Degenerării codului genetic: noțiunile de bază

Codul genetic este exprimat ca codoni, un sistem de codificare a informațiilor despre structura proteinelor, inerente în toate organismele vii ale planetei. Decriptarea dura zeci de ani, dar faptul că el există, știința este înțeleasă de aproape un secol. Versatilitatea, specificitate, unidirecțional, și în special ca urmare a degenerării codului genetic au o semnificație biologică.

Istoria descoperirilor

Problema de codificare a informațiilor genetice a fost întotdeauna cheie în biologie. Prin structura de matrice a codului genetic, știința a progresat destul de lent. De la descoperirea J. Watson și Crick în 1953. dublu Structura helix a ADN-ului a intrat într-o fază de rezolvare a unei structuri de cod în sine, ceea ce a determinat credința în măreția naturii. Structura liniară a proteinelor și ADN din aceeași structură a presupus prezența codului genetic, corespondența dintre cele două texte, dar înregistrate cu alfabete diferite. Iar dacă alfabetul de proteine a fost cunoscut, mărcile de ADN au fost obiectul de studiu de biologie, fizică și matematică.

Nu este nevoie să descrie toate etapele din soluția acestei enigmă. Experimentul Direct, a dovedit și au confirmat că între codonii ADN și aminoacizi ai proteinei există o clară și consecventă, respectiv, a avut loc în 1964, Charles Janowski și S. Brenner. O altă - în timpul decodificarea codului genetic in vitro (in vitro), folosind tehnici de sinteza proteinelor în structuri fără celule.

Complet cod decriptate E. coli a fost promulgată în 1966, biologi de la simpozion la Cold Spring Harbor (Statele Unite ale Americii). Apoi am deschis redundanței (degenerării) a codului genetic. Ce înseamnă acest lucru, a explicat destul de simplu.

decodare continuă

Obținerea descifrarea datelor de cod ereditare a devenit una dintre cele mai importante evenimente ale secolului trecut. Astăzi, știința continuă să exploreze în profunzime mecanismele moleculare ale sistemului de codificare și de caracteristicile sale și o supra-abundență de semne, ceea ce este exprimat în proprietatea degenerării codului genetic. Un studiu separat al industriei - originea și evoluția sistemului de codificare de material ereditar. Dovezi polinucleotide (ADN) care leagă și polipeptide (proteine) a dat un impuls pentru dezvoltarea biologiei moleculare. Și că, la rândul său, biotehnologie, bioinginerie, descoperiri în creșterea și planta în creștere.

Dogmele și reguli

Prima dogma de biologie moleculara - informația este transferată de la ADN la ARN mesager, apoi cu ea pe proteine. În direcția opusă de transmitere este posibilă de la ARN la ADN și ARN asupra altor ARN.

Dar matricea sau baza ADN-ului rămâne întotdeauna. Și toate celelalte caracteristici de bază ale transferului de informații - o reflectare a naturii transferului matricei. Și anume, prin efectuarea transmiterii la sinteza altor molecule de matrice, care va fi reproducerea structurii informației genetice.

codul genetic

Linia structura de molecule de proteine de codificare prin codonii complementare nucleotide (tripleti), care doar 4 (adein, guanină, citozină, timină (uracil)), ceea ce conduce în mod spontan la formarea altor lanțuri de nucleotide. Același număr de nucleotide și complementaritatea chimică - aceasta este principala condiție pentru o astfel de sinteză. (- proteină aminoacizi nucleotide ADN) dar formarea unei molecule de proteină de potrivire cantitatea și calitatea monomerilor de calitate nu este. Acesta este natural codul ereditar - sistemul de înregistrare în secvența de nucleotide (codonii) secvența de aminoacizi a proteinei.

Codul genetic are mai multe proprietăți:

• Triplet.
• Unicitatea.
• Orientare.
• Disjuncte.
• Redundanța (degenerării) a codului genetic.
• Versatilitate.

Aici este o scurtă descriere, cu accent pe semnificația biologică.

Triplet, continuitate și disponibilitate semafoarelor

Fiecare din 61 aminoacizi care corespund unei semantic t (triplet) nucleotide. Trei tripleti nu poartă informații despre aminoacizi și sunt codoni stop. Fiecare nucleotidă din lanțul este un membru al tripletului, și nu există de la sine. La sfârșitul anului și începutul unui lanț de nucleotide care corespund unei singure proteine, sunt codoni stop. Ei încep sau radiodifuziune de oprire (sinteza unei molecule de proteină).

Specificitatea și-o pointedness disjuncția

Fiecare codon (triplet) codifică un singur aminoacid. Fiecare triplet este independent de și nu se suprapune adiacent. Un nucleotidelor poate aparține doar un triplet în lanț. Sinteza proteinelor este întotdeauna într-o singură direcție codoni stop numai, care este controlat.

Redundanței codului genetic

Fiecare triplet de nucleotide codifică un aminoacid. Un total de 64 nucleotide, 61 dintre ele - aminoacid codificat (sens codon) și trei - fără sens, adică aminoacizi nu codifică (codoni stop). Redundanța (degenerării) codului genetic este ca substituții pot fi făcute în fiecare triplet - radical (conducând la amino înlocuirea acidului) și conservatoare (aminoacizii nu se schimbă de clasă). Este ușor de calculat că, dacă un triplet poate fi efectuat 9 substituții (1, 2 și 3 poziție), fiecare nucleotidă poate fi înlocuit cu 4 - 1 = 3 cealaltă variantă, numărul total de posibile substituții de nucleotide va este de 61 până la 9 = 549.

Degenerării codului genetic este arătat în faptul că 549 de opțiuni - este mult mai mult decât este necesar pentru informații zakodirovki aproximativ 21 aminoacizi. În acest caz, a opțiunilor de înlocuire 549 23 conduc la formarea unui codon stop, 134 + 230 de substituție - sunt substituții conservative, și 162 - radicale.

Regula degenerării și excepții

Dacă doi codoni au două întâi nucleotidă identice, nucleotidele rămase sunt prezentate cu o clasă (purinică sau pirimidinică), informațiile pe care le poartă același aminoacid. Aceasta este, de obicei degenerării sau redundanței codului genetic. Două excepții - AUA și UGA - codifică primul metionină, deși ar trebui să izoleucina, iar al doilea - un codon stop, dar ar trebui să codifice triptofan.

Înțeles degenerării și versatilitate

Aceste două proprietăți ale codului genetic au cea mai mare valoare biologica. Toate proprietățile enumerate mai sus sunt caracteristice informației genetice a tuturor formelor de organisme vii de pe planeta noastră.

Degenerării codului genetic are o valoare adaptativă, deoarece duplicarea repetată a unui singur cod de aminoacizi. În plus, acest lucru înseamnă o reducere semnificativă (degenerare) a treia nucleotidă într-un codon. O astfel de realizare reduce leziunile mutaționale ADN-ului, care implică încălcări grave în structura proteinelor. Acesta este un mecanism de protecție a organismelor vii ale planetei.