ДНК и синтез белка

Сама ДНК непосредственного участия в синтезе белка не принимает, она влияет опосредованно, через другую кислоту - рибонуклеиновую (РНК). В отличие от ДНК РНК одноцепочна, вместо сахара дезоксирибозы имеет рибозу, а вместо одного из четырех оснований (тимина) - урацил. В синтезе белка принимают участие три типа рибонуклеиновых кислот. Первый представлен информационной РНК, которая синтезируется на ДНК, как на матрице, в ядре клетки, затем покидает ядро и направляется к определенным структурам цитоплазмы - рибосомам, на которых осуществляется синтез белка. Рибосомы состоят из белка и рибосомальной (второй тип) РНК. К третьему типу относится транспортная РНК, которая "подтаскивает" определенные аминокислоты (каждая аминокислота приносится своей транспортной РНК) к рибосомам для сборки их в молекулу белка.

Каким же образом последовательность четырех оснований (А, Г, Т и Ц) в ДНК определяет (кодирует) последовательность двадцати аминокислот в белке? Для этого природа создала в процессе эволюции специальный код, получивший название генетического.

Генетический код, расшифрованный в 60-х годах нашего столетия, оказался триплетным, то есть три нуклеотида в определенной последовательности кодируют свою аминокислоту, а последовательность таких триплетов в цепи ДНК кодирует соответственно последовательность аминокислот в белке, что в конечном счете и определяет особенности строящейся белковой молекулы. Оказалось, что восемь аминокислот могут быть закодированы в среднем двумя разными триплетами, пять аминокислот - четырьмя, а три аминокислоты - аргинин, серин и лейцин - даже шестью триплетами, и только две аминокислоты имеют по одному кодирующему триплету. Способность кодировать (устанавливать определенное место) одну и ту же аминокислоту разными триплетами получила название вырожденности генетического кода. Благодаря ей природе удается как бы снять шумы (возможные ошибки), возникающие при "работе" генетического материала, особенно при его удвоении. Из-за вырожденности (повторенности) генетического кода не каждое изменение оснований в триплетах может передаваться на последовательность и состав аминокислот в белке, то есть иметь генетический смысл. Явление вырожденности генетического кода снижает частоту возможных естественных и экспериментальных изменений (мутаций) на 24,5%.

Генетический код оказался удивительно универсальным для всех известных организмов, что подтверждает общность происхождения всего живого, в том числе и человека.

Благодаря Исследованиям по расшифровке генетического кода само понятие гена как единицы наследственности стало более материальным, и в настоящее время ген с молекулярных позиций рассматривается как участок ДНК, последовательность нуклеотидов в котором определяет последовательность аминокислот в молекуле белка, хотя кроме таких "структурных" генов, определяющих синтез белковых молекул, в ДНК представлены гены, выполняющие и иные функции, например гены-регуляторы, влияющие на начало, скорость синтеза и сроки его окончания, на растормаживание или блокировку синтеза определенных продуктов или звеньев метаболизма (обмен веществ). Таким образом, под генетическим контролем находится жизнедеятельность и функционирование каждой клетки и в целом всего организма.