Төрт әріппен (төрт азотты негіздер -А, Г, Ц және Т) жазылған генетикалық ақпараттың полипептидтік тізбектегі жиырма әріпке (аминқышқылдары) аударылу механизмін генетикалық код деп атайды, яғни ақпарат нуклеотидтер қатарынан аминқышқылдар қатарына аударылады.
ДНҚ-ғы генетикалық ақпарат нуклеотидтер қатары түрінде жазылған (кодталған). Ф.Крик және оның әрітестері кодталудың негізгі ұстанымдарын ұсынған және оны «генетикалық кода» деп атады. Ф.Крика оны «молекулалық биологияның кілті, екі полимерлік тілдің – полинуклеотидтік тілмен полипептидтік тілдің байланысы» деп қарастырады. Генетикалық код 1965 ж. (Ниренберг М., Корана Г., Ледер П.) толық анықталынып оның негізгі қасиеттері құрастырылды.
Генетикалық кодтың қасиеттері: 1.Триплеттілігі, яғни үш азотты негіз (триплет немесе кодон) полипептидтік тізбектегі бір аминқышқылын анықтайды;
2. Үздіксізділігі немесе генетикалық код арасында үтір жоқ - тізбектеліп жазылған кодондар арасында тыныс белгілері болмайды және ақпарат үздіксіз оқылады;
3. Полярлылығы- ақпараттың оқылуы тек бір бағытта 51-31жүреді;
4. Қайта жабылмайтындығы кодондар бір бірін жаппайды, әр нуклеотид тек бір кодонның құрамына кіреді, қатар тұрған басқа кодондар құрамына ене алмайды, сондықтанда кодон генетикалық ақпаратың оқылуының элементарлық бірлігі деп саналады;
5. Коллинеарлылығы ДНҚ қатарындағы кодондардың реті ақуыздың полипептидтік тізбегіндегі аминқышқылдарының ретіне сай келеді;
6. Артықтылығы бір аминқышқылы бірден артық кодон санымен анықталынады. Генетикалық код 64 кодоннан тұрады, оның 3 нонсенс-кодондар (мағынасыз), қалғаны ( 61) мағыналы, яғни (20) аминқышқылдарын кодтайды. Сондықтанда бір аминқышқылы 1 - 6 әртүрлі кодондарман анықталынады;
Генетикалық кодтың артықтылығы толық және толық емес сипатта болады.
Толық сипаты – бір аминқышқылын анықтайтын кодонның алғашқы екі нуклеотиді (негіздері) бірдей болып келеді де, үшіншісі автоматты түрде қосылып оқылады (мысалы, аланин, пролин, глицин т.б.)
Толық емес сипаты- әр кодондағы алғашқы екі нуклеотид маңызды, әрі тұрақты болып келеді (цистеин, лизин т.б.). Мысалы, глицин аминқышқылы төрт кодонмен анықталады. Олардың барлығында алғашқы екі негіздер біркелкі ГГ-болса, үшінші негіз А, У, Ц, Г болып алмасуы мүмкін.
Генетикалық код артықтылығының үлкен биологиялық мәні бар. Өйткені генетикалық кодтың бұл қасиеті мутациялардың летальдық эффектілігін төмендету механизмі болып табылады.
Генетикалық код артықтылығын түсіндіру мақсатында Крик «тербеліс болжамын» ұсынды. Криктің болжамы бойынша а-РНҚ кодондарына сәйкес антикодондарды тасымалдаушы т-РНҚ-ның әрқилы түрлері антикодонда тұрған бірінші нуклеотидке байланысты екі немесе одан да көп түрлі кодондарды танып, комплементарлы байланыса алады.
Сонымен қатар жасушаларда нақты бір аминқышқылын тасымалдайтын т-РНҚ-ның бірнеше түрі кездеседі. Химиялық құрылымы әртүрлі мұндай т-РНҚ-ларды изоакцепторлық т-РНҚ деп атайды. Олар түрліше кодондарды танып байланысуға қабілетті келеді. Мысалы, изоакцепторлық аргининдік т-РНҚ-I ЦГГ кодонымен байланысса, аргининдік т-РНҚ-ІІ ЦГУ, ЦГЦ және ЦГА кодондарымен байланысу мүмкіндігі бар.
7. Арнайылығы - әр кодон тек белгілі бір аминқышқылын анықтайды;
8.Универсальдығы - генетикалық код барлық тірі ағзаларда бірдей, яғни кез келген триплеттің мағынасы бір және белгілі бір аминқышқылын ғана кодтайды.
Трансляция - полипептидтік тізбектің (ақуыздың) матрицалық синтезделу үдерісі. Трансляция рибосоманың, р-РНҚ т-РНҚ, а-РНҚ, аминқышқылы және ферменттердің қатысуымен цитоплазмада өтеді, мұнда т-РНҚ-ны өзіне тән аминқышқылымен байланыстыратын аминоацил-т-РНҚ-синтетазаның және полипептидтік тізбекке аминқышқылдарын тізбектейтін пептидил-трансфераза ферменттерінің ролі ерекше. Трансляцияға бос аминқышқылдары емес, керісінше амино-ацил-т-РНҚ-мен (аа-т- РНҚ) активтенген аминқышқылдары қатысады. Әрбір 20 түрлі аминқышқылының өздеріне тән ерекше т-РНҚ болады, яғни әрбір 20 аминқышқылы өздерінің т-РНҚ-ның (аа-т-РНК Мет) акцепторлық ілмектерімен байланысады.
Рибосомалар екі суббірліктерден тұрады (үлкен және кіші) прокариоттарда 30S және 50 S, ал эукариоттарда 40S және 60S. Кіші суббірлігінде а-РНҚ байланысатын М-орталығы, П-пептидильді және А-аминқышқылдық орталықтары бар. Үлкен суббірліктің кіші суббірлікпен байланыс жасайтын бетінде П- және А орталықтары, сонымен қатар ПТФ-пептидилтрансферазалық орталығы болады.
Трансляция кезеңдері: инициация, элонгация жәнетерминация.
Инициация - а-РНК 51 ұшы рибосоманың кіші суббірлігінің М-орталығымен байланысады. Бұл кезде инициациялаушы кодон (АУГ) рибосоманың П-орталығының деңгейінде тұрады, содан кейін инициациялаушы аа-т-РНК Мет рибосомманың үлкен суббірлігінің П-орталығымен комплементарлы байланысады. Соның нәтижесінде а-РНҚ-рибосомалық кешені түзіледі. Ол трансляцияға қатысушылардың кеңістікте дұрыс орналасуын қамтамасыз етеді.
Элонгация – аминқышқылдар тізбегінің ұзаруы. Мұнда а-РНҚ кодонын т-РНҚ-ның тануы, пептидтік байланыстың түзілуі және рибосоманың жылжуы кезектесіп алмасып отырып жүреді. Бұл аа-т-РНҚ антикодоны мен а-РНҚ кодонының комплементарлы әсерлесуі арқылы өтеді. Әрбір аа-т-РНҚ жоңышқы жапырағына ұқсаған үш құлақты иілген полинуклеотидтік тізбек. Бір ұшында а-РНҚ кодонына комплементарлы үш нуклеотидтен тұратын – антикодон комплементарлы ұстаным бойынша бос А – орталығын толтырады, ал аа- т-РНҚ екінші ұшы аминқышқылын тасмалдайды. Сонымен рибосоманың А- және П орталықтары аа-тРНҚ байланыста болады, ал олардың акцепторлық ілмектерімен байланысқан аминқышқылдары (ПТФ) катализдік орталықта орналасады. Мұндағы пептидил-трансфераза аминқышқылдарын полипептидтік тізбеке тізбектейді. Ақуыздың биосинтезі ары қарай жүру үшін үнемі А-орталығы босап отыруы керек, себебі келесі аминқышқыла бар аа-т-РНК бос А-орталығына енуі қажет сондағана барып рибосома а-РНҚ бойымен жылжып бір триплетке – транслокацияға қадам жасайды. Бұл үш кезеңде өтеді:
т-РНК МетР орталығынан босауы;
а-РНҚ рибосома бойымен 51 –31 бағытына қарай бір кодонға жылжуы
Нәтижесінде аминқышқылдар тізбегі ұзарады.
Терминация – трансляцияның аяқталуы – рибосома үш мағынасыз УАА,УГА,УАГ (терминатор) кодондардың біреуіне жетіп бос қадам жасайды. Аминқышқылдар тізбегі үзіледі және соңғы т-РНҚ-дан босайды. Рибосома-а-РНҚ кешені ыдырайды. Түзілген полипептидтік тізбек эндоплазмалық тордың каналына түседі де өзінің табиғи (екінші, үшінші немесе төртінші реттік) құрылымдарына ие болады – ақуыз фолдингі жүреді.
Трансляция инициация, элонгация және терминация факторларына қажет ферменттер энергиясымен өтетін күрделі биокатализдік үдеріс. Сонымен ақуыз биосинтезі транскрипция және трансляция кезеңдері арқылы өтеді. Бір ғана а-РНҚ трансляциясы бірнеше рибосомалардың қатысуымен өтетіндіктенде полисомиялық құрылым түзеді. Эукариоттардың ақуыз биосинтезінің жылдамдығы - t = 37° С 1 сек шамамен 5 аминқышқылы синтезделеді.
Белок биосинтезі ағза тіршілігінің соңына дейін болатын үдеріс, дегенмен құрсақта, нәресте кезіне және жасөспірім кезінде интенсивті айтарлықтай қарқынды жүреді.
белок биосинтезі мақсатына қарай мынандай түрлерге бөлінеді:
Регенерациялық – физиологиялық және репаративті регенерация үдерістеріне байланысты;
Өсу синтезі – дене көлемімен массаның өсуімен сипатталады;
Тұрақтандырғыш – ағзаның құрылымдық қалыпын сақтап тұратын, диссимиляция үдерісінде жұмсалатын структуралық белоктардың орнын толтыруға байланысты;
Функционалды – әртүрлі мүшелердің арнайы қызметімен байланысты (гемоглобин, қан плазмасындағы белоктар, антиденелер, гормондар және ферменттер синтезі).
Белок синтезінің бұзылу салдары:
Аминқышқылдарының жетіспеушілігінен;
Жасушаларда энергия жетіспеушілігінен;
Нейроэндокринді регуляцияның бұзылуынан;
Геномда кодталған белоктар құрылымы туралы ақпараттың трансляциясы немесе транскрипция үдерістерінің бұзылысы.
белок синтезінің айтарлықтай жиі бұзылы, ағзада аминқышқылдарының жетіспеушілігі болып табылады.
Асқорыту және сіңірілудің бұзылуы салдарынан;
Тағамда белоктардың төмендеп кету салдарынан;
Ағзада синтезделмейтін, ауыстырылмайтын аминқышқылдарының аз мөлшерде болуы немесе мүлде болмауы салдарынан.
