Репарация днк
Точность репликации ДНК у эукариот поддерживается несколькими механизмами. Во-первых, это самокоррекция, т.е. отщепление ошибочно присоединенного нуклеотида. Этот процесс контролирует ДНК-полимераза и частота ошибок уменьшается в 10 раз (1 ошибка на 10.000 нуклеотидов). Во-вторых, в организме действует система репарации, т.е. восстановления повреждений ДНК и исходной последовательности
нуклеотидов. Наиболее распространенным механизмом репарации ДНК является эксцизионная репарация – вырезание ошибочных нуклеотидов.
Механизм эксцизионной репарации ДНК(рис.4.5) .
эндонуклеаза- (находит и разрезает двойную цепь)
экзонуклеаза- вырезает брешь ( несколько тысяч нуклеотидов )
ДНК- полимераза- застраивает брешь
ДНК- лигаза – сшивает разрыв.
Итак, молекула ДНК- носитель всей генетической информации в клетке. Структура ДНК - набор нуклеотидов. Следовательно, структурной единицей генов являются нуклеотиды (ATGC). Структурной единицей белков являются аминокислоты. Первым белком, для которого была определена последовательность аминокислот, был белок инсулина. В молекуле ДНК зашифрована информация о последовательности аминокислот в полипептидах (или белках) с помощью биологического (или генетического) кода. Т.о. Генетический код – это запись в уникальных участках молекулы ДНК информации о структуре белков и полипептидов. Каким же образом в молекуле ДНК зашифрована информация о структуре белка? Ответ на этот вопрос был дан в 1961 году Фрэнсисом Криком.
Ф. Крик и его коллеги предположили, что информация должна быть выражена через блоки – кодоны. Они предположили, что кодоны должны включать не менее 3-х нуклеотидов. Почему?
В природе обнаружено 20 различных аминокислот, из которых комплектуются все белки. Для того, чтобы зашифровать 20 вариантов аминокислот, генетический код должен включить как минимум 3 нуклеотида, т.к. из двух нуклеотидов можно скомбинировать только 42 =16 вариантов, а из трех нуклеотидов – 43 = 64 варианта.
Полная расшифровка генетического кода проведена в 60-х годах XX века. Оказалось, что из 64 возможных вариантов триплетов 61 кодирует различные аминокислоты, а 3 являются бессмысленными, или STOP-кодонами: UAG, UAA, UGA кодонами, на которых прекращается считывание наследственной информации (рис. 4.6).
Свойства генетического кода
Триплетность: каждый кодон включает 3 нуклеотида.
Универсальность: у всех живых организмов, существующих на Земле, генетический код одинаковый, что свидетельствует о единстве происхождения всего живого. Кодон AGA кодирует аминокислоту аргинин и у бактерий, и у человека, и у всего живого.
Вырожденность: 61 триплет на 20 аминокислот. Отсюда следует, что некоторые аминокислоты должны шифроваться несколькими
Рис. 4.6. Генетический код. Триплетные кодоны ДНК и соответствующие им аминокислоты
триплетами. Это имеет очень важное значение, поскольку замена нуклеотида не всегда может приводить к замене аминокислоты). Например, аминокислоту валин кодируют три триплета: GTT, GTC, GTA, GTG.
Специфичность: каждый триплет соответствует только 1 аминокислоте: GTT- только валин. Кодон ATG является стартовым (метионин).
Универсальность: у всех живых организмов, существующих на Земле, генетический код одинаковый, что свидетельствует о единстве происхождения всего живого. Кодон AGA кодирует аминокислоту аргинин и у бактерий, и у человека, и у всего живого.
Непрерывность и неперекрываемость (считывается без пропусков).
Рассмотрим условные примеры:
Норма: 123 123 123 123 …
Делеция (утрата): 123 231 231 231 … (произошел сдвиг рамки считывания).
Вставка: 123 112 312 312 312 …(произошел сдвиг рамки считывания).