Главным субстратом жизни являются белки. Разнообразие белков, выполняющих в организме различные биологические функции, определяют многочисленные признаки и свойства организма. Известно, что структура и функция белков зависит от состава аминокислот и порядка их расположения в полипептидных цепях. Такая последовательность аминокислот зашифрована в ДНК в форме триплетной последовательности нуклеотидов, или генетического кода.

В состав белков входят 20 аминокислот. Было доказано, что их шифрование может обеспечить только триплетная структура кода, при этом каждый триплет кодирует одну аминокислоту и что из 4-х нуклеотидов можно составить 64 различных сочетания по 3 нуклеотида (4³ = 64). Полная расшифровка генетического кода показала, что из 64 триплетов 61 являются кодирующими, а 3 триплета являются бессмысленными и получили название нонсенс-триплетов или кодонов (АТТ, АЦТ, АТЦ). Таким образом, на 20 аминокислот приходится 61 триплет. Это свойство называется вырожденностью генетического кода. К другим свойствам генетического кода относится: последовательность расположения триплетов в цепи ДНК, их неперекрываемость, специфичность, универсальность для всего живого.

Генный уровень организации наследственного материала у прокариот и эукариот.

Участок ДНК, в котором закодирована информация о структуре белка, называется ген. Ген – элементарная единица наследственного материала. По современным представлениям под термином ген понимается фрагмент ДНК, обеспечивающий возможность синтеза полипептидной цепи, т-РНК и р-РНК. Благодаря содержащейся в нём биологической информации создается возможность развития конкретного признака. По химической организации наследственного материала у прокариот и эукариот нет принципиальной разницы. Единым является и принцип генетического кодирования, единая и система кодонов.

Существенные различия имеются в молекулярном строении генов прокариот и эукариот. Гены прокариот представляют собой непрерывную информативную последовательность нуклеотидов, несущих информацию о последовательности аминокислот в полипептидной цепи. Гены эукариот содержат информативные последовательности участки – экзоны, и неинформативные последовательности – интроны.

Экзонно-интронная структура генов эукариот влияет на реализацию генетической информации на уровне транскрипции.

Механизмы реализации генетической информации в процессе биосинтеза белка.

ДНК является только материальным носителем генетической информации, но непосредственного участия в биосинтезе белков клеток она не принимает. Роль посредника играют РНК. Они состоят из одной полинуклеотидной цепи, в которой вместо тимина содержат урацил, вместо дезоксирибозы – рибозу. В биосинтезе белка участвуют следующие виды: матричная или информационная (м-РНК или и-РНК), рибосомная (р-РНК) и транспортная (т-РНК).

Реализация генетической информации в живых системах происходит по схеме:

Таблица 7 – Генетический код и-РНК