Кодування полягає в запису певних відомостей за допомогою спеціальних символів з метою надати інформації компактність, забезпечити її використання неодноразово і по частинах, створити зручності при транспортуванні. Типовий приклад кодування - фіксація людської думки у вигляді письмового тексту. У процесі кодування використовують певні символи.
ГЕНЕТИЧНИЙ КОД - це система розташування нуклеотидів в молекулі ДНК, яка контролює послідовність розташування амінокислот в молекулі білка.
Символами коду ДНК служать нуклеотиди. розрізняються по азотистій підставі (аденілові, гуанілова, тімідіновое, цітіділовое), що позначаються однією буквою і тому алфавіт чотирибуквений. Кодової групою служить кодон - ділянку молекули ДНК, що складається з трьох нуклеотидів.
Основні властивості ГЕНЕТИЧНОГО КОДА:
1 .Код триплетний. Чотири підстави в комбінаціях по три, тобто 4 3. дає 64 різних кодони. Інформація записується в лінійному порядку по довжині молекули ДНК у вигляді послідовності кодонів.
2. Код неперекривающійся. тому кожен нуклеотид входить лише в якій-небудь один кодон. Код не має ком в межах блоку інформації, відповідного, наприклад, одному поліпептид, кодони слідують один за одним без перерв.
3. Генетичний код є Колінеарність. тобто кодони слідують в тому ж порядку, що і амінокислоти в білку, або кодони нуклеїнових кислот і відповідні їм амінокислоти в білку розташовані в однаковому лінійному порядку. Встановлено кодони для всіх 20 амінокислот. Є амінокислоти, що володіють декількома кодонами (наприклад, аланін і ін.).
Три кодону (УАА, УАГ, УГА) з 64 не кодують амінокислоти. Їх називають безглуздими триплету (або нонсес-триплету); вони служать терминаторами і позначають точку припинення зчитування інформації.
4. Генетичний код є виродженим. або надмірною, тому що становище конкретної амінокислоти в молекулі поліпептиду може бути позначено в ДНК за допомогою одного з декількох триплетів (кодонів-синонімів). Дублюючі триплети відрізняються по третьому нуклеотиду. Зазначене властивість випливає з того, що кодонів 64, а амінокислот 20.
Код характеризується тим, що читання його починається завжди з певного пункту, в одному і тому ж напрямку. Зникнення або вставка всього лише одного-двох підстав може порушити синтез всіх молекул білка, закодованих в даній ДНК.
5. Генетичний код являетсяуніверсальним в тому сенсі, що він тотожний у всіх організмів (бактерій, водоростей, клітин ссавців, вірусів та ін.).
Відкриття генетичного коду і синтезу білка іn vіtґo поставило по-новому питання про єдність живої природи.
Одним з центральних процесів метаболізму клітини є синтез білка - формування складної молекули білка-полімеру з амінокислот-мономерів. Процес цей протікає за схемою ДНК РНК білок. ДНК, що несе в собі інформацію для синтезу білка, безпосередньої участі в синтезі його не приймає. Вона служить лише матрицею для синтезу молекул інформаційної РНК (і-РНК) - першого продукту гена.
Транскрипцією називається перенесення інформації з двуцепочечной молекули ДНК на одноцепочечниє молекули РНК. При цьому матрицею для синтезу РНК служить тільки один ланцюг ДНК, яка називається кодує ланцюгом. Цей процес відбувається в ядрі клітини.
Транскрипція йде за принципом комплементарності (просторової взаємодоповнюваності азотистих основ). Однак комплементарної ДНК є тільки молекула-попередниця інформаційної РНК (про-і-РНК). Транскрипція здійснюється під дією ферменту ДНК-залежної РНК-полімерази або просто РНК-полімерази.
Послідовність підстав в утворюється молекулі про-і-РНК точно відображає порядок чергування підстав в ДНК. Але молекула про-і-РНК набагато більші зрілої і-РНК, тому що містить в собі ряд інертних ділянок (інтронів). В процесі дозрівання і-РНК спеціальні ферменти вирізають інтрони і зшивають залишилися ділянки, тобто Екзони. Тому послідовність нуклеотидів в дозрілої і-РНК не є повністю комплементарної нуклеотидам ДНК.
Трансляцією називається синтез білка на рибосомах, що направляється матрицею і-РНК. При цьому інформація перекладається з чотирибуквене алфавіту нуклеїнових кислот на двадцатібуквенний алфавіт амінокислотних послідовностей поліпептидних ланцюгів (рис.5.).
Перший етап трансляції починається зі стартових кодонів (триплетів) АУГ, ГУГ і УУГ, якщо він стоїть на початку на нитки і-РНК, що знаходиться в цитоплазмі клітини. Звідси кожна рибосома переривчасто, триплет за кодоном, рухається уздовж молекули і-РНК, що супроводжується зростанням поліпептидного ланцюжка.
Вибудовування амінокислот відповідно до кодонами і-РНК (триплету) здійснюється на рибосомах за допомогою транспортних РНК - головних агентів в процесі синтезу білка.
Схематично структуру т-РНК прийнято зображати у формі "конюшини" відповідно до можливістю утворення водневих зв'язків між основами (рис.3). При цьому кожна т-РНК має акцепторні кінець, до якого приєднується активована амінокислота. У протилежній частині молекули т-РНК розташовується специфічний триплет (антикодон), відповідальний за прикріплення за принципом комплементарності до певного триплети і-РНК (кодону), звідси і назва - антикодон. (Рис.5.).
Другий етап трансляції - це утворення первинної структури білка, тобто ланцюжка складається з амінокислот. Це найбільш швидкий етап синтезу білка.
При цьому т-РНК приносять амінокислоти до рибосоми. У рибосомі знаходиться функціональний центр, на якому можуть утримуватися одночасно дві т-РНК, якщо їх Антикодон комплементарні кодонам і-РНК. Між амінокислотами виникає пептидний зв'язок, по силі перевершує зв'язок між т-РНК і амінокислотою. Це призводить до звільнення одного т-РНК від амінокислоти, і піти їй в цитоплазму. Дві амінокислоти, на решті т-РНК формують початок зростаючої білкової молекули. Далі рибосома робить крок по і-РНК і в функціональному центрі виявляється наступний кодон. У нього приходить наступна т-РНК з аінокіслотой і процес повторюється.
Третій етап трансляції відповідає закінченню синтезу білка.
Готова поліпептидний ланцюг залишає матрицю. Синтез білка - це ендотермічний процес, що йде з витратою енергії. Отримання цієї енергії пов'язано з циклом АТФ (її розщепленням).
Синтезовані з амінокислот поліпептидні ланцюга представляють собою первинну структуру білкової молекули. яка не є активною. Для придбання своєї функціональної активності білкова молекула повинна завершити повністю своє побудова, тобто придбати послідовно вторинну, третинну і четвертинних структури. Зазвичай це відбувається в комплексі Гольджі і ендоплазматичної мережі, куди надходять синтезовані поліпептидні ланцюжки.