Ο εκφυλισμός του γενετικού κώδικα: τα βασικά

Ο γενετικός κώδικας εκφράζεται ως κωδικόνια, ένα σύστημα που κωδικοποιεί πληροφορίες για τη δομή των πρωτεϊνών, εγγενής σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς του πλανήτη. Αποκρυπτογράφηση πάρει δεκαετίες, αλλά το γεγονός ότι υπάρχει, η επιστήμη κατανοείται σχεδόν έναν αιώνα. Ευελιξία, εξειδίκευση, μονής κατεύθυνσης, και ιδιαίτερα ο εκφυλισμός του γενετικού κώδικα έχει βιολογική σημασία.

Η ιστορία των ανακαλύψεων

Το πρόβλημα της κωδικοποίησης της γενετικής πληροφορίας ήταν πάντα το κλειδί στη βιολογία. Με τη δομή της μήτρας του γενετικού κώδικα, η επιστήμη προχώρησε μάλλον αργά. Από την ανακάλυψη του J. Watson και Crick το 1953. Η δομή διπλής έλικας του DNA εισέλθει σε μια φάση επίλυση ενός ίδια δομή κώδικα, το οποίο οδήγησε την πίστη στην μεγαλείο της φύσης. Η γραμμική δομή των πρωτεϊνών και του DNA της ίδιας δομής σιωπηρή την παρουσία του γενετικού κώδικα, η αντιστοιχία μεταξύ των δύο κειμένων, αλλά καταγράφεται με διαφορετικές αλφάβητα. Και αν έχει γίνει γνωστό το αλφάβητο των πρωτεϊνών, τα σήματα του DNA ήταν το αντικείμενο της μελέτης της βιολογίας, της φυσικής και των μαθηματικών.

Δεν υπάρχει καμία ανάγκη να περιγράψει όλα τα βήματα στη λύση αυτού του αινίγματος. Απευθείας πείραμα, απέδειξε και επιβεβαίωσε ότι μεταξύ των κωδικονίων του DNA και τα αμινοξέα της πρωτεΐνης υπάρχει μια σαφής και συνεπής αντίστοιχα πραγματοποιήθηκε το 1964 Charles Janowski και S. Brenner. Μια περαιτέρω - κατά τη διάρκεια της αποκωδικοποίησης του γενετικού κώδικα in vitro (in vitro) χρησιμοποιώντας τεχνικές της πρωτεϊνικής σύνθεσης σε ελεύθερο κυττάρων δομές.

Πλήρως αποκρυπτογραφημένα κώδικας E. Coli επικυρώθηκε το 1966, οι βιολόγοι στο συμπόσιο στο Cold Spring Harbor (USA). Τότε θα ανοίξει το πλεονασμού (εκφυλισμού) του γενετικού κώδικα. Τι σημαίνει αυτό, εξήγησε πολύ απλά.

αποκωδικοποίησης συνεχίζεται

Να πάρει την αποκρυπτογράφηση των κληρονομικών στοιχείων κώδικα έχει γίνει ένα από τα πιο σημαντικά γεγονότα του περασμένου αιώνα. Σήμερα, η επιστήμη συνεχίζει να διερευνήσει σε βάθος τους μηχανισμούς του συστήματος μοριακού κωδικοποίησης και τα χαρακτηριστικά του και μια υπεραφθονία των σημείων, τι εκφράζεται με την ιδιότητα του εκφυλισμού του γενετικού κώδικα. Μια ξεχωριστή μελέτη της βιομηχανίας - την προέλευση και την εξέλιξη του κληρονομικού συστήματος υλικού κωδικοποίησης. Στοιχεία που συνδέουν πολυνουκλεοτίδια (DNA) και πολυπεπτίδια (πρωτεΐνες) έδωσε ώθηση στην ανάπτυξη της μοριακής βιολογίας. Και αυτό, με τη σειρά της, η βιοτεχνολογία, Εμβιομηχανική, ανακαλύψεις στην αναπαραγωγή και καλλιέργεια φυτών.

