Бәрімізге мәлім, әр ағзаның белгілері мен қасиеттері ең алдымен оның жасушаларында синтезделетін ақуыздармен анықталады. Ақуыздар әр түрлі функцияларды орындап, тіршілік процестерінің жүруін қамтамасыз етеді. Ағзаның тіршілік етуі осы биополимерлерге байланысты. Алайда, көптеген басқа биомолекулалар сияқты ақуыздардың қызмет атқару уақыты өте шектеулі. Сондықтан, ағзадағы ақуыздардың синтезі үздіксіз жүруі керек. Бұл процесс бір жасушалы және көп жасушалы ағзалардың барлық жасушаларында жүреді.
Біз сондай-ақ, ақуыздардың бастапқы құрылымы туралы ақпаратты сақтаушы ДНҚ екенін білеміз. Яғни, бір ақуыздың құрылымы туралы ақпаратты қамтитын ДНҚ молекуласының бөлігі ген деп аталады. ДНҚ және м-РНҚ молекуласында нуклеотидтер тізбегі ретінде ақуыздың бастапқы құрылымы туралы ақпарат " жазылған ". Сонымен қатар, р-РНҚ және т-РНҚ молекулаларының құрылымы туралы ақпаратты сақтайтын ДНҚ аймақтары да ген деп аталады.
Ген - белгілі бір ақуыздың бастапқы құрылымы, яғни ондағы аминқышқылдарының тізбегі туралы ақпаратты тасымалдайтын ДНҚ молекуласының бөлігі. Әрбір амин қышқылы ДНҚ триплетімен кодталады, ДНҚ мономер-нуклеотидтерден тұрады. ДНҚ молекуласы екі тізбекті. Бір тізбек мағаналы, ақпаратты тасымалдайды, ал екіншісі транскрипцияланатын (матрицалық). ДНҚ-ның екі тізбегінің нуклеотидтері арасында комплементарлық принципі жүзеге асырылады: А = Т, Г≡Ц. ДНҚ матрицалық тізбегінен РНҚ-ның барлық түрлері, соның ішінде а-РНҚ да синтезделеді. Синтезде комплементарлық принциппен жүзеге асырылады, тек РНҚ-дағы тимин урацилмен (У) ауыстырылады.
Генетикалық код-бұл аминқышқылдарының ақуыздардағы орналасу реттілігі туралы генетикалық ақпаратты жазу жүйесі. Генетикалық кодтың бірнеше қасиеттері бар: - Триплеттілігі - Артықтылығы - Бірегейлік. - Полярлық. - Қайта жабылмайтындығы - Жүйелілігі - Әмбебаптық
1. Триплеттілігі - әрбір амин қышқылы жақын орналасқан үш нуклеотидпен анықталады. Генетикалық кодтың қарапайым құрылымдық бірлігі -амин қышқылын кодтайтын қатар орналасқан үш нуклеотидтер. Ақуыз синтезі а-РНҚ үлгісінде жүреді. А-РНҚ триплеттері кодондар деп аталады. Кодон - амин қышқылын кодтайтын триплеттердің бірі (бұл а-РНҚ-дағы үш нуклеотид). Кодон
Антикодон - бұл т-РНҚ-да орналасқан триплет, оған сол триплетке сәйкес келетін амин қышқылы байланысады. Генетикалық кодта 64 кодон бар, оның тек 61 кодон мағаналы, амин қышқылын кодтайды. Бұл кодондар мағаналы деп аталады. Ал, 3 триплет (УАА, УАГ, УГА) аминқышқылдарын кодтамайды - бұл тоқтату кодондары, олар ақуыз синтезін тоқтату туралы ақпарат береді. Т-РНҚ Антикодон Амин қышқылымен байланысатын орын
2. Артықтылығы - 64 триплеттің 61-і 20 амин қышқылын кодтайды. Көптеген аминқышқылдары бірнеше кодондарға сәйкес келеді. Мысалы, лейцин аминқышқылын 6 триплетпен кодталады – УУА, УУГ, ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ; валин 4 триплетпен; фенилаланин 2 (тек триптофан мен метионин бір кодонмен кодталған). Генетикалық кодтың бұл қасиеті - артықтылығы. Артықтылық денені гендік мутациялардан қорғайды: бір нуклеотид триплетте ауысқан кезде, сол амин қышқылының синтезделу мүмкіндігі бар және мутация ағзаға ешқандай әсер етпейді.
3. Бірегейлігі - әр триплет тек бір амин қышқылын кодтайды. Осылайша, "кодон – амин қышқылы" бағытында генетикалық код бір мәнді, ал "амин қышқылы – кодон" бағытында екі ұшты (артықтылығы) болады. 4. Полярлығы - геннің бас жағы мен соңы бар және ақпарат бір бағытта оқылады, сондықтан оқу басталатын кодондар және бұл оқуды тоқтататын кодондары бар. 5. Қайта жабылмайтындығы - әрбір нуклеотид тек бір триплеттің бөлігі бола алады. - Сонымен, келесі триплеттің бірінші нуклеотиді әрқашан алдыңғы триплеттің үшінші нуклеотидінен кейін болады.
Кез- келген ақуыз синтезі АУГ кодонынан басталады.Прокариоттарда формил -метионин, эукариоттарда метионин кодонынан басталады. Геннің басталу нүктесі – Лидерлік қатар + СТАРТ-кодон АУГ АУГ Лидерлік қатар Геннің кодтаушы бөлігі
Гендегі процестің аяқталуы – 3 СТОП-кодоны СТОП-кодон ешқандай а.қ.кодтамайды, процесс аяқталады Стоп кодоны УГА УАА УАГ
6. Жүйелілігі - ген бір ақуыз туралы ақпаратты кодтайды және ген ішіндегі ақпарат үздіксіз оқылады, ген бөліктерге бөлінбейді. Тоқтату кодондары – "тыныс белгілері" – олар әртүрлі ақуыздарды кодтайтын гендер арасында орналасқан. Генетикалық кодта "тыныс белгілерінің" болмауы эксперименталды түрде дәлелденді.
7. Әмбебаптылығы – генетикалық код жер бетінде өмір сүретін барлық организмдер үшін бірдей. Әр түрлі организмдердегі бірдей триплет бірдей амин қышқылын кодтайды. Генетикалық кодтың әмбебап болуының тікелей дәлелі ДНҚ тізбегіндегі кодондарды, оған сәйкес келетін ақуыз тізбегімен салыстыру арқылы анықталғаны.
Сондай-ақ, ба рлық бактериялық және эукариоттық геномдарда бірдей код мәндерінің жиынтығы қолданылатыны белгілі болды. Ерекшеліктер де бар, бірақ олар көп емес. Барлық организмдерде генетикалық код бірдей қасиеттерге ие болғанымен, организмдердің геномдары (хромосомалардың гаплоидты жиынтығындағы гендер саны) әртүрлі. Оларды геномика ғылымы зерттейді.
Ал, ақуыздар амин қышқылдардан тұрады. Сондықтан, м-РНҚ құрамындағы нуклеотидтер тізбегін негізге алып, оны аминқышқылдар тізбегінен тұратын ақуыз молекулаларына айналдыратын табиғатта ерекше кодтау « жүйесі » бар. Бұл " жүйе " генетикалық код деп аталады. Осылайша, генетикалық код-ДНҚ нуклеотидтерінің ( мРНҚ ) тізбегі түріндегі ақуыздардың бастапқы құрылымы туралы ақпаратты жазу жүйесі.
Генетикалық код 1960 жылдары ашылды, англосаксондық ғалымдар Розалинд Франклиннен кейін (1920-1958), Фрэнсис Крик (1916-2004), Джеймс Уотсон (1928) және Морис Уилкинс (1916-2004) жасушадағы ақуыз синтезін генетикалық зерттеуге кірісіп, ДНҚ құрылымын ашты. 1955 жылы ғалымдар Северо Очоа мен Марианна Грунберг-Манаго полинуклеотид фосфораза ферментін бөліп алды. Олар кез-келген типтегі нуклеотидтер болған кезде бұл ақуыз бір азот негізінен, яғни бір нуклеотидті политізбектен тұратын мРНҚ немесе хабарды тасмалдаушы екенін анықтады. Бұл ДНҚ- ның да, РНҚ- ның да шығу тегі туралы анықтама берді.
Орыс-американдық Джордж Гамов (1904-1968) азотты негіздердің тіркесі арқылы қалыптасқан генетикалық код моделін ұсынды, оны қазіргі кезде де қолданып жүрміз. Алайда, Крик, Бреннер және олардың серіктестері кодондар тек үш азотты негіздерден тұратындығын көрсетті. Кодон мен амин қышқылы арасындағы сәйкестіктің алғашқы дәлелі 1961 жылы Маршалл Уоррен Ниренберг пен Генрих Маттейдің зерттеу жұмыстары барысында анықталды. Ниренберг пен Филипп Ледер өз әдістерін қолдана отырып, қалған 54 кодонның мағанасын аудара алды. Кейіннен Хар Гобинд Хорана кодтың транскрипциясын аяқтады. Генетикалық кодты қалыптастыру үшін жарысқа қатысқандардың көпшілігі медицина бойынша Нобель сыйлығына ие болды.
