3. Репарация

Частота ошибок при репликации не превышает 1 на 10⁹–10¹⁰ нуклеотидов. Столь высокая степень точности воспроизведения информации определяется не только комплементарностью нуклеотидов, но и действием ДНК-полимераз, которые способны распознать ошибку в образующемся коде и исправить её. Следует заметить, что точность воспроизведения РНК и белков в тысячи раз ниже. Это связано с тем, что транскрипция и трансляция, затрагивающие только одну клетку, – не столь жизненно важные процессы, как репликация, которая определяет будущее всего вида.

В результате ошибок в ходе репликации могут возникнуть: мутации. Точность репликации обеспечивает механизм: репарации. Репарация ДНК – это восстановление исходной структуры поврежденной ДНК. Виды репарации ДНК: фотореактивация (восстановление после воздействия ультрафиолетового излучения), дорепликативная (проверка готовности молекулы) и пострепликативная (проверка результата процесса).

Этапы репарации ДНК:

1) исправление ошибок во время синтеза ДНК,

2) проверка правильности положения каждого нуклеотида в комплементарной цепи при помощи фермента ДНК – полимеразы.

4. Транскрипция

Посредник, несущий информацию из ядра, способный пройти через поры ядерной оболочки – информационная РНК (и-РНК). Из ядра в цитоплазму к рибосомам высылается и-РНК. Процесс списывания (считывания), или синтез РНК, называется транскрипцией (лат. "trans criptio" – переписывание). Информационная РНК – однонитевая молекула, ее транскрипция идет с одной нити двунитевой ДНК. Длина каждой молекулы и-РНК в сотни раз короче нити ДНК.

По принципу комплементарности и-РНК синтезируется на ДНК при участии фермента, называемого РНК-полимеразой. Если в транскрибируемой нити ДНК стоит нуклеотид Г, то РНК-полимераза включает в РНК Ц, если стоит Т, включает А, если стоит А, включает У (в состав РНК не входит Т).

В начале каждого гена находится своего рода посадочная площадка для РНК-полимеразы, называемая промотором. Это специфическая последовательность нуклеотидов ДНК, которую фермент «узнает» благодаря химическому сродству. Только присоединившись к промотору, РНК-полимераза способна начать синтез и-РНК. Дойдя до конца гена, фермент встречает сигнал (в виде определенной последовательности нуклеотидов), означающий конец считывания. Готовая и-РНК отходит от ДНК и направляется к месту синтеза белков.

В описанном процессе транскрипции можно выделить четыре стадии:

1) связывание РНК-полимеразы с промотором;

2) инициация – начало синтеза. Она заключается в образовании первой фосфодиэфирной связи между АТФ или ГТФ и вторым нуклеотидом синтезирующейся молекулы и-РНК;

3) элонгация – рост цепи РНК, т. е. последовательное присоединение нуклеотидов друг к другу в том порядке, в котором стоят комплементарные нуклеотиды в транскрибируемой нити ДНК. Скорость элонгации достигает 50 нуклеотидов в секунду;

4) терминация – завершение синтеза и-РНК.

5. Генетический код

Любая живая клетка способна синтезировать белки, особенно интенсивно в период роста и развития. Сущность кода ДНК состоит в том, что каждой аминокислоте соответствует участок цепи ДНК из трех рядом стоящих нуклеотидов.

Алфавит ДНК Алфавит РНК

А (аденин) А (аденин)

Ц (цитозин) Ц (цитозин)

Г (гуанин) Г (гуанин)

Т (тимин) У (урацил)

Например, участок Т-Т-Т соответствует аминокислоте лизину, А-Ц-А – цистеину, Ц-А-А – валину и т.д. В ДНК находится 4 разных нуклеотида, а наименьшей структурной единицей гена является триплет нуклеотидов. Поэтому число возможных комбинаций из 4 элементов по 3 равно 64. Разных же аминокислот 20. Таким образом, генетический код состоит из 64 триплетов нуклеотидов, кодирующих кодоны – 61, некодирующие стоп-кодоны – 3 УАА, УАГ и УГА, «стартовый" кодон – 1 – в АУГ. Различных триплетов нуклеотидов с избытком хватает для кодирования всех аминокислот.

Генетический код – это система записи информации о последовательности аминокислот в полипептиде в виде последовательности нуклеотидов в ДНК (РНК).

Георгий Антонович Гамов в 1954 г. сформулировал принцип генетического кодирования. Единица генетического кода – кодон (триплет) – это определенное сочетание трех нуклеотидов, кодирующее конкретную аминокислоту. Свойства генетического кода:

а) Универсальность генетического кода: принцип кодирования аминокислот у всего живого сходен. Универсальность генетического кода свидетельствует о единстве происхождения всего многообразия живого в ходе эволюции.

б) Специфичность генетического кода – один кодон кодирует только одну определенную аминокислоту.

в) Непрерывность генетического кода: последовательность нуклеотидов в иРНК считывается от 3' к 5' концу без пропусков триплет за триплетом.

г) Неперекрываемость генетического кода: соседние кодоны не имеют общих нуклеотидов.