Totuși, universalitatea codului genetic nu este absolută. În mitocondriile, un număr de codoni au un înțeles diferit. De aceea, uneori se spune despre cvasi-universalitatea codului genetic. Caracteristicile codului genetic al mitocondriilor demonstrează posibilitatea evoluției sale în procesul dezvoltării istorice a naturii vii.
Dintre tripletele codului universal universal, trei codoni nu codifică aminoacizii și nu determină punctul final al sintezei acestei molecule de polipeptidă. Acestea sunt așa-numitele codoni "nonsens" (codoni stop sau terminatori). Acestea includ: ADN - ATT, ACT, ATC; în ARN - UAA, UGA, UAG.
Corespondența nucleotidelor din molecula ADN cu ordinea aminoacizilor din molecula de polipeptidă a fost numită colinearitate. Confirmarea experimentală a colinearității a jucat un rol decisiv în descifrarea mecanismului de realizare a informațiilor ereditare.
Valoarea codonului codului genetic este dată în tabelul 8.1.
Tabelul 8.1. Codul genetic (codoni ai ARNm pentru aminoacizi)
Folosind această tabelă, aminoacizii pot fi determinați prin codonul ARNm. Primul și al treilea nucleotid sunt luate din coloanele verticale, situate la dreapta și la stânga, iar cea de-a doua - de la orizontală. Localizarea redistribuirii liniilor condiționate conține informații despre aminoacizii corespunzători. Rețineți că tabelul listează tripletele de ARN-i, nu de ADN.
Organizarea structurală și funcțională a genei
Biologia moleculară a genei
Conceptul modern al structurii și funcției genei a fost format în principala direcție nouă, pe care J. Watson o numește biologia moleculară a genei (1978)
O etapă importantă în studiul organizării structurale și funcționale a genei a fost lucrarea lui S. Benser la sfârșitul anilor '50. Ei au demonstrat că gena este o secvență de nucleotide care se poate schimba ca rezultat al recombinărilor și mutațiilor. Unitatea de recombinare S. Benzer a numit reconsiderarea, iar unitatea mutației este muteonul. S-a stabilit experimental că mutonul și reponarea corespund unei perechi de nucleotide. Unitatea de funcții genetice S. Benzer a numit cistronul.
În ultimii ani a devenit cunoscut faptul că gena are o structură internă complexă, iar părțile sale individuale au funcții diferite. În gene, se poate distinge o secvență de nucleotide a genei care determină structura polipeptidei. Această secvență este numită un cistron.
Un cistron este o secvență de nucleotide ADN care determină funcția genetică individuală a lanțului polipeptidic. O genă poate fi reprezentată de unul sau mai mulți cistroni. Genele complexe care conțin mai multe cistron sunt numite policistronice.
Dezvoltarea ulterioară a teoriei genei implică identificarea diferențelor de organizare a materialului genetic în organisme care sunt departe unul de celălalt într-o relație taxonomică, care sunt pro- și eucariote.
Structura genomului procariot
În procariote, tipice ale cărora sunt bacterii, majoritatea genelor sunt reprezentate de secțiuni ADN informative continue, toate fiind utilizate în sinteza polipeptidei. În bacterii, genele ocupă 80-90% din ADN. Caracteristica principală a genelor de procariote este asocierea lor în grupuri sau operoni.
Operonul este un grup de gene structurale consecutive care sunt sub controlul unei singure regiuni de reglare a ADN-ului. Toate genele de operoni legați codifică enzimele unei căi metabolice unice (de exemplu, digestia lactozei). O astfel de moleculă comună de ARNm se numește policistronică. Numai unele gene procariotice sunt transcrise individual. ARN-ul lor se numește monocistronic.
Organizarea după tipul de operon permite bacteriilor să schimbe rapid metabolismul de la un substrat la altul. Bacteriile nu sintetizează enzimele unei căi metabolice particulare în absența unui substrat necesar, dar pot începe să le sintetizeze atunci când apare un substrat.
Structura genelor eucariote
Cele mai multe gene eucariote (spre deosebire de genele procariote) au o trăsătură caracteristică: să conțină nu numai structura porțiunilor care codifică polipeptide - exonilor și noncodificatoare dar - introni. Intronii și exonii se substituie între ei, ceea ce conferă genei o structură discontinuă (mozaic). Numărul de introni din gene variază de la 2 la zeci. Rolul intronilor nu este pe deplin înțeles. Se crede că acestea sunt implicate în procesele de recombinare a materialului genetic, precum și în reglarea expresiei (implementarea informațiilor genetice) a genei.
Datorită organizării genelor exon - intron, se creează premisele pentru alipirea alternativă. Splicarea alternativă este procesul de "tăiere" a diferitelor introni din transcrierea primară a ARN, ca urmare a căruia, pe baza unei gene, pot fi sintetizate diferite proteine. Fenomenul de îmbinare alternativă are loc la mamifere în sinteza diferiților anticorpi bazați pe gene de imunoglobulină.
Investigarea ulterioară a structurii fine a materialului genetic a complicat în continuare claritatea definiției "genei". În genomul eucariot, au fost identificate regiuni de reglare extinse care au diferite regiuni care pot fi localizate în afara unităților de transcriere la o distanță de zeci de mii de perechi de nucleotide. Structura genei eucariote, inclusiv regiunile transcrise și reglatoare, poate fi reprezentată după cum urmează.
Fig.8.1. Structura genei eucariote
1 - amplificatoare; 2 - amortizoare de zgomot; 3 - promotor; 4 - exoni; 5 - introni; 6 - secțiuni ale exonilor care codifică regiuni netranslatate.
Promotorul este o regiune a ADN pentru legarea la polimeraza ARN și formarea unui complex ADN-ARN polimerază pentru declanșarea sintezei ARN.
Îmbunătățiri - agenți de transcriere.
Silencers sunt slabiți de transcriere.
În prezent, gena (cistron) este considerată o unitate funcțională indivizibilă de competență ereditară care determină dezvoltarea unei anumite caracteristici sau a proprietății organismului. Din punct de vedere al geneticii moleculare ale genei este o porțiune de ADN (în unele virusuri ARN), care transportă informații despre structura primară a moleculelor de polipeptide, transport și ARN ribozomal.
Structura genelor de virusuri
Virușii au o structură genetică care reflectă structura genetică a celulei gazdă. Astfel, genele bacteriofagilor sunt asamblate în operon și nu au introni, iar virusurile eucariote au introni.
O caracteristică caracteristică a genomilor virale este fenomenul genelor "suprapuse" ("genă în genă"). În genele "suprapuse", fiecare nucleotidă aparține unui codon, dar există cadre diferite pentru citirea informațiilor genetice din aceeași secvență nucleotidică. Astfel, în fag # 966; X 174 există o secțiune a moleculei ADN, care face parte din doar trei gene. Dar secvența nucleotidică corespunzătoare acestor gene este citită în propriul cadru de referință. Prin urmare, nu puteți vorbi despre "suprapunerea" codului.
Această organizație de material genetic ("gena în genă") extinde capacitățile de informare ale unui genom relativ mic de virusuri. Funcționarea materialului genetic al virușilor are loc în diferite moduri, în funcție de structura virusului, dar întotdeauna cu ajutorul sistemului enzimatic al celulei gazdă. Diferitele moduri de organizare a genelor în viruși, pro- și eucariote sunt prezentate în Fig. 8.2.
Trimiteți-le prietenilor: