Биология в 3 томах. Tом 3 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003687-3
Скачать (прямая ссылка):
клетки, заключена в молекуле ДНК в форме последовательности оснований. После того как было показано, что ДНК кодирует синтез белковых молекул, стало ясно, что последовательность оснований в ДНК должна кодировать последовательность аминокислот в белковых молекулах. Эта связь между основаниями и аминокислотами известна под названием генетического кода. В 1953 г. оставался ряд нерешенных проблем: необходимо было показать существование такого кода оснований, расшифровать его и установить, каким образом последовательность оснований в ДНК переводится в последовательность аминокислот в белковой молекуле.
23.7.3. Триплетный код
Молекула ДНК построена из оснований четырех типов: аденина (А), гуанина (Г), тимина (T) и цитозина (Ц) (разд. 3.6) Каждое основание составляет часть нуклеотида, а нуклеотиды соединены в полинуклеотидную цепь; они обозначаются начальными буквами своих названий. И четыре буквы «алфавита» позволяют записывать инструкции для синтеза потенциально бесконечного числа различных белковых молекул. Существуют 20 аминокислот, из которых построены белки и которые должны кодироваться основаниями, входящими в состав ДНК. Если бы положение одной аминокислоты в первичной структуре какого-либо белка определяло одно основание, то этот белок мог бы содержать только четыре различные аминокислоты. Если бы каждая аминокислота кодировалась двумя основаниями, то с помощью такого кода можно было бы определить 16 аминокислот.
23.3. Составьте список 16 возможных
попарных сочетаний из оснований А, Г, ТиЦ.
Включение в белковые молекулы всех 20 аминокислот может обеспечить только код, состоящий из трех оснований. Такой код может давать 64 сочетания оснований, что более чем достаточно. Поэтому Уотсон и Крик предсказали, что код должен быть гриплетным.
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 3
23.4. Четыре основания, используемые по одному, позволяют закодировать четыре аминокислоты; используемые попарно - 16 аминокислот; используемые по три - 64 аминокислоты. Выведите математическое выражение, объясняющее это.
Позднее было доказано, что код действительно триплетный, т. е. что каждая аминокислота кодируется тремя основаниями.
Данные, свидетельствующие о триплетности кода
Такие данные были предоставлены Фрэнсисом Криком в 1961 г. Он получил у фага Т4 мутации, вызванные добавлением или выпадением оснований. Добавление или выпадение (делеция) какого-либо основания изменяет «прочтение» кода после точки, в которой произошло изменение (рис. 23.23). Возникшую в результате такого изменения мутацию называют мутацией со «сдвигом рамки считывания». Эта мутация
_Непрерывность жизни 167
не позволяет возникнуть таким последовательностям триплетов оснований, которые могли обеспечить синтез белковых молекул с прежней последовательностью аминокислот. К восстановлению первоначальной последовательности оснований могло бы привести только добавление одного основания или удаление одного основания в определенных точках. Такое восстановление предотвращало бы появление мутантов среди экспериментальных фагов т4. Добавление одного основания получило название мутации типа (+), а удаление одного основания — мутации типа (—). Мутации типа (+) (—) восстанавливают правильное считывание. В двойных мутантах (++) или (--) также происходил сдвиг рамки считывания, что привело к появлению мутантов, синтезирующих дефектные белки. Однако, у мутантов (+++) или
(---) никакого изменения синтеза белка не
наблюдалось. По мнению Крика, это объясняется тем, что такие мутации не вызывают сдвигов рамки, а приводят лишь к добавлению или выпадению одной аминокислоты, что часто не оказывает воздействия на функции белка. Это означает, что код считывается сразу тремя основаниями, т. е. триплетами.
Нормальный триплетный код
Г A T
Г A T
і і і
Г A T
_J_і_L-
Г A T J Г A T
ГАТІГАТ'ГАТ'ГАТ
I 1 111 I ill I 111 1 1
Добавлено одно основание (Ц)
Г A T
_1_I_1_
Г A T
1 I_1_
цгаітга'тгат га
T '_і і і_і_і 1 і_і_і—і_і-1—і—
T Г А і T Г А
_1_I_L_j_J_I_L-
Триплетные «рамки»
T Г А
_J_I_I_
Удалено одно основание (А)
Г A T
_1_1_L-
(+ц)
Г A T
і і і
Г A T
і і_L_
Г A T
I I_L_
ГТГАТГіАТГ'АТГ'АТГ її I1I_і_L_U-J_і_і_!_і_і_i_l_I_I-L_
Добавлено одно (Ц) и удалено одно (А) основание
Г A T
Г A T і ц Г А
T Г А
_J_1_L_
(-A)
ТГТІГАТіГАТІГАТ'ГАТ
t 11,1_I III_I_I_L_J_1_LJ_1_I-L
(+ц)
(-A)
Код снова в фазе
Рис. 23.23. Схема, поясняющая результаты удаления или добавления оснований в триплетном коде. Добавление основания Ц приводит к сдвигу рамки считывания, так что первоначальное сообщение TAT, TAT... превращается в TTA, TTA... Выпадение основания А вызывает сдвиг рамки, приводящий к замене первоначального сообщения ТА Т, ТАТ... на ATT, ATT.. Добавление основания Ц и удаление основания А в точках, указанных на схеме, приводят к восстановлению первоначального сообщения ТАТ, ТАТ... (По F. Н. С. Crick, The genetic code I, 1962, Scientific American Offprint, N123, Wm. Saunders and Co.)
