Доказательство наследственной роли ДНК. Генетический код и его свойства

Одним из доказательств роли ДНК в передаче наследственной информации стали опыты по трансформации бактерий (Гриффитс, 1929 г.) Ф. Гриффитс работал на мышах с двумя штаммами бактерий (рисунок 13). Капсульные бактерии были патогенны и вызывали гибель мышей от воспаления легких, бескапсульные были непатогенны, мыши оставались живы.

Рисунок 13 – Схема опытов Ф. Гриффитса

В 1944 г. О. Эвери, К. Мак-Леод и М. Мак-Карти разделили бактерии S – штамма на компоненты. Это были: липиды, углеводы и ДНК. Только при добавлении очищенной ДНК к R – штамму наблюдали образование капсулы (признак патогенности) бескапсульными бактериями.

Трансформация бактерий – это включение участков ДНК бактерий одного штамма в ДНК другого штамма и передача его свойств.

Следующим доказательством роли ДНК в передаче наследственной информации были опыты Н. Циндера и Дж. Ледерберга (1952 г.) по трансдукции у бактерий (рисунок 14).

Рисунок 14 – Схема опытов Н. Циндера и Дж. Ледерберга

Опыт заключался в следующем. В U-образную трубку с питательной средой и бактериальным фильтром посредине помещали два штамма бактерий: в одно колено – триптофансинтезирующие, во второе колено – триптофаннесинтезирующее. Фильтр был непроходим для бактерий, и они не смешивались. Если в колено с триптофансинтезирующими бактериями вводили бактериофаг, то через некоторое время эти бактерии обнаружили среди триптофаннесинтезирующих. Фильтр был проницаемым для бактериофага. Явление получило название трансдукции.

Трансдукция – способность бактериофага переносить участки ДНК от одного штамма бактерий к другому и передавать его свойства.

В 1950 г. в опытах Х. Френкель-Конрата было получено еще одно доказательство участия нуклеиновой кислоты (РНК) в передаче признаков. Вирус табачной мозаики (ВТМ) разделили на РНК и белок.

В 40-х г. Г. Бидл и Е. Татум выдвинули гипотезу «один ген – один фермент» на основании того, что гены отвечают за синтез ферментов. Но ген не всегда определяет синтез целой белковой молекулы. Поэтому гипотезу уточнили – «один ген – один полипептид».

Так было доказано, что материальной единицей наследственности и изменчивости является ген.

Ген – это участок молекулы ДНК, несущий информацию о синтезе определенного полипептида.

Запись генетической информации в виде последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК и и-РНК, называется генетическим кодом. Триплет нуклеотидов, кодирующий определенную аминокислоту, называется кодоном. Кодон – это элементарная функциональная единица гена.

Свойства генетического кода:

- триплетность: одной аминокислоте в молекуле полипептида соответствует один кодон;

- универсальность: у всех живых организмов один и тот же кодон определяет одинаковые аминокислоты;

- неперекрываемость: один нуклеотид входит в состав только одного триплета;

- вырожденность, или избыточность: одну аминокислоту может кодировать несколько триплетов (аминокислот – 20, возможных триплетов – 64);

- непрерывность (нет разделительных знаков между нуклеотидами);

- однонаправленность (образование и-РНК происходит в направлении от 3' конца к 5' концу). 

- наличие среди триплетов инициирующих кодонов (с них начинается биосинтез белка), кодонов-терминаторов (обозначают конец биосинтеза белка).

Соответствие порядка нуклеотидов в молекуле ДНК порядку аминокислот в молекуле полипептида называется колинеарностью.