Генетический код и его универсальность

Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

В ДНК используется четыре азотистых основания — аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (T), которые в русскоязычной литературе обозначаются буквами А, Г, Ц и Т. Эти буквы составляют алфавит генетического кода. В РНК используются те же нуклеотиды, за исключением тимина, который заменён похожим нуклеотидом — урацилом, который обозначается буквой U (У в русскоязычной литературе). В молекулах ДНК и РНК нуклеотиды выстраиваются в цепочки и, таким образом, получаются последовательности генетических букв. Белки практически всех живых организмов построены из аминокислот всего 20 видов. Эти аминокислоты называют каноническими. Каждый белок представляет собой цепочку или несколько цепочек аминокислот, соединённых в строго определённой последовательности. Эта последовательность определяет строение белка, а следовательно все его биологические свойства.

Реализация генетической информации в живых клетках (то есть синтез белка, кодируемого геном) осуществляется при помощи двух матричных процессов: транскрипции (то есть синтеза мРНК на матрице ДНК) и трансляции генетического кода в аминокислотную последовательность (синтез полипептидной цепи на мРНК). Для кодирования 20 аминокислот, а также сигнала «стоп», означающего конец белковой последовательности, достаточно трёх последовательных нуклеотидов. Набор из трёх нуклеотидов называется триплетом.

Универсальность генетического кода означает, что все живые организмы - эукариоты, прокариоты и вирусы - используют один и тот же генетический код. Это утверждение, вообще говоря, справедливо. Но определение нуклеотидных последовательностей митохондриальных ДНК человека и дрожжей выявили некоторые особенности. Описаны два исключения из правила универсальности кода, относящиеся к геномам митохондрий у нескольких видов низших эукариот, в том числе у дрожжей Saccharomyces, и геномам инфузорий Stylonichia, Tetrahymena и Paramecium (Caron, Meyer, 1985; Fox, 1985; Horowitz, Corovsky, 1985; Preer et al., 1985; Naohiro et al., 1986). Эти исключения состоят в том, что терминаторный кодон UGA использован для кодирования триптофана наряду с универсальным кодоном триптофана - UGG; кодоны аргинина АGА и АGG используются в качестве терминаторных, а кодоны CUA и AUA лейцина и изолейцина кодируют соответственно треонин и метионин.

Генотипическая изменчивость.
Изменчивость, которая появляется в связи с изменением генетическо­го материала, называется наследственной или генотипической.
Одним из результатов наследственной изменчивости является образова­ние новых вариантов организмов (новых генотипов), обеспечивающее разно­образие жизни, ее продолжение и эволюционное развитие.
Генотипическая изменчивость широко представлена в природе. Иногда это очень крупные изменения, проявляющиеся, например, в признаках махровости у цвет­ков, коротконогости у животных (у овец, кур), но чаще это мелкие, едва замет­ные отклонения от нормы.

Генотипическая изменчивость характеризуется тем, что:
- передается по наследству;
- генотип особи подвергается изменениям;
- носит случайный характер.
В зависимости от того, какими именно изменениями генотипа определяется Генотипическая изменчивость, выделяют две её формы: мутационную (в результате мутаций) и комбинативную (как следствие новых комбинаций генов).

Комбинативная изменчивость представляет собой результат пере­распределения наследственного материала родителей среди их потомства. Перекомбинация, или рекомбинация, генов и хромосом обычно происхо­дит при мейозе (в процессе кроссинговера, при расхождении гомологич­ных хромосом) и при оплодотворении. Комбинативная наследственная из­менчивость является универсальным свойством всех организмов — от бак­терий до высших растений и животных. Наблюдается она и у вирусов. Этот вид наследственной изменчивости имеет важное значение при эволюцион­ных преобразованиях.

Мутационная изменчивость является результатом мутаций. Мутации — это внезапные изменения наследуемого генетического материала, приводя­щие к появлению новых признаков организма, способных передаваться по­следующему потомству. Мутации могут быть естественными и искусственно вызванными. В природе они могут возникать неожиданно (спонтанно), но чаще под влиянием мутагенов (мутация греч. henes — рождающий, рожден­ный), т.е. факторов, порождающих мутации.

Естественные мутации могут затрагивать разнообразные стороны строения и функций организма. Например, у дрозофилы описаны мутационные изменения формы крыльев, окраска тела, глаз, а также многих физиологических признаков (продолжительность жизни, плодовитость, устойчивость к повреждающим факто­рам и пр.).
Большинство мутаций нейтральны, однако бывают мутации, вредные для организма, некоторые (летальные) даже вызывают его гибель. Очень редко возникают полезные для организма мутации, которые улучшают какие-то свойства особи, но именно они, закрепленные в потомстве, дают ей некото­рые преимущества в естественном отборе перед другими.
Генотипическая изменчивость присуща всем живым организмам. Она является основным источником генетического разнообразия особей внутри вида, чем обусловливает эволюцию видов в природе и отбор луч­ших форм в селекции.

Поиск по сайту: