) — тех же самых, которые тесно объединяют молекулы воды и определяют тем самым многие из ее необычных свойств. Одиночная водородная связь довольно слаба, но поскольку в двухцепочечной молекуле ДНК образуются тысячи или даже миллионы таких связей, две цепи оказываются весьма прочно связанными друг с другом.
Основание 1
I
Фосфат — Сахар — Фосфат
НУКЛЕОТИД
Репликация (самоудвоение) ДНК
Хотя во второй цепи ДНК и не содержится никакой дополнительной информации, комплементарность оснований в двух цепях создает основу для весьма элегантного способа самоудвоения двух-
цепочечной молекулы ДНК.
В начале этого процесса две противолежащие цепи начинают раскручиваться и отделяться одна от другой (рис. 6-1, Г). В точке расплетания фермент начинает пристраивать новые цепи к двум старым по принципу комплементарности: в новой цепи он ставит Т против А в старой, и т. д.:
А... Т А... Т
II II
Т... А Т.., А
j С ... G л л С
с I I Е с
§ I I § §
8 ”
О- Q
о I 12 »
эг
со С ... G го «о С ... G ?
“ I I & О- I I m
S \ Ь 2 о
х I I о - <5 1 II
G,... С G ... С
II II
А... Т А... Т
Т... А Т... А
В результате образуются две одинаковые двойные спирали, каждая из которых идентична исходной молекуле.
Кодирование белков в структуре ДНК
Последовательность аминокислот в белке закодирована в последовательности нуклеотидов ДНК. Каждый триплет, или кодон, определяет положение одной аминокислоты: три рядом стоящих основания в ДНК соответствуют одной аминокислоте, следующие три — еще одной, и так далее. Если представить аминокислоты буквой “а”, а основания — “о”, то это будет выглядеть так:
Белок: ai — аг — аз - а4 ДНК: ооо. ооо. ооо. ооо
“Знаков препинания” между кодонами нет, и точки мы поставили только для того, чтобы ясно отделить один кодой от другого.
“Перевод” кода ДНК в структуру белка начинается со “стартового сигнала” — особой последовательности нуклеотидов, и далее каждые три нуклеотида отсчитываются как один кодон1).
Таким образом, ДНК можно представить как последовательность букв (нуклеотидов), образующих текст из тысяч и даже миллионов знаков (например, ACATTGGAGTCA...), который указывает последовательность аминокислот в белках. В этом “тексте” и содержится генетическая информация, определяющая специфику каждого организма. Таким образом, и розу, и дельфина, и человека в принципе можно закодировать длинным рядом букв.
Генетический код
Этот код можно представить в виде таблицы, в которой показано, какие кодоны определяют включение в бе'лок той или иной аминокислоты (табл. 6-1).
Поскольку всего возможны 4 х 4 х 4 = 64 кодона, а в белки входят только 20 аминокислот, такое число как будто бы излишне. Однако излишек не отбрасывается — просто большинство аминокислот кодируется несколькими кодонами. Так, кодоны GGG, GGA, GGC и GGT все кодируют аминокислоту глицин. Такой код называют “вырожденным” (термин, заимствованный у физиков); это означает, что несколько разных триплетов имеют один и тот же смысл, т. е. являются синонимами.
Три кодона не соответствуют ни одной аминокислоте, и их называют “нонсенс-кодонами”. Но они не лишены смысла: когда считывание доходит до одного из них, это означает конец аминокислотной последовательности (поэтому их называют также “стоп-кодонами”).
Расположение нуклеотидов в кодонах не совсем случайное. Так, обычно первые два основания кодонов, определяющих какую-нибудь аминокислоту, одинаковы, а третье может быть в разных кодонах разным. Вырожденность несколько уменьшает вероятность ошибок при считывании кода и синтезе белка. Например, если GGG мутирует в GGA или неверно считывается как GGA, то он все равно будет означать глицин.
Генетический код всего живого, будь то растение, животное или бактерия, одинаков: например, GGU у всех организмов кодирует аминокислоту глицин. Это, как и сходство аминокислотного со-
!)Из этого ясно, что отсчет по три должен быть очень точным: одна ошибка привела бы к неверной разбивке на кодоны всего последующего “текста”. — Прим. ред.
Таблица 6-1. Значения кодонов информационной РНК (их соответствие аминокислотам)
UUU Фенилаланин UCU Серии UGU Цистеин UAU Тирозин
