Свойства генетического кода

В отличие от большинства феноменов живой природы универсальный генетический код (УГК) исследован достаточно хорошо, чтобы допустить количественное описание в рамках поляризационного подхода. Универсальность УГК (одинаковость кода для всех известных земных форм жизни) указывает на его связь с фундаментальным уровнем вещества.

В современной биологии полагается, что УГК возникает при рождении жизни из косной материи и в силу случайности изменений в эволюционных процессах возможны любые варианты кода, связанные с перестановками 20 аминокислот. Число таких вариантов очень велико (20!) и требуется объяснить, каким образом, в силу каких причин выжил известный нам код, как из множества других отбирались его азотистые основания и аминокислоты. Делаются различные попытки понять это, но успешными их назвать нельзя: ответа, почему генетический код универсален и имеет найденную структуру, нет.

Под генетическим кодом понимают соответствие между кодонами - соседними тройками нуклеотидов молекулы дексирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и двадцатью аминокислотами, формирующими клеточные белки (полипептиды). В УГК 64 различных кодона, из которых в кодировании аминокислот участвуют 61 кодон. Их называют функциональными. Остальные три кодона в кодировании не участвуют, определяя начало и конец считывания генетической информации ДНК. У них несколько названий: нефункциональные, нонсенс-триплет, стоп-кодоны. УГК представлен в таблице 1.

Таблица 1. Универсальный генетический код.

Обозначения: А - аденин, Г - гуанин, Т - тимин, Ц - цитозин. 
Нуклеотиды различаются входящими в их состав азотистыми основаниями. Это аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц). Стоп-кодоны имеют состав АТТ, АТЦ, АЦТ. Незначительные отличия генетического кода найдены в ДНК митохондрий некоторых видов. Общая особенность этих отклонений: триплет АЦТ читается как АЦЦ и из стоп-кодона превращается в шифр аминокислоты триптофана, т.е. число функциональных кодонов становится равным 62.
Из таблицы 1 видно, что УГК вырожден: одна и та же аминокислота шифруется несколькими кодонами. Обозначая степень вырождения кода через р, а число аминокислот со степенью вырождения р через ар, представим спектр вырождения ар в табл.2. В ней а'р - число аминокислот со степенью вырождения р в некоторых митохондриальных ДНК.

Таблица 2. Спектр вырождения генетического кода.