Degenerasi kod genetik: asas-asas

Kod genetik dinyatakan sebagai codons, sistem pengekodan maklumat mengenai struktur protein, yang wujud dalam semua organisma hidup di bumi ini. Penyahsulitan mengambil masa beberapa dekad, tetapi hakikat bahawa dia wujud, sains Difahamkan hampir satu abad. Serba boleh, kekhususan, satu arah, dan terutama degenerasi kod genetik mempunyai kepentingan biologi.

Sejarah penemuan

Masalah pengekodan maklumat genetik sentiasa utama dalam biologi. Oleh struktur matriks kod genetik, sains berkembang agak perlahan-lahan. Sejak penemuan J. Watson dan Crick pada tahun 1953. Struktur heliks ganda dua DNA memasuki fasa menyelesaikan struktur kod sendiri, yang mendorong kepercayaan kepada keagungan alam semula jadi. Struktur linear protein dan DNA struktur yang sama tersirat kehadiran kod genetik, surat-menyurat di antara kedua-dua teks, tetapi dirakam dengan huruf yang berbeza. Dan jika abjad protein telah diketahui, markah DNA adalah subjek kajian biologi, fizik dan matematik.

Tidak ada keperluan untuk menggambarkan semua langkah-langkah dalam penyelesaian enigma ini. eksperimen langsung, membuktikan dan mengesahkan bahawa antara codons DNA dan asid amino protein ada yang jelas dan konsisten yang dipegang pada tahun 1964 Charles Janowski dan S. Brenner. Satu lagi - semasa penyahkodan kod genetik in vitro (in vitro) menggunakan teknik sintesis protein dalam struktur sel bebas.

Sepenuhnya kod dibuka E. Coli telah diisytiharkan pada tahun 1966, ahli-ahli biologi di simposium di Cold Spring Harbor (Amerika Syarikat). Kemudian saya membuka lebihan yang (degenerasi) kod genetik. Ini bermakna, ia menjelaskan dengan agak mudah.

penyahkodan terus

Mendapatkan mentafsirkan data kod turun-temurun telah menjadi salah satu peristiwa yang paling penting abad yang lalu. Hari ini, sains terus meneroka secara mendalam mekanisme sistem molekul pengekodan dan ciri-cirinya dan hal melimpah-limpah tanda-tanda, apa yang dinyatakan dalam harta degenerasi kod genetik. Satu kajian berasingan industri - asal usul dan evolusi keturunan sistem bahan coding. Bukti yang mengaitkan polynucleotides (DNA) dan polypeptides (protein) memberi dorongan kepada pembangunan biologi molekul. Dan yang seterusnya, bioteknologi, biokejuruteraan, penemuan dalam pembiakan dan tumbuhan yang semakin meningkat.

Dogma dan peraturan

dogma rumah biologi molekul - maklumat yang dipindahkan daripada DNA kepada suruhan RNA, dan kemudian dengan beliau pada protein. Ke arah yang bertentangan dengan penghantaran adalah mungkin dari RNA kepada DNA dan RNA pada RNA lain.

Tetapi matriks atau asas DNA sentiasa kekal. Dan semua ciri-ciri asas yang lain pemindahan maklumat - mencerminkan sifat pemindahan matriks. Iaitu dengan melakukan penghantaran kepada sintesis molekul matriks lain, yang akan menjadi pengeluaran semula struktur maklumat genetik.

kod genetik

Line pengekodan struktur molekul protein dengan cara codons pelengkap (tiga) nukleotida, yang hanya 4 (adein, guanina, sitosin, thymine (urasil)), yang secara spontan membawa kepada pembentukan rantaian lain nukleotida. Bilangan yang sama nukleotida dan melengkapi kimia - ini adalah syarat utama untuk sintesis tersebut. (- asid amino protein nukleotida DNA) tetapi pembentukan kualiti molekul protein yang hampir sama kuantiti dan kualiti monomer tidak. Ini adalah keturunan kod semulajadi - sistem rakaman dalam urutan nukleotida (codons) amino urutan asid protein.

kod genetik mempunyai beberapa sifat:

• Triplet.
• Keunikan.
• Orientasi.
• Disjointness.
• Redundancy (degenerasi) kod genetik.
• Serba boleh.

Berikut adalah penerangan ringkas, memberi tumpuan kepada kepentingan biologi.

Triplet, kesinambungan dan stoplights ketersediaan

Setiap satu daripada 61 asid amino yang sepadan dengan t semantik (triplet) nukleotida. Tiga kembar tiga tidak membawa maklumat tentang asid amino dan codons stop. Setiap nukleotida dalam rantaian adalah ahli triplet, dan tidak wujud dengan sendirinya. Pada akhir dan permulaan rantaian nukleotida yang sepadan dengan protein, adalah codons stop. Mereka memulakan atau penyiaran stop (sintesis molekul protein).

Kekhususan, dan satu-pointedness disjointness

Setiap codon (triplet) mengekod hanya satu asid amino. Setiap triplet adalah bebas daripada dan tidak bertindih bersebelahan. Satu nukleotida boleh tergolong kepada hanya satu triplet dalam rantai. sintesis protein sentiasa dalam satu arah codons stop sahaja, yang dikawal.

Pemberhentian kod genetik

Setiap triplet nukleotida mengekod satu asid amino. Seramai 64 nukleotida, 61 daripada mereka - asid amino dikodkan (rasa codon), dan tiga - bermakna, iaitu asid amino tidak mengekod (berhenti codons). Pemberhentian (degenerasi) kod genetik adalah bahawa penggantian boleh dibuat dalam setiap triplet - radikal (yang membawa kepada asid penggantian asid) dan konservatif (asid amino tidak berubah kelas). Ia adalah mudah untuk mengira bahawa jika triplet yang boleh dibawa 9 penggantian (kedudukan 1, 2 dan 3), setiap nukleotida boleh digantikan dengan 4 - 1 = 3 penjelmaan yang lain, jumlah mungkin penggantian nukleotida akan 61-9 = 549.

Degenerasi kod genetik ditunjukkan dalam fakta bahawa 549 pilihan - ia adalah lebih daripada yang diperlukan untuk maklumat zakodirovki kira-kira 21 asid amino. Dalam kes ini pilihan penggantian 549 23 membawa kepada pembentukan stop codon, 134 + 230 penggantian - merupakan penggantian yang konservatif, dan 162 - radikal.

Memerintah degenerasi dan pengecualian

Jika dua codons mempunyai dua nukleotida pertama serupa, nukleotida selebihnya dibentangkan dengan kelas (purin atau pyrimidine), maklumat yang mereka membawa asid amino yang sama. Ini biasanya degenerasi atau lebihan kod genetik. Dua pengecualian - AUA dan UGA - pertama mengekod methionine, walaupun perlu isoleucine, dan kedua - stop codon, tetapi perlu mengekod tryptophan.

Bermaksud degenerasi dan serba boleh

Kedua-dua sifat kod genetik mempunyai nilai biologi yang tertinggi. Semua sifat-sifat yang disenaraikan di atas adalah ciri-ciri maklumat genetik segala bentuk organisma hidup di planet kita.

Degenerasi kod genetik mempunyai nilai penyesuaian, kerana pertindihan yang berulang-ulang kod asid amino tunggal. Di samping itu, ini bermakna pengurangan yang ketara dalam (degenerasi) nukleotida ketiga dalam codon a. Seperti penjelmaan yang mengurangkan luka mutasi dalam DNA, yang melibatkan pelanggaran serius dalam struktur protein. Ini adalah satu mekanisme perlindungan organisma hidup di bumi ini.