Генетический код и биосинтез белка

Теория

Ген хранит информацию в последовательности нуклеотидов ДНК. При транскрипции с матричной цепи ДНК строится иРНК, а при трансляции рибосома читает её тройками — кодонами. Матричную цепь записывают в направлении 3′→5′, а иРНК — 5′→3′. Каждый кодон соответствует одной аминокислоте, поэтому число кодонов и аминокислот в безынтронном гене связано с числом нуклеотидов: \( n_{\text{кодонов}} = n_{\text{нуклеотидов}} / 3 \).

Генетический код вырожден: большинство аминокислот кодируются несколькими кодонами, но один кодон всегда означает одну и ту же аминокислоту. Синтез белка начинается с кодона AUG — старт-кодона, который кодирует метионин. Три кодона — UAA, UAG и UGA — стоп-кодоны: аминокислоту они не кодируют, а завершают синтез белка. тРНК приносит аминокислоту к кодону; её антикодон комплементарен кодону иРНК.

Важно: стоп-кодон не входит в число аминокислот; средняя масса аминокислотного остатка принимается равной 110 Да.

Пример с решением

1. Условие. Дана матричная цепь ДНК (3′→5′) TACGGATTTCAAATT. Построить иРНК и белок.
2. Формула. иРНК строится комплементарно с заменой T на U: A → U, T → A, G → C, C → G.
3. Подстановка. иРНК: AUGCCUAAAGUUUAA; кодоны: AUG, CCU, AAA, GUU, UAA.
4. Вычисление. AUG — старт-кодон и метионин, CCU — пролин, AAA — лизин, GUU — валин; UAA — стоп. Аминокислот 4, масса \( 4 \cdot 110 = 440 \) Да.
5. Ответ. Белок M–P–K–V (Мет–Про–Лиз–Вал), масса 440 Да; синтез завершает стоп-кодон UAA.

Главное

• Три нуклеотида: один кодон.
• Старт: AUG — метионин и старт-кодон.
• Стоп-кодоны: UAA, UAG, UGA — без аминокислоты.
• Масса: примерно 110 Да на аминокислотный остаток.

Таблица генетического кода