Genetik kodning degeneratsiyasi: umumiy ma'lumot

Kodonlarda ifodalangan genetik kod - sayyoramizning barcha tirik organizmlariga xos bo'lgan oqsillar tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni kodlash tizimi. Uning dekodlanishi o'n yil davom etdi, ammo mavjudligi haqiqat, fan deyarli bir asrni anglab etdi. Umumjahonlik, o'ziga xoslik, bitta nuqta va ayniqsa genetik kodning degeneratsiyasi muhim biologik ahamiyatga ega.

Kashfiyotlar tