ОбразуванеНаука

Дегенерация на генетичния код: обща информация

Генетичният код, изразен в кодони, е система за кодиране на информация за структурата на протеините, присъща на всички живи организми на планетата. Декодирането му отне десетилетие, но фактът, че той съществува, науката е разбрал почти век. Универсалността, специфичността, еднозначността и особено дегенерирането на генетичния код имат голямо биологично значение.

История на откритията

Проблемът с кодирането на генетичната информация винаги е бил ключът в биологията. За матричната структура на генетичния код науката се движеше доста бавно. От откриването на Дж. Уотсън и Ф. Крик през 1953 г., двойната спираловидна структура на ДНК започва фазата на разкриване на самата структура на кода, която подтиква към вярата в величието на природата. Линейната структура на протеините и една и съща ДНК структура предполага съществуването на генетичен код като кореспонденция между двата текста, но се записва с различни азбуки. И ако азбуката на протеините беше известна, тогава ДНК признаците станаха обект на изследване на биолози, физици и математици.

Няма смисъл да се описват всички стъпки в решаването на този пъзел. Един директен експеримент, който доказва и потвърждава, че съществува ясна и последователна кореспонденция между ДНК кодоните и аминокиселините на протеина, е извършена през 1964 г. от C. Janowski и S. Brenner. И тогава - периодът на декодиране на генетичния код in vitro (in vitro) с използването на техники на протеинов синтез в безклетъчни структури.

Пълно дешифрираният код на Е. Коли бе публикуван през 1966 г. на симпозиум на биолози в пристанище Cold Springs (САЩ). Тогава беше открита съкращението (дегенерирането) на генетичния код. Това означава, че това беше обяснено съвсем просто.

Декодирането продължава

Получаването на данни за дешифрирането на наследствения код стана едно от най-значимите събития от миналия век. Днес науката продължава да изучава задълбочено механизмите на молекулярно кодиране и нейните системни характеристики и изобилие от признаци, в които се изразява дегенерирането на генетичния код. Отделен раздел на изследването е появата и развитието на кодиращата система за наследствен материал. Доказателство за свързването на полинуклеотиди (ДНК) и полипептиди (протеини) даде тласък на развитието на молекулярната биология. И на свой ред биотехнологиите, биоинженерството, откритията в развъждането и отглеждането на растения.

Догми и правила

Основната догма на молекулярната биология е информацията, прехвърлена от ДНК към информационната РНК, а след това от нея и към протеина. В обратната посока е възможно предаването с РНК върху ДНК и с РНК върху друга РНК.

Но матрицата или фондацията винаги е ДНК. И всички други основни характеристики на трансфера на информация са отражение на този матричен характер на предаването. А именно, трансфери чрез извършване на синтез върху матрицата на други молекули, които ще се превърнат в структура на възпроизвеждане на наследствена информация.

Генетичен код

Линейно кодиране на структурата на протеиновите молекули се извършва с помощта на комплементарни кодони (триплети) на нуклеотиди, от които само 4 (адеин, гуанин, цитозин, тимин (урацил)), което спонтанно води до образуването на друга нуклеотидна верига. Същият брой и химическа допълняемост на нуклеотидите е основното условие за такъв синтез. Но когато се образува протеинова молекула, няма качество на количеството и качеството на мономерите (ДНК нуклеотиди - аминокиселини на протеина). Това е естественият наследствен код - системата за записване в последователността на нуклеотидите (кодони) на последователността на аминокиселините в протеина.

Генетичният код има няколко свойства:

  • Тройката.
  • Уникалността.
  • Ориентация.
  • Disjointness.
  • Съкращение (дегенерация) на генетичния код.
  • Универсалност.

Ето кратко описание, фокусирано върху биологичното значение.

Триплет, непрекъснатост и наличие на спирачки

Всяка от 61-те аминокиселини съответства на един сензорен триплет (триплет) от нуклеотиди. Три тройни не носят информация за аминокиселината и са стоп кодони. Всеки нуклеотид във веригата е част от триплета и не съществува само по себе си. В края и в началото на веригата от нуклеотиди, отговорни за един протеин, съществуват стоп кодони. Те започват или спират транслацията (синтеза на протеиновата молекула).

Специфичност, без припокриване и еднозначност

Всеки кодон (триплет) кодира само една аминокиселина. Всяка тройка не зависи от съседната и не се припокрива. Един нуклеотид може да влезе само в един триплет във верига. Синтезата на протеина винаги е само в една посока, която регулира спирачните кодони.

Съкращаване на генетичния код

Всеки триплет от нуклеотиди кодира една аминокиселина. Общо 64 нуклеотида, 61 от които кодират аминокиселини (семантични кодони) и три - безсмислени, т.е. аминокиселината не се кодира (стоп кодони). Съкращението (дегенерация) на генетичния код се състои във факта, че във всеки триплет могат да се направят замествания - радикал (води до заместването на аминокиселини) и консервативни (не променят класа на аминокиселините). Лесно е да се изчисли, че ако в триплета (позиции 1, 2 и 3) могат да се направят 9 замествания, всеки нуклеотид може да бъде заменен с 4 - 1 = 3 други варианта, тогава общият брой на възможните варианти на нуклеотидните замествания ще бъде 61 до 9 = 549.

Дегенерирането на генетичния код се проявява във факта, че 549 варианта са много повече от необходимото за кодиране на информация за 21 аминокиселини. От 549 варианта, 23 замени ще доведат до формирането на стоп кодони, 134 + 230 заместители са консервативни, а 162 замествания са радикални.

Правилото на дегенерация и изключване

Ако два кодона имат два идентични първи нуклеотида, а останалите са представени от нуклеотиди от същия клас (пурин или пиримидин), те носят информация за същата аминокиселина. Това е правилото за дегенерация или излишък на генетичния код. Две изключения - AUA и UGA - първата кодира метионин, въпреки че трябва да има изолевцин, а вторият - стоп кодон, въпреки че ще трябва да кодира триптофан.

Значението на дегенерирането и универсалността

Именно тези две свойства на генетичния код имат най-голямо биологично значение. Всички изброени по-горе свойства са характерни за наследствената информация за всички форми на живи организми на нашата планета.

Дегенерирането на генетичния код има адаптивна стойност, като многократното дублиране на един аминокиселинен код. В допълнение, това означава намаляване на значимостта (дегенерация) на третия нуклеотид в кодона. Тази опция свежда до минимум увреждането на мутациите в ДНК, което ще доведе до груби нарушения в структурата на протеина. Това е защитният механизъм на живите организми на планетата.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 bg.birmiss.com. Theme powered by WordPress.