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.

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