Mattei. Utilizând sistemul de sinteză artificială
(acelulară) a proteinei, savanţii au început să
depună eforturi în vederea descifrării «sensului» cuvintelor de
cod, adică a modului de alternare în triplete a bazelor. La
început ei au sintetizat un polinucleotid artificial, aşa-numitul
poli-U (U-U-U-U-U-U...), care conţinea sub formă de bază numai
uracil. Introducând într-un sistem acelular toate componentele
necesare .(suc celular, ribozomi, complexul de fermenţi necesari, o
sursă de energie sub formă de acid adenozintrifosforic (ATF), o
garnitura complecta compusă din 20 de aminoacizi şi molecule de
poli-U), au constatat că în acest caz are loc sinteza proteinei
compuse din rămăşiţele unui singur aminoacid -
fenilalanină (fen-fen-fen-fen-fen...). În felul acesta identitatea
primului codon a fost descfrată: tripleta U-U-U corespunde fenilalaninei.
Apoi cercetătorii au realizat sinteza altor polinucleotide şi au
stabilit care sunt codonii prolinei (CE-CE-CE) şi ai lizinei (A-A-A).
În continuare s-a realizat sintetizarea garniturilor de trinucleotide
(tripletele) cu diferite îmbinări ale bazelor şi s-a stabilit
ce fel de aminoacizi se leagă cu ribozomii. Treptat au fost
descifraţi toţi cei 64 de codoni şi a fost alcătuit
«dicţionarul» complect al codului genetic.
Codul genetic (ARN)
Dar la ce folosesc tocmai 64 de codoni, dacă în proteină
intră doar 20 aminoacizi? Înseamnă că ceilalţi sunt
de prisos?
La început această întrebare i-a pus în
încurcătură pe savanţi, dar mai târziu a devenit
clar că nu există nici un fel de «surplus» de codoni.
Experienţele întreprinse de Nirenberg şi Leder au demonstrat
că numeroşi aminoacizi pot fi codificaţi nu de una, ci de
câteva triplete-sinonime. Bunăoară, aminoacidul numit
cisteină poate fi codificat de două triplete (UGU, UGC), alanina - de
patru (GCC, GCA, GCG, GCU), iar leucina de şase, (UUA, UUG, CUU, CUC, CUA
şi CUG). Codul în care unul şi acelaşi aminoacid este
codificat de câteva triplete se numeşte cod degenerativ. S-a
constatat că din punct de vedere biologic caracterul degenerativ al
codului este avantajos. Este ca un. fel de «măsură de
siguranţă» a naturii, elaborată în procesul
evoluţiei, când, prin înlocuirea unor codoni prin alţii,
se realizează posibilitatea păstrării structurii şi a
însuşirilor specifice ale proteinelor. Datorită caracterului
degenerativ al codului, diferite organisme pot să introducă în
proteinele de care dispun unii şi aceeaşi aminoacizi, folosind
în acest scop diferiţi codoni.
Prima nucleotidă a codului 5 | A doua nucleotidă a codonului | A treia nucleotidă a codonului | U | C | A | G | U | } fenilalanină } leucină | }serină | }tirozină, UAA ocru UAG ambră | }cisteină UGA azur UGG triptofan | U C A G | C | } leucină | }prolină | }histidină }glutamină | }arginină | U C A G | A | } izoleucină AUG metionină | }treonină | }asparagină }lizină | }serină }argină | U C A G | G | } valină GUG valină sau formilmet. | }alanină | }acid asparatic }acid glutamic | }glicocol | U C A G |
Şi într-adevăr, să ne imaginăm pentru o clipă
că moleculele de ADN (şi corespunzător cele de ARN) ale
fiecărei celule conţin numai câte un singur codon pentru
fiecare aminoacid. În rezultatul unor mutaţii aceşti codoni se
pot modifica şi dacă ei nu au schimb, aminoacizii care le corespund
nu vor fi cuprinşi în proteine, fapt care va duce la schimbarea
structurii şi funcţiilor lor iar aceasta poate conduce, în
consecinţă, la urmări negative pentru activitatea vitală a
întregii celule. Dacă, însă, în urma mutaţiei
se va forma un codon-sinonim, atunci totul va rămâne fără
schimbări.
Ceva asemănător ne putem imagina şi în cazurile când
într-o şcoală sau instituţie de
învăţământ superior pentru predarea unui obiect
oarecare există numai un singur cadru didactic. Dacă, de exemplu,
acesta se îmbolnăveşte şi nu are cine să-l
înlocuiască pentru un timp predarea disciplinei respective se
întrerupe. Probabil, că ar fi fost mai chibzuit dacă ar fi
existat un învăţător (lector) care, intervenind la timp,
să continue predarea acestei discipline. Cel puţin pentru ca elevii
să nu dovedească să uite materialul studiat sau pentru ca
predarea obiectului dat să nu fie reprogramată pentru alt trimestru.
Cum s-a remarcat deja, moleculele acizilor nucleici sunt catene
polinucleotidice, alcătuite din şiruri lungi de triplete. De-a lungul
moleculelor de ADN numeroase triplete – codonii - formează sectoare
aparte, numite cistrone sau gene. Fiecare genă conţine
informaţia necesară pentru realizarea sintezei unei anumite proteine.
Dar deoarece genele sunt am-plasate în moleculele de ADN în ordine
liniară, una după alta, se întreabă: unde începe
şi unde se termină citirea şi transmiterea informaţiei
genetice privind fiecare proteină în parte şi ce semne
convenţionale sunt folosite în acest scop? Doar codul genetic este,
după cum ştim, compact, fără nici un fel de virgule
în «textul» său.
S-a dovedit că între cei 64 de codoni există astfel de triplete
a căror funcţie constă în marcarea începutului
şi sfârşitului citirii (transcripţiei) şi
transmiterii (translaţiei) informaţiei genetice,
conţinută în gene. Începutul translării genelor
(sau, aceea ce e acelaşi lucru, începutul sintezei proteinei date)
se marchează prin tripleta AUG. denumită respectiv de
iniţiere. Tripletele UAG şi UAA marchează
sfârşitul translării genelor (încheierea procesului de
sinteză a proteinelor) şi sunt corespunzător denumite finale
.
În ce constă esenţa procesului de descifrare a codului
genetic şi a biosintezei proteinelor?
Toate caracterele şi însuşirile organismelor sunt determinate de
proteine. Prin urmare, transmiterea informaţiei genetice în
procesul sintezei proteice se desfăşoară strict conform unui
anumit plan (program), schiţat din timp.
Rolul de bază în biosinteza proteinelor îl joacă acizii
nucleici: ADN şi câteva tipuri diferite de ARN, care se deosebesc
după structură, masă moleculară şi funcţii
biologice. Dintre aceştia face parte aşa-numitul ARN
informaţional sau de informaţie (ARN-i), ARN de transport sau de
transfer (ARN-t) şi ARN ribozomal (ARN-r). Ei sunt sintetizaţi de pe
matriţele de ADN ale celulelor, cu participarea fermenţilor
corespunzători - ARN-polimeraze, iar apoi încep să
îndeplinească funcţiile ce le au în procesul biosintezei
proteinelor. Astfel ARN-r, unindu-se în complexe cu proteine speciale,
formează ribozomii, în care are loc sinteza tuturor tipurilor de
proteină (proteinosinteza).
Ribozomii constau din două subunităţi. În celulă
numărul de ribozomi se ridică la circa 100 mii şi de aceea
cantitatea generală de ARN-r din ei constituie circa 80% din totalul de
ARN al celulei.
Care sunt, deci, funcţiile biologice ale ADN-ului, ARN-i şi ARN-t?
Care este contribuţia lor nemijlocită în procesul de
biosinteză a proteinelor?
Vom remarca de la bun început că ADN nu participă nemijlocit la
sinteza proteinelor. Funcţia lui se limitează la păstrarea
informaţiei genetice şi la replicarea nemijlocită a moleculei,
adică la formarea de copii necesare pentru transmiterea informaţiei
urmaşilor.
Prima etapă a biosintezei proteinelor o constituie recepţionarea
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65
|