Рующие кодоны
Рост.
Рост и размножение.
Репликация (удвоение) ДНК требует 5 главных условий. Отсутствие любого из них делает воспроизводство живой клетки не- возможным.
1. Наличие исходной матрицы – "старой" молекулы ДНК. Она определяет точную последовательность нуклеотидов. Без нее "новая" молекула будет бессмысленной. В цепочке ДНК тройка последовательных нуклеотидов (триплет) кодирует 1 аминокислоту или сигнал о прекращении синтеза (см. таблицу 1).
Таблица 1. Универсальный генетический код. Последовательности азотистых оснований в триплетах и кодируемые ими аминокислоты для и-РНК.
в т о р о е о с н о в а н и е всего 64 трип-
┌────────┬────────┬────────┬────────┐ лета генети-
│ У │ Ц │ А │ Г │ ческого кода
┌─┼────────┼────────┼────────┼────────┼─┐
│У│УУУ Фен │УЦУ Сер │УАУ Тир │УГУ Цис │У│ 61 триплет ко-
п│ │УУЦ Фен │УЦЦ Сер │УАЦ Тир │УГЦ Цис │Ц│т дирует все 20
е│ │УУА Лей │УЦА Сер │УАА стоп│УГА стоп│А│р аминокислот,
р│ │УУГ Лей │УЦГ Сер │УАГ стоп│УГГ Трп │Г│е если 1 амино-
в├─┼────────┼────────┼────────┼────────┼─┤т кислоту коди-
о│Ц│ЦУУ Лей │ЦЦУ Про │ЦАУ Гис │ЦГУ Арг │У│ь рует не 1 три-
е│ │ЦУЦ Лей │ЦЦЦ Про │ЦАЦ Гис │ЦГЦ Арг │Ц│е плет, а более,
│ │ЦУА Лей │ЦЦА Про │ЦАА Глн │ЦГА Арг │А│ то такой код
о│ │ЦУГ Лей │ЦЦГ Про │ЦАГ Глн │ЦГГ Арг │Г│о называют вы-
с├─┼────────┼────────┼────────┼────────┤─┤с рожденным
н│А│АУУ Иле │АЦУ Тре │ААУ Асн │АГУ Сер │У│н
о│ │АУЦ Иле │АЦЦ Тре │ААЦ Асн │АГЦ Сер │Ц│о 1 триплет мо-
в│ │АУА Иле │АЦА Тре │ААА Лиз │АГА Арг │А│в жет кодировать
а│ │АУГ Мет │АЦГ Тре │ААГ Лиз │АГГ Арг │Г│а только 1 ами-
н├─┼────────┼────────┼────────┼────────┼─┤н нокислоту
и│Г│ГУУ Вал │ГЦУ Ала │ГАУ Асп │ГГУ Гли │У│и
е│ │ГУЦ Вал │ГЦЦ Ала │ГАЦ Асп │ГГЦ Гли │Ц│е 3 триплета ко-
│ │ГУА Вал │ГЦА Ала │ГАА Глу │ГГА Гли │А│ дируют оконча-
│ │ГУГ Вал │ГЦГ Ала │ГАГ Глу │ГГГ Гли │Г│ ние синтеза -
└─┴────────┴────────┴────────┴────────┴─┘ - это термини-
Сокращения:
стоп- кодон окончания синтеза
Ала - L-Аланин Тре - L-Треонин У-урацил
Вал - L-Валин Цис - L-Цистеин Ц-цитозин
Лей - L-Лейцин Тир - L-Тирозин А-аденин
Иле - L-Изолейцин Асн - L-Аспаргин Г-гуанин
Мет - L-Метионин Глн - L-Глутамин
Про - L-Пролин Асп - L-Аспаргиновая кислота
Фен - L-Фенилаланин Глу - L-Глутаминовая кислота
Трп - L-Триптофан Лиз - L-Лизин
Гли - L-Глицин Арг - L-Аргинин
Сер - L-Серин Гис - L-Гистидин
Эта система записи информации о последовательности аминокислот в белковой молекуле или последовательности нуклеотидов в р-РНК и т-РНК (ДНК ядрышек) называется триплетным генетическим кодом. Он универсален для всех живых организмов на планете Земля.
2. Наличие строительного материала. Строительным сырьем для ДНК являются отдельные дезоксирибонуклеотиды с азотистыми основаниями ДНК (аденин, гуанин, цитозин, тимин). В процессе их подготовки к синтезу нуклеотиды взаимодействуют с АТФ и превращаются в нуклеозидтрифосфаты (аденинтрифосфат, гуанинтрифосфат, цитозинтрифосфат и тиминтрифосфат), которые обладают собственной энергией для соединения в цепочки.
3. Наличие энергии. Энергия АТФ для синтеза новых цепочек ДНК опосредуется нуклеозидтрифосфатами (см. выше).
4. Наличие катализаторов реакций синтеза ферментов. (ДНК-полимеразы, ДНК-лигазы и др.).
5. Наличие места для синтеза. Местом репликации ДНК является ядро эукариотической клетки или цитоплазма (прокариоты). Отсутствие любого из данных условий делает процесс синтеза невозможным.
Последовательность событий при репликации ДНК. Расхождение нитей двойной спирали. При этом, разрываются водородные связи между комплементарно спаренными азотистыми основаниями параллельных цепочек ДНК.
- Свободные дезоксирибонуклеотиды (нуклеозидтрифосфаты) комплементарно спариваются с освободившимися на материнских цепочках нуклеотидами.
- Ферменты ДНК-полимераза, ДНК-лигаза сшивают нуклеозидтрифосфаты ("наживленные" водородными связями) в новые цепочки прочными ковалентными связями.
Способ удвоения ДНК, описанный Уотсоном и Криком, известен под названием полуконсервативной репликации. Каждая дочерняя двойная спираль имеет 1 старую (консервативную) цепь материнской молекулы и 1 новую цепь.