Генетичний код - властивий всім живим організмам спосіб кодування амінокислотної послідовності білків за допомогою послідовності нуклеотидів.
У ДНК використовується чотири азотистих підстави - аденін (А), гуанін (G), цитозин (С), тимін (T), які в російськомовній літературі позначаються буквами А, Г, Ц і Т. Ці букви складають алфавіт генетичного коду. У РНК використовуються ті ж нуклеотиди, за винятком тиміну, який замінений схожим нуклеотидом - урацілом, який позначається буквою U (У в російськомовній літературі). У молекулах ДНК і РНК нуклеотиди шикуються в ланцюжки і, таким чином, виходять послідовності генетичних букв.
Білки практично всіх живих організмів побудовані з амінокислот всього 20 видів. Ці амінокислоти називають канонічними. Кожен білок є ланцюжком або кілька ланцюжків амінокислот, з'єднаних в строго певній послідовності. Ця послідовність визначає будову білка, а отже всі його біологічні властивості.
Реалізація генетичної інформації в живих клітинах (тобто синтез білка, що кодується геном) здійснюється за допомогою двох матричних процесів: транскрипції (тобто синтезу мРНК на матриці ДНК) і трансляції генетичного коду в амінокислотну послідовність (синтез поліпептидного ланцюга на мРНК). Для кодування 20 амінокислот, а також сигналу «стоп», що означає кінець білкової послідовності, достатньо трьох послідовних нуклеотидів. Набір з трьох нуклеотидів називається кодоном. Прийняті скорочення, відповідні амінокислотам і кодонам, зображені на малюнку.
- Триплетність - значущою одиницею коду є поєднання трьох нуклеотидів (триплет, або кодон).
- Безперервність - між триплетами немає розділових знаків, тобто інформація зчитується безперервно.
- Неперекриваемость - один і той же нуклеотид не може входити одночасно до складу двох або більше триплетів (не дотримується для деяких перекриваються генів вірусів, мітохондрій і бактерій, які кодують кілька білків, зчитувати із зсувом рамки).
- Однозначність (специфічність) - певний кодон відповідає тільки однієї амінокислоті (проте, кодон UGA у Euplotes crassus кодує дві амінокислоти - цистеїн і селеноцистеїн) [1]
- Виродженість (надмірність) - одній і тій же амінокислоті може відповідати декілька кодонів.
- Універсальність - генетичний код працює однаково в організмах різного рівня складності - від вірусів до людини (на цьому засновані методи генної інженерії; є ряд винятків, показаний в таблиці розділу «Варіації стандартного генетичного коду» нижче).
- Перешкодостійкість - мутації замін нуклеотидів, що не приводять до зміни класу кодованої амінокислоти, називають консервативними; мутації замін нуклеотидів, що призводять до зміни класу кодованої амінокислоти, називають радикальними.
Ген як функціональна одиниця спадковості. Властивості генів. Особливості організації генів про- та еукаріот.
Ген - структурна і функціональна одиниця спадковості, що контролює розвиток певної ознаки чи властивості. Сукупність генів батьки передають нащадкам під час розмноження. Однак перенесення генів від батьків до нащадків не є єдиним способом передачі генів. У 1959 році був описаний випадок горизонтального переносу генів. На відміну від вертикального перенесення, в горизонтальному організм передає гени організму, який не є його нащадком. Цей спосіб передачі широко поширений серед одноклітинних організмів і в меншій мірі серед багатоклітинних.
- дискретність - несмешиваемость генів;
- стабільність - здатність зберігати структуру;
- лабільність - здатність багаторазово мутувати;
- множинний алелізм - багато генів існують в популяції в безлічі молекулярних форм;
- аллельному - в генотипі диплоїдних організмів лише дві форми гена;
- специфічність - кожен ген кодує свій ознака;
- плейотропія - множинний ефект гена;
- експресивність - ступінь вираженості гена в ознаку;
- пенетрантность - частота прояву гена в фенотипі;
- ампліфікація - збільшення кількості копій гена.
Генетичний матеріал прокаріотів представлений однією молекулою ДНК, замкнутої в кільце, є тільки один реплікон. У клітинах відсутні органели, що мають мембранне будова. У геномі можуть бути присутніми мобільні генетичні елементи, а у деяких прокаріотів (наприклад, вольбахія) їх міститься незвично багато. Вивчення бактерій призвело до відкриття горизонтального переносу генів, який був описаний в Японії в 1959 р Це процес набув значного поширення серед прокаріот, а також у деяких еукаріот. Відкриття горизонтального переносу генів у прокаріотів змусило по-іншому поглянути на еволюцію життя. Раніше еволюційна теорія базувалася на тому, що види не можуть обмінюватися спадковою інформацією. Прокаріоти можуть обмінюватися генами між собою безпосередньо (кон'югація, трансформація) а також за допомогою вірусів - бактеріофагів (трансдукція).