Амінокислоти та їх позначення

Розшифрування генетичної інформації

Переважна більшість генів містить у закодованому вигляді інформацію про синтез білків. Білки − це біологічні молекули, що беруть участь практично у всіх процесах, які протікають у живих системах. Вони є каталізаторами різноманітних біохімічних реакцій, здійснюють транспортування речовин усередині клітин і між клітинами, регулюють проникність клітинних мембран, з нихбудуються різні структурні елементи. Білки беруть участь у здійсненні рухових функцій, забезпечують захист від інфекцій і токсинів, регулюють синтез інших генних продуктів. Основною структурною одиницею білків є амінокислоти. Всі амінокислоти мають подібну хімічну будову. До центрального атома вуглецю ( -вуглець) приєднані атом водню (Н), аміногрупа (NH₃⁺), карбоксильна група (СОСГ) і R-група (бічний ланцюг). Існує 20 різних бічних груп і відповідно 20 амінокислот. У таблиці 2 показано одно- і трилітерні позначення амінокислот. З'єднуючись один з одним пептидними зв'язками, амінокислоти утворюють поліпептидний ланцюг. Пептидний зв'язок утворюється між карбоксильною групою однієї амінокислоти й аміногрупою іншої. Перша амінокислота білкової молекули має вільну аміногрупу (N-кінець), а остання − вільну карбоксильну групу (С-кінець).

Таблиця 2

Амінокислота	Трилітерне позначення	Однолітерне позначення
Аланін	Ala	A
Аргінін	Arg	R
Аспарагін	Asn	N
Аспарагінова кислота	Asp	D
Валін	Val	V
Гістидин	His	H
Гліцин	Gly	G
Глютамін	Gin	Q
Глутамінова кислота	Glu	E
Ізолейцин	Iso	I
Лейцин	Leu	L
Лізин	Lys	K
Метіонін	Met	M
Пролін	Pro	P
Серин	Ser	S
Тирозин	Tyr	Y
Треонін	Thr	T
Триптофан	Trp	W
Фенілаланін	Phe	F
Цистин	Cys	C

Довжина білкових молекул варіює від 40 до більше 1000 амінокислотних залишків, при цьому залежно від їхньої послідовності та амінокислотного складу молекули білків набувають різної форми (конфігурацію, конформацію). Більшість функціонально активних білків складається із двох і більше поліпептидних ланцюгів (субодиниць), як ідентичних, так і дещо різних.

Білкові молекули створюють складні просторові структури, але загальний принцип їх організації полягає в тому, що структури вищого порядку визначаються безпосередньо структурою нижчого порядку, тобто послідовністю амінокислот у білкової молекулі. Таким чином, у молекулі ДНК записана інформація про первинну структуру білкової молекули.

Структура ДНК не залежить від послідовності пар нуклеотидів, але саме ця послідовність несе інформацію про послідовність амінокислот у білковій молекулі. Ген та його продукт колінеарні (від лат. соп− разом і lіпеа − лінія), тобто колінеарність − це відповідність між послідовністю нуклеотидів у молекулі ДНК і послідовністю амінокислоту молекулі білка.

Поєднання трьох нуклеотидів розміщених поряд, формує генетичний код. Кожен триплет нуклеотидів, або кодон, визначає введення в поліпептидну структуру однієї амінокислоти. Те, що кодони створенні з трьох нуклеотидів, пов'язане з необхідністю кодувати 20 амінокислот. Два нуклеотиди надають лише 16 варіантів кодонів 4² = 16, (4 − кількість нуклеотидів, 2 − кількість нуклеотидів поєднана), кількість їх недостатня для кодування 20 амінокислот, у той час, як за поєднання трьох нуклеотидів маємо 64 варіанти: 4³ = 64. З них 61 кодон визначають амінокислоти, а три −є сигналами, що свідчать про закінчення синтезу, а один –AUG (в РНК замість Т /тиміну/ утворюється U /урацил/) старт-кодон, який кодує ще і амінокислоту метіонін.

Експериментальне підтвердження триплетної природи коду було отримано на початку 60-х років у генетичних експериментах, проведених С. Бреннером і Ф. Криком. Дослідження здійснювалися на бактеріофагу Т4. За допомогою акридинів було отримано мутанти зі вставками або делеціями нуклеотидів ДНК. Проведеними схрещуваннями виявили, що вставляння або випадання одної пари нуклеотидів обов'язково викликають утворення аномальних білків з порушеною функцією. Такий самий ефект спостерігається під час вставляння або делеції двох пар нуклеотидів у межах одного гена.Якщо всередині незначної частини гена відбувається три вставляння або делеції, білок, що синтезується, часто зберігає активність.

Для генетичного коду характерна така особливість, як виродженість − це означає, що кілька кодонів кодують одну і ту ж амінокислоту (табл. 3).

Таблиця З

Дата добавления: 2017-02-01