Δόγματα και κανόνες

Αρχική δόγμα της μοριακής βιολογίας - οι πληροφορίες μεταφέρονται από DNA σε αγγελιαφόρο RNA, και στη συνέχεια μαζί της επί της πρωτεΐνης. Στην αντίθετη κατεύθυνση της μετάδοσης είναι δυνατή από RNA σε DNA και RNA σε άλλα RNA.

Αλλά η μήτρα ή η βάση του DNA παραμένει πάντα. Και όλα τα άλλα βασικά χαρακτηριστικά της μεταφοράς πληροφοριών - μια αντανάκλαση της φύσης της μεταφοράς της μήτρας. Δηλαδή, εκτελώντας διαβίβαση στη σύνθεση άλλων μορίων μήτρας, η οποία θα είναι η αναπαραγωγή της δομής των γενετικών πληροφοριών.

γενετικός κώδικας

Γραμμή κωδικοποίησης δομή των μορίων πρωτεΐνης μέσω συμπληρωματικών κωδικονίων (τριπλέτες) νουκλεοτίδια, τα οποία μόνο 4 (adein, γουανίνη, κυτοσίνη, θυμίνη (ουρακίλη)), η οποία οδηγεί αυθόρμητα στο σχηματισμό άλλων αλυσίδων νουκλεοτιδίων. Ο ίδιος αριθμός των νουκλεοτιδίων και χημικών συμπληρωματικότητας - αυτή είναι η βασική προϋπόθεση για μία τέτοια σύνθεση. (- πρωτεϊνικά αμινοξέα νουκλεοτίδια DNA), αλλά ο σχηματισμός ενός ποιότητας μορίου πρωτεΐνης ταιριάζουν με την ποσότητα και την ποιότητα των μονομερών δεν είναι. Αυτή είναι η φυσική κληρονομική κώδικας - σύστημα εγγραφής στην αλληλουχία των νουκλεοτιδίων (κωδικονίων) την αλληλουχία αμινοξέων της πρωτεΐνης.

Γενετικός κώδικας έχει αρκετές ιδιότητες:

• Τριπλέτας.
• Η μοναδικότητα.
• Προσανατολισμός.
• Ασυναρτησία.
• Πλεονασμού (εκφυλισμού) του γενετικού κώδικα.
• Ευελιξία.

Εδώ είναι μια σύντομη περιγραφή, με επίκεντρο την βιολογική σημασία.

Τριάδα, συνέχειας και φανάρια διαθεσιμότητα

Κάθε ένα από 61 αμινοξέα που αντιστοιχούν σε σημασιολογική t (τριπλή) νουκλεοτίδια. Τρεις τρίδυμα δεν φέρουν πληροφορίες σχετικά με το αμινοξύ και στάση κωδικόνια. Κάθε νουκλεοτίδιο στην αλυσίδα είναι ένα μέλος της τριπλέτας, και δεν υφίσταται από μόνη της. Στο τέλος και την αρχή μιας αλυσίδας των νουκλεοτιδίων που αντιστοιχεί σε μία απλή πρωτεΐνη, είναι στοπ κωδικόνια. Αρχίζουν ή διακοπής μετάδοση (η σύνθεση ενός μορίου πρωτεΐνης).

Εξειδίκευση, και ένα συγκεκριμένο σημείο ασυναρτησία

Κάθε κωδικόνιο (τριπλέτα) κωδικοποιεί ένα μόνο αμινοξύ. Κάθε τριπλέτα είναι ανεξάρτητη από και δεν επικαλύπτονται δίπλα. Ένα νουκλεοτίδιο μπορεί να ανήκει σε μόνο μία τριπλέτα στην αλυσίδα. Η πρωτεϊνική σύνθεση είναι πάντα προς μία κατεύθυνση μόνο, ότι ελέγχεται κωδικόνια τερματισμού.

Η απόλυση του γενετικού κώδικα

Κάθε τριάδα νουκλεοτιδίων κωδικοποιεί ένα αμινοξύ. Ένα σύνολο 64 νουκλεοτιδίων, 61 από αυτούς - κωδικοποιημένο αμινοξύ (νοηματικό κωδικόνιο), και τρεις - χωρίς νόημα, δηλαδή αμινοξέων δεν κωδικοποιεί (κωδικόνια τερματισμού). Η πλεονασμού (εκφυλισμού) του γενετικού κώδικα είναι ότι οι υποκαταστάσεις μπορούν να γίνουν σε κάθε τριπλέτα - ρίζα (που οδηγεί σε αμινοξέα αντικατάστασης οξύ) και συντηρητική (αμινοξέα δεν αλλάζουν κλάση). Είναι εύκολο να υπολογιστεί ότι εάν ένα τρίπολο μπορεί να διεξαχθεί 9 υποκαταστάσεις (1, 2 και 3 θέση), κάθε νουκλεοτίδιο μπορεί να αντικατασταθεί από 4 - 1 = 3 την άλλη υλοποίηση, ο συνολικός αριθμός των πιθανών υποκαταστάσεων νουκλεοτιδίων θα είναι 61 έως 9 = 549.

Ο εκφυλισμός του γενετικού κώδικα φαίνεται από το γεγονός ότι 549 επιλογές - είναι κάτι πολύ περισσότερο από απαραίτητη για zakodirovki πληροφορίες σχετικά με 21 αμινοξέα. Σε αυτήν την περίπτωση της επιλογές αντικατάστασης 549 23 οδηγούν στο σχηματισμό ενός κωδικονίου στοπ, 134 + 230 υποκατάσταση - είναι διατηρητικές υποκαταστάσεις, και 162 - ρίζα.

Το άρθρο εκφυλισμό και εξαιρέσεις

Εάν δύο κωδικόνια έχουν δύο ταυτόσημες πρώτο νουκλεοτίδιο, οι υπόλοιπες νουκλεοτίδια παρουσιάζονται με μια τάξη (πουρίνης ή πυριμιδίνης), τις πληροφορίες που φέρουν το ίδιο αμινοξύ. Αυτό είναι συνήθως ο εκφυλισμός ή απόλυσης του γενετικού κώδικα. Δύο εξαιρέσεις - AUA και UGA - κωδικοποιεί την πρώτη μεθειονίνη, αν και θα πρέπει να ισολευκίνη, και το δεύτερο - ένα κωδικόνιο λήξης, αλλά θα πρέπει να κωδικοποιήσουν τρυπτοφάνη.

Σημασία εκφυλισμό και την ευελιξία

Αυτές οι δύο ιδιότητες του γενετικού κώδικα έχει την υψηλότερη βιολογική αξία. Όλες οι ιδιότητες που αναφέρονται παραπάνω είναι χαρακτηριστικό της γενετικής πληροφορίας όλων των μορφών των ζωντανών οργανισμών στον πλανήτη μας.

Ο εκφυλισμός του γενετικού κώδικα έχει μία προσαρμοστική αξία, όπως την επαναλαμβανόμενη επικάλυψη ενός μόνο κώδικα αμινοξέος. Επιπλέον, αυτό σημαίνει μια σημαντική μείωση (εκφυλισμός) με το τρίτο νουκλεοτίδιο σε ένα κωδικόνιο. Μια τέτοια ενσωμάτωση ελαχιστοποιεί τις μεταλλακτικές αλλοιώσεις στο DNA, οι οποίες συνεπάγονται σοβαρές παραβιάσεις στην πρωτεϊνική δομή. Αυτό είναι ένας προστατευτικός μηχανισμός των ζωντανών οργανισμών του πλανήτη.