Свойства генетического кода

· Триплетность – три нуклеотида кодируют одну аминокислоту

· Специфичность– каждый триплет кодирует только одну аминокислоту

· Вырожденность (избыточность)– каждая аминокислота (кроме метионина и триптофана) кодируется несколькими триплетами ДНК (кодонами РНК)

· Неперекрываемость– кодоны в мРНК считываются последовательно, при этом один нуклеотид не может быть одновременно в составе двух соседних кодонов

· Универсальность– код един для всех живых организмов (за некоторыми исключениями, например ДНК митохондрий)

· Стартовый кодон– АУГ, терминирующие кодоны (стоп-кодоны) УАА, УАГ, УГА

Трансляция

- перевод последовательности триплетов мРНК в последовательность аминокислот в белке.

Происходит на рибосомах шероховатой ЭПС, полисомах цитоплазмы, в митохондриях и пластидах.

Рибосомы состоят из 2-х субъединиц, которые формируются в ядрышке из рРНК и белка.

Малые и большие субъединицы рибосом поступают в цитоплазму отдельно друг от друга.

Рекогниция – присоединение аминокислоты к тРНК в цитоплазме.

В качестве матрицы для трансляции используется мРНК.
Три этапа:

· Инициация

· Элонгация

· Терминация

Инициация

1. Малая субъединица рибосомы распознает мРНК (по КЭП, АУГ) и связывается с ней.

2. Мет-тРНК присоединяется своим антикодоном к стартовому кодону АУГ мРНК.

3. Присоединяется большая субъединица рибосомы и формируются функциональные центры рибосомы.
Функциональные центры рибосомы: пептидильный (П), аминоациальный (А), центр связывания мРНК (М), место выхода тРНК (Е)

Элонгация

1. В аминоациальный центр рибосомы приходит вторая тРНКи соединяется своим антикодоном со следующим кодоном мРНК

2. Между аминокислотами образуется пептидная связь (фермент пептидилтрансфераза)

3. тРНК уходит из рибосомы

4. Рибосома перемещается на один кодон дальше по мРНК

Терминация

1. В аминоациальный центр попадает стоп-кодон УАА, УАГ, УГА

2. Для него не существует тРНК с соответствующим антикодоном

3. Ферменты отщепляют в пептидильном центре готовый полипептид от тРНК

4. Рибосома распадается

Оперон

- это комплекс генов, кодирующих ферменты, входящие в одну функциональную группу или относящиеся к этапам одного биохимического процесса у прокариот.
Включает:

· Структурные гены (цистроны – S1, S2, S3)

· Промотор (Р) – участок ДНК, распознаваемый РНК – полимеразой

· Оператор (О) – участок ДНК, к которому присоединяется регуляторный белок.

Ген-регулятор (R) отвечает за синтез регуляторного белка, в состав оперона не входит.

Регуляция активности генов:

1)Позитивная: появление фактора (белка) включает транскрипцию

2)Негативная: появление фактора выключает транскрипцию.

Негативная регуляция:

1) Негативная индукция (лактозный оперон)

2) Негативная репрессия (триптофановый оперон)

Модель лактозного оперона Ф.Жакоба – Ж.Моно (1961 г.) – негативная индукция

Особенности регуляции генной активности у эукариот:

1) Нет оперонной организации генов (1 ген – 1 регулятор)

2) Один регуляторный фактор для нескольких генов

3) Гормональная регуляция

4) Активация генов – энхансеры, угнетения – сайленсеры

5) Регуляция уровня компактизации хроматина с помощью модификации белков-гистонов, облегчающей доступ ферментов транскрипции к определенным генам

6) Во время деления клетки все гены не активны

Эпигенетика

- это наука, изучающая механизмы дифференциальной экспрессии генов (не вызывающие изменений в ДНК)

Эпигенетика изучает, как по генетической информации в клетке за счет различной экспрессии генов может осуществляться развитие многоклеточного организма.
Все клетки организма сначала тотипотентны. Затем они получают сигналы, активирующие различные гены и направляющие их на тот или иной эпигенетический «маршрут».
В дифференцированных клетках экспрессируются только гены, необходимые для их специфической деятельности, они унипотентны.

Примеры эпигенетических изменений:

· Метилирование ДНК – добавление метильных групп к цитозину, за которым следует гуанин -> подавление экспрессии гена.

· Модификация гистонов: метилирование, ацетилирование, фосфорилирование -> активация экспрессии гена

Предрасположенность к раку легких у курильщиков предположительно вязана с метилированием гистоновых белков, инактивирующих гены, ответственные за образование антител.