Что такое кодон: объяснение, практическое значение

Генетический код, заключенный в последовательности нуклеотидов ДНК и РНК, на протяжении долгого времени оставался неразгаданной тайной для ученых. Однако благодаря настойчивым усилиям исследователей, удалось раскрыть его структуру, что позволило глубже понять механизмы жизнедеятельности организмов. Давайте разберемся, как происходила поэтапная расшифровка генетического кода и к чему она привела.

Структура и роль кодонов в генетическом коде

Кодо́н представляет собой единицу генетического кода - тройку нуклеотидов в молекуле ДНК или РНК. Последовательность кодонов в гене определяет аминокислотную последовательность кодируемого белка.

Всего в генетическом коде насчитывается 64 кодона, из них 61 кодирует аминокислоты, а 3 являются стоп-кодонами (UGA, UAG, UAA), сигнализируя о прекращении синтеза полипептидной цепи. Стоп-кодоны также называют терминирующими или бессмысленными.

Стартовым кодоном, с которого начинается трансляция белка у эукариот, служит триплет AUG в мРНК. Он кодирует аминокислоту метионин. У прокариот в роли стартовых также могут выступать кодоны GUG, AUU, CUG, UUG.

Кодо́н (кодирующий тринуклеотид) — единица генетического кода, тройка нуклеотидных остатков (триплет) в ДНК или РНК, обычно кодирующих включение одной аминокислоты.

Таким образом, кодоны выполняют ключевую роль в процессе биосинтеза белка, определяя аминокислотную последовательность полипептидной цепи.

История расшифровки генетического кода учеными

Первую гипотезу о триплетной природе генетического кода в 1954 году выдвинул советский физик Георгий Гамов. Он сделал математический расчет о том, что 64 комбинации из 4 нуклеотидов достаточно для кодирования 20 аминокислот.

Экспериментально триплетная структура кода была подтверждена в 1961 году в опытах Маршала Ниренберга и Генриха Маттеи. Им удалось установить, что кодон УУУ кодирует аминокислоту фенилаланин. В дальнейших работах было показано соответствие и других кодонов определенным аминокислотам.

К 1966 году усилиями многих исследовательских групп генетический код был полностью расшифрован. Так, например, группа Ниренберга расшифровала кодоны, начинающиеся с U. Группа Холли установила структуру транспортной РНК, участвующей в трансляции. В итоге были установлены соответствия 61 кодона и 20 аминокислотам.

Таким образом, расшифровка генетического кода заняла почти 15 лет кропотливой работы ученых разных стран. Это стало одним из важнейших научных достижений XX века.

Значение генетического кода

Несмотря на то, что генетический код оказался универсальным для всех живых организмов, у отдельных групп существуют небольшие вариации:

• У зеленых водорослей Acetabularia стоп-кодоны UAG и UAA транслируются в аминокислоту глицин;
• У грибка Candida кодон CUG кодирует не лейцин, а серин;
• В митохондриях дрожжей некоторые кодоны лейцина кодируют треонин.

Такие вариации генетического кода свидетельствуют о его возможной эволюции. Кроме того, в ряде случаев стандартные стоп-кодоны могут кодировать "нестандартные" аминокислоты селеноцистеин и пирролизин.

Расшифровка генетического кода дала мощный импульс для развития молекулярной биологии, генной инженерии и биотехнологии. Знание соответствия кодонов и аминокислот позволило целенаправленно конструировать белки с заданными свойствами для практических нужд.