Degeneracija genetskog koda: opće informacije

Genetički kod, izražen kodonima, je sustav kodiranja informacija o strukturi proteina, svojstvena svim živim organizmima planeta. Njegov dekodiranje trajao je desetljeće, ali činjenica da on postoji, znanost je razumjela gotovo jedno stoljeće. Univerzalnost, specifičnost, jednostranost, a osobito degeneracija genetskog koda, od velike su biološke važnosti.

Povijest otkrića

Problem kodiranja genetskih informacija oduvijek je bio ključ u biologiji. Na matričnu strukturu genetskog koda, znanost se pomakla prilično polako. Od otkrića J. Watson i Crick u 1953. helix struktura dvostruka DNK ušla u fazu rješavanja samu strukturu koda, što je izazvalo vjeru u veličanstvenosti prirode. Linearna struktura proteina i iste DNK strukture podrazumijevali su postojanje genetskog koda kao korespondencija između dva teksta, ali zabilježena korištenjem različitih alfabeta. A ako je poznata abeceda proteina, onda su DNA marke postale predmetom proučavanja biologa, fizičara i matematičara.

Nema smisla opisati sve korake u rješavanju ove zagonetke. Izravan eksperiment pokazao i potvrdio da je između DNK kodona i aminokiselina proteina postoji jasan i dosljedan, odnosno održava u 1964. Charles Janowski i S. Brenner. Daljnji - za dekodiranje genetskog koda in vitro (in vitro) upotrebom tehnike sinteze proteina u strukturama bez stanica.

Potpuno dešifrirani kôd E. Coli objavljen je 1966. godine na simpoziju biologa u Cold Spring Harboru (SAD). Zatim je otkriven redundancija (degeneracija) genetskog koda. Što to znači, jednostavno je objašnjeno.

Dekodiranje se nastavlja

Dobivanje podataka o dešifriranju nasljednog koda postalo je jedno od najznačajnijih događaja prošlog stoljeća. Danas znanost i dalje istraživati ​​u dubinu mehanizme sustava molekularne kodiranja i značajki i prekomjerne znakova, što je izraženo u vlasništvu degeneraciji genetskog koda. Zasebna grana studija je pojava i evolucija kodnog sustava za nasljedni materijal. Dokazi veze polinukleotida (DNA) i polipeptida (proteina) dali su poticaj razvoju molekularne biologije. I to, zauzvrat, biotehnologija, bioinženjering, otkrića u uzgoju i uzgoj biljaka.

Dogmi i pravila

Glavna dogma molekularne biologije je informacija prenesena iz DNK u informacijsku RNK, a potom od nje do proteina. U suprotnom smjeru, prijenos je moguć s RNA na DNA i s RNA na drugoj RNA.

Ali matrica ili baza uvijek su DNA. I sve druge temeljne značajke prijenosa informacija odraz su ove matrične prirode prijenosa. Naime, prijenos izvršenjem sinteze na matrici drugih molekula, koji će postati struktura reprodukcije nasljednih informacija.

Genetski kod

Linija koja kodira strukturu proteinske molekule pomoću komplementarne kodona (tripleta) nukleotida, što je samo 4 (adein, gvanin, citozin, timin (uracil)), koji je spontano dovodi do formiranja drugih lanaca nukleotida. Isti broj i kemijska komplementarnost nukleotida glavni je uvjet za takvu sintezu. Ali formiranje kakvoće proteina molekula odgovara količinu i kvalitetu monomera nije (DNA nukleotida - protein amino kiseline). To je prirodni broj nasljedna - sustav za snimanje u slijedu nukleotida (kodona) aminokiselinska sekvenca od proteina.

Genetički kod ima nekoliko svojstava:

• Triplet.
• Jedinstvenost.
• Orijentacije.
• Disjointness.
• Redundancija (degeneracija) genetskog koda.
• Svestranost.

Evo kratkog opisa koji se fokusira na biološko značenje.

Triplet, kontinuitet i prisutnost svjetla za svjetlo

Svaka od 61 aminokiseline odgovara jednom osjetilnom tripletu (tripletu) nukleotida. Tri trojka ne nose informacije o aminokiselini i stop kodoni. Svaki nukleotid u lancu dio je tripleta i ne postoji sam po sebi. Na kraju i na početku lanca nukleotida odgovorni za jedan protein, postoje stop kodoni. Oni pokreću ili zaustavljaju prijevod (sinteza proteinske molekule).

Specifičnost, ne preklapajuća i jednolančana

Svaki kodon (triplet) kodira samo jednu aminokiselinu. Svaki triplet ne ovisi o susjednom i ne preklapa se. Jedan nukleotid može unijeti samo jedan triplet u lancu. Sinteza proteina je uvijek samo u jednom smjeru, što regulira stop kodone.

Redundancija genetskog koda

Svaki triplet nukleotida kodira jednu aminokiselinu. Ukupno 64 nukleotida, 61 od njih - kodirana aminokiselina (smislu kodon) i tri - značenja, odnosno aminokiseline ne kodira (stop kodone). Ponavljanja (degeneracije) genetskog koda da supstitucija može biti u svakom triplet - radikal (dovodi do zamjene amino kiselina) i konzervativne (aminokiseline ne mijenjaju klase). Lako je izračunati da ako triplet može provesti 9 supstitucije (1, 2 i 3 položaja), svaki nukleotid može biti zamijenjena s 4 - 1 = 3, drugi postupak, ukupan broj mogućih nukleotidnih supstitucija će se 61 9 = 549.

Degeneracija genetskog koda očituje se u činjenici da su 549 varijante puno više nego neophodne za kodiranje informacija o 21 aminokiselinu. Od 549 varijante, 23 zamjena će dovesti do formiranja stop kodona, 134 + 230 zamjene su konzervativne, a 162 zamjene su radikalne.

Pravilo degeneracije i isključivanja

Ako dva kodona dvije identične prve nukleotid, preostale nukleotidi su prikazani s klase (purina ili pirimidina), informacije koje nose istu aminokiselinu. Ovo je pravilo degeneracije ili redundancije genetskog koda. Dvije iznimke - AUA i UGA - prvi kodira metionin, iako će morati izoleucin, a drugi - stop kodon, ali će morati kodirati triptofan.

Značenje degeneracije i univerzalnosti

To su ta dva svojstva genetskog koda koji imaju najveći biološki značaj. Sve gore navedene svojstva karakteristične su za nasljedne informacije o svim oblicima živih organizama na našem planetu.

Degeneracija genetskog koda ima prilagodljivu vrijednost, kao što je višestruko dupliciranje jednog aminokiselinskog koda. Pored toga, to znači smanjenje značenja (degeneracija) trećeg nukleotida u kodonu. Ova opcija minimizira mutacijsko oštećenje DNA, što će dovesti do velikih kršenja strukture proteina. Ovo je zaštitni mehanizam živih organizama na planetu.