הניוון של הקוד הגנטי: היסודות

הקוד הגנטי מבוטא קודונים, מערכת של קידוד מידע על המבנה של חלבונים, הטבועה בכל היצורים החיים על פני כדור הארץ. פענוח לקחת עשרות שנים, אבל העובדה שהוא קיים, מדע מובן כמעט מאה. רבגוניות, סגולי, חד כיווני, ובמיוחד והניוון של הקוד הגנטי יש משמעות ביולוגית.

היסטוריה של תגליות

הבעיה של קידוד מידע גנטי מאז ומתמיד המפתח בביולוגיה. לפי מבנה המטריצה של הקוד הגנטי, המדע התקדם בצעדים איטיים למדי. מאז גילוי ג'יי ווטסון וקריק בשנת 1953. מבנה הסליל הכפול של הדנ"א נכנס לשלב של פתירת מבנה קוד עצמו, אשר הביא את אמונת ההוד של הטבע. המבנה הליניארי של חלבונים ו- DNA של אותו המבנה משתמע הנוכחות של הקוד הגנטי, בתכתובת בין שני הטקסטים, אך רשם עם אותיות שונות. ואם האלפבית של חלבונים כבר ידוע, סימני DNA היו נושא המחקר של ביולוגיה, פיסיקה ומתמטיקה.

אין צורך לתאר את כל השלבים לפתרון החידה הזאת. הניסוי ישיר, הוכיח ואישר כי בין קודונים DNA וחומצות אמינו של חלבון קיים ברורה ועקבית שנערך בהתאמה בשנת 1964 צ'רלס ינובסקי וס ברנר. מכשלה נוספת - במהלך פענוח הצופן הגנטי במבחנה (in vitro) באמצעות טכניקות של סינתזת חלבון במבנים מחוץ לתא.

לגמרי מפוענח קוד E. Coli הוכרז בשנת 1966, ביולוגים בסימפוזיון על Cold Spring Harbor (ארצות הברית). ואז פתחתי את היתירות (ניוון) של הקוד הגנטי. מה זה אומר, זה הסביר בפשטות.

פענוח ממשיך

איך לפענח את נתוני קוד התורשתיים הפך לאחד האירועים המשמעותיים ביותר של המאה שעברה. היום, המדע ממשיך לחקור לעומק את מנגנוני מערכת קידוד מולקולרי ותכונותיו ועודף הסימנים, מה מתבטא רכושו של והניוון של הקוד הגנטי. מחקר נפרד של התעשייה - המקור וההתפתחות של מערכת קידוד חומר תורשתית. עדות polynucleotides המקשר (DNA) ו פוליפפטידים (חלבונים) נתן תנופה לפיתוח של ביולוגיה מולקולרית. וזה, בתורו, ביוטכנולוגיה, הנדסת ביוטכנולוגיה, תגליות רביית היבול.

דוגמות ותקנון

דוגמא בית של ביולוגיה מולקולרית - המידע מועברת DNA כדי RNA שליח, ולאחר מכן איתה על החלבון. בכיוון של שידור ההפוך אפשרי מ- RNA ל- DNA ו- RNA על RNA אחרים.

אבל המטריצה או בסיס ה- DNA תמיד נשאר. וכל תכונות בסיסיות אחרות של העברת מידע - השתקפות של אופיו של העברת המטריצה. כלומר, על ידי ביצוע שידור לסינתזה של מולקולות מטריקס אחרים, אשר תהיה רבייה של מבנה המידע הגנטי.

קוד גנטי

קו קידוד מבנה של מולקולות חלבון באמצעות קודונים משלימים (שלישיים) נוקלאוטידים, אשר רק 4 (adein, גואנין, ציטוזין, תימין (אורציל)), מה שמוביל באופן ספונטני ההיווצרות של רשתות אחרות של נוקלאוטידים. מספר זהה של נוקלאוטידים ו משלים כימי - זה התנאי העיקרי עבור סינתזה כזאת. אבל ההיווצרות של איכות מולקולת חלבון התאמת הכמות והאיכות של מונומרים אינה (דנ"א - חומצות אמינו בחלבון). זהו קוד התורשתי הטבעית - מערכת ההקלטה ברצף של נוקלאוטידים (קודונים) את רצף החומצות האמיניות של החלבון.

קוד גנטי יש מספר מאפיינים:

• שלישייה.
• ייחודה.
• אוריינטציה.
• Disjointness.
• יתירות (ניוון) של הקוד הגנטי.
• רבגוניות.

הנה תיאור קצר, תוך התמקדות המשמעות הביולוגית.

שלישייה, משכיות רמזורים זמינים

כל אחד 61 חומצות אמינו המתאים נוקלאוטידים סמנטי t (שלישיה). שלוש שלישיות אינם נושאים מידע על חומצת אמינו והם קודונים הפסקה. נוקלאוטיד כל בשרשרת הוא חבר של השלישייה, אינו קיים בפני עצמו. בסוף ואת תחילתה של שרשרת של נוקלאוטידים המתאימים חלבון יחיד, הם קודונים הפסקה. הם מתחילים או שידור stop (הסינתזה של מולקולת חלבון).

סגולי-ובחדות אחד disjointness

קודון כל (שלישיה) מקודד רק חומצה אמינית אחת. שלישייה כל הוא עצמאי ואינו חופף סמוך. נוקלאוטיד אפשר שייך רק שלישייה אחת בשרשרת. סינתזת החלבון היא תמיד בכיוון אחד בלבד, כי הוא קודונים הפסקה מבוקר.

היתירות של הקוד הגנטי

שלישיה כל נוקלאוטידים המקודד חומצת אמינו אחת. סך של 64 נוקלאוטידים, 61 מהם - חומצת אמינו מקודד (קודון תחושה), ושלושה - חסר משמעות, חומצת אמינו כלומר הוא אינו מקודד (קודון סיום). היתירות (הניוון) של הקוד הגנטי היא כי החלפות יכולות להתבצע בכל שלישייה - רדיקלי (המוביל אמינו החלפת חומצה) ושמרני (חומצות אמינו אינן משנות בכיתה). קל לחשב כי אם שלישייה יכולה להתבצע 9 החלפות (1, 2 ו 3 עמדה), כל נוקלאוטיד יכול להיות מוחלף על ידי 1 - 4 = 3 ההתגלמויות האחרות, המספר הכולל של החלפות נוקלאוטיד אפשריות יהיה 61 עד 9 = 549.

הניוון של הקוד הגנטי מוצג העובדה 549 אפשרויות - זה הרבה יותר ממה שנחוץ לקבלת מידע zakodirovki על 21 חומצות אמינו. במקרה זה של אפשרויות החלפה 549 23 להוביל להיווצרות של קודון עצירה, 134 + 230 החלפה - הם החלפות שמרניות, ו 162 - רדיקליות.

כלל ניוון חריג

אם שני קודונים יש שני נוקליאוטידים ראשונים זהים, הנוקליאוטידים הנותרים מוצגים עם מח' (purine או pyrimidine), את המידע שהם נושאים את אותו חומצת אמינו. זוהי בדרך כלל הניוון או יתירות של הקוד הגנטי. שני חריגים - AUA ו UGA - ראשון מקודד מתיונין, למרות יצטרך ואיזולויסין, והשני - קודון עצירה, אבל יצטרך לקודד טריפטופן.

כלומר ניוון צדדי

תכונות אלה שני של הקוד הגנטי יש את הערך הביולוגי הגבוה ביותר. כל הנכסים המפורטים לעיל הם מאפיין של המידע הגנטי של כל צורות החיים אורגניזמים על כדור הארץ שלנו.

הניוון של הקוד הגנטי יש ערך אדפטיבי, כמו שכפול חוזרות של קוד חומצה אמינית בודדת. בנוסף, זה אומר הפחתה משמעותית (ניוון) של נוקלאוטיד השלישי קודון. כזו התגלמות ממזערת את נגעי מוטאציות ב- DNA, אשר כרוך בהפרות חמורות במבנה החלבון. זהו מנגנון הגנה של אורגניזמים חיים של כדור הארץ.