Генетичний код: опис, характеристики, історія дослідження
Кожен живий організм володіє особливим набором білків. Певні з'єднання нуклеотидів і їх послідовність в молекулі ДНК утворюють генетичний код. Він передає інформацію про будову білка. У генетиці була прийнята певна концепція. Відповідно до неї, одному гену відповідав один фермент (поліпептид). Слід сказати, що дослідження про нуклеїнові кислоти і білках проводилися протягом досить тривалого періоду. Далі в статті докладніше розглянемо генетичний код і його властивості. Буде також наведена коротка хронологія досліджень.
Термінологія
Генетичний код - це спосіб зашифровуваної послідовності білків амінокислот за участю нуклеотидноїпослідовності. Цей метод формування відомостей характерний для всіх живих організмів. Білки - природні органічні речовини з високою молекулярною. Ці сполуки також присутні в живих організмах. Вони складаються з 20 видів амінокислот, які називаються канонічними. Амінокислоти збудовані в ланцюжок і з'єднані в строго встановленій послідовності. Вона визначає структуру білка і його біологічні властивості. Зустрічається також кілька ланцюжків амінокислот у білку. 
ДНК і РНК
Дезоксирибонуклеїнова кислота - це макромолекула. Вона відповідає за передачу, зберігання та реалізацію спадкової інформації. ДНК використовує чотири азотистих підстави. До них відносяться аденін, гуанін, цитозин, тимін. РНК складається з тих же нуклеотидів, крім того з них, у складі якого знаходиться тимін. Замість нього присутній нуклеотид, який містить урацил (U). Молекули РНК і ДНК являють собою нуклеотидні ланцюжки. Завдяки такій структурі утворюються послідовності - "генетичний алфавіт".
Реалізація інформації
Синтез білка, який кодується геном, реалізовується за допомогою об'єднання мРНК на матриці ДНК (транскрипції). Також відбувається передача генетичного коду в послідовність амінокислот. Тобто має місце синтез поліпептидного ланцюга на мРНК. Для кодування всіх амінокислот і сигналу закінчення білкової послідовності достатньо 3-х нуклеотидів. Цей ланцюг називається кодоном. 
Історія дослідження
Вивчення білка і нуклеїнових кислот проводилось тривалий час. У середині 20 століття, нарешті, з'явилися перші ідеї про те, яку природу має генетичний код. У 1953 році з'ясували, що деякі білки складаються з послідовностей амінокислот. Правда, тоді ще не могли визначити їх точну кількість, і з цього приводу велися численні суперечки. У 1953 році авторами Уотсоном і Криком було опубліковано дві роботи. Перша заявляла про вторинну структуру ДНК, друга говорила про її допустимому копіюванні за допомогою матричного синтезу. Крім того, був зроблений акцент на те, що конкретна послідовність підстав - це код, який несе спадкову інформацію. Американський і радянський фізик Георгій Гамов припустив гіпотезу кодування і знайшов метод її перевірки. У 1954 році була опублікована його робота, в ході якої він висунув пропозицію встановити відповідності між бічними амінокислотними ланцюгами і "дірками", що мають ромбообразний форму, і використовувати це як механізм кодування. Потім його назвали ромбічним. Роз'яснюючи свою роботу, Гамов припустив, що генетичний код може бути тріплетним. Праця фізика став одним з перших серед тих, які вважалися близькими до істини. 
Класифікація
Після закінчення декількох років пропонувалися різні моделі генетичних кодів, що представляють собою два види: перекриваються і неперекривающіеся. В основі першої було входження одного нуклеотиду до складу декількох кодонів. До неї належить трикутний, послідовний і мажорно-мінорний генетичний код. Друга модель передбачає два види. До неперекривающіхся відносяться комбінаційний і "код без ком". В основі першого варіанту лежить кодування амінокислоти триплетами нуклеотидів, і головним є його склад. Згідно з "кодом без ком", визначені триплети відповідають амінокислотам, а інші ні. У цьому випадку вважалося, що при розташуванні будь-яких значущих триплетів послідовно інші, що знаходяться в іншій рамці зчитування, вийдуть непотрібними. Вчені вважали, що існує можливість підбору нуклеотидноїпослідовності, яка буде задовольняти цим вимогам, і що триплетів рівно 20. Хоча Гамов зі співавторами ставили під сумнів таку модель, вона вважалася найбільш правильною протягом наступних п'яти років. На початку другої половини 20-го століття з'явилися нові дані, які дозволили виявити деякі недоліки в "коді без ком". Було виявлено, що кодони здатні провокувати синтез білка в пробірці. Ближче до 1965 року осмислили принцип всіх 64 триплетів. В результаті виявили надмірність деяких кодонів. Іншими словами, послідовність амінокислот кодується декількома триплетами.
Відмінні особливості
До властивостей генетичного коду відносяться:
- Триплетність. Послідовність трьох нуклеотидів є значущою одиницею коду.
- Безперервність. Триплети не мають розділових знаків, спостерігається безперервне зчитування інформації.
- Неперекриваемость. Нуклеотид входить до складу лише одного триплета. У деяких генів вірусів, бактерій і мітохондрій кодується кілька білків, і відбувається зчитування із зсувом рамки.
- Однозначність. Конкретний кодон відповідає не більше як одній амінокислоті. Правда, UGA у Euplotescrassus може кодувати цистеїн і сіленоцістеін.
- Виродженість. Конкретної амінокислоті відповідає кілька кодонів.
- Універсальність. Генетичний код діє за одним принципом в організмах різної складності. У цьому полягає суть генної інженерії. Однак існують деякі винятки.
- Перешкодостійкість. Мутаційні заміни нуклеотидів бувають консервативними і радикальними. Перші не призводять до зміни класу кодируемой амінокислоти. Радикальні мутації змінюють клас кодируемой амінокислоти.
Варіації
Вперше відхилення генетичного коду від стандартного було виявлено в 1979 році під час вивчення генів мітохондрій в організмі людини. Далі виявили ще подібні варіанти, у тому числі безліч альтернативних мітохондріальних кодів. До них відносяться розшифровка стоп-кодону УГА, використовуваного як визначення триптофану у мікоплазм. ГУГ і УУГ у архей і бактерій нерідко застосовуються в ролі стартових варіантів. Іноді гени кодують білок із старт-кодону, що відрізняється від стандартно використовуваного цим видом. Крім того, в деяких білках селеноцистеїн і пірролізін, які є нестандартними амінокислотами, вставляються рибосомою. Вона прочитує стоп-кодон. Це залежить від послідовностей, що знаходяться в мРНК. В даний час селеноцистеїн вважається 21-ої, пірролізан - 22-ий амінокислотою, яка присутня у складі білків.
Спільні риси генетичного коду
Проте всі винятки є рідкістю. У живих організмів в основному генетичний код має ряд спільних ознак. До них відносяться склад кодону, до якого входять три нуклеотиду (два перших належать до визначальних), передача кодонів тРНК і рибосомами в амінокислотну послідовність.
