Генетический код неперекрывающийся

В 1956 году американский ученый Джордж Гамов высказал предположение о перекрываемости генетического кода. Оно заключается в следующем: предположим, у нас есть следующая последовательность нуклеотидов: УУАГУААЦГУАА

В этой последовательности могут действовать кодоны

УУА ГУА АЦГ УАА

ххУ УАГ УАА ЦГУ ААх

хУУ АГУ ААЦ ГУА Ахх

Плюс перекрываемого кода — компактность (недаром это свойство обнаружено у некоторых генов вирусов). Минус — явная зависимость структуры белка от замены нуклеотида. После расшифровки генетического кода было показано, что он неперыкрывающийся, то есть в последовательности нуклеотидов УУАГУААЦГУАА действуют только кодоны УУА ГУА АЦГ УАА. Как правило, для каждого гена существует одна открытая рамка считывания.

Генетический код непрерывный

До расшифровки генетического кода выдвигалось предположение, что только 20 кодонов - значащие, остальные пропускаются при считывании кода. Однако выяснилось, что значащих кодонов 61, и лишь три кодона (стоп-кодоны) не кодируют аминокислот. При синтезе белка (трансляции) рибосома движется по иРНК, пока не достигает стоп-кодона, считывая все кодоны подряд, без пропусков. У бактерий многие иРНК полицистронные. Они кодируют несколько полипептидных цепей, и кодирующие их последовательности разделены стоп-кодонами. При трансляции бактериальная рибосома "перескакивает" стоп-кодоны, сразу же начиная синтез следующей полипептидной цепи; белок, синтез которого закончился, при этом отделяется от рибосомы.

Генетический код вырожденный

В 1954 году американский ученый Джордж Гамов высказал предположение о кодировании одним кодоном одной аминокислоты, но это предположение оказалось неверным. Так как триплет состоит из трёх последовательных нуклеотидов, а всего этих нуклеотидов четыре различных, возможных триплетов может быть 4 ³=64 (кроме стоп-кодонов UAA, UAG и UGA, так что не 64, а 61), что превышает количество существующих аминокислот. В связи с этим было высказано предположение, подтвердившееся в дальнейшем, о так называемой вырожденности генетического кода — одну аминокислоту кодирует больше одного триплета, за исключением метионина и триптофана. Отдельные аминокислоты кодируются группами (сериями) кодонов-синонимов. 18 серий из 20 содержат от двух до шести кодонов, две серии (для аминокислот метионина и триптофана) не вырождены и содержат по одному кодону. Средняя вырожденность генетического кода приблизительно равна трём кодонам на серию. Вырожденность называется систематической, если синонимичные кодоны различаются либо пуринами, либо пиримидинами, либо вообще любыми из четырех своих нуклеотидов. Этим принципам удовлетворяют только 30 пар кодонов из 32 возможных, а также только восемь тетрад из 16. Остальные же варианты вырожденности называются несистематическими. Они относятся, как правило, к большим сериям: лейцин и аргинин — связные серии, серин — несвязная серия, изолейцин, кодируемый в три кодона — полносвязная серия.

Генетический код однозначный

Единственный известный на сегодняшний день пример, когда это свойство нарушается — использование кодона UGA у инфузории Euplotes crassus. В зависимости от окружения он кодирует две аминокислоты — цистеин и селеноцистеин [61].

Генетический код универсальный

Универсальность генетического кода означает использование всеми живыми организмами одного генетического кода, то есть все живые существа используют одинаковые наборы кодонов для кодирования одних и тех же аминокислот.

Мутации и их последствия

Мута́ция — стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной клетки или организма) изменение генотипа. Процесс возникновения мутаций называется мутагенез. Мутации делятся на спонтанные и индуцированные. Спонтанные мутации возникают самопроизвольно в нормальных для организма условиях окружающей среды с частотой около {\displaystyle 10^{-9}} {\displaystyle 10^{-9}} — {\displaystyle 10^{-12}} {\displaystyle 10^{-12}} на нуклеотид за клеточную генерацию. Индуцированные мутации возникают в результате тех или иных мутагенных воздействий в искусственных (экспериментальных) условиях или при неблагоприятных воздействиях окружающей среды. Мутации появляются постоянно в ходе процессов, происходящих в живой клетке. Основные процессы, приводящие к возникновению мутаций — репликация ДНК, нарушения репарация ДНК и генетическая рекомбинация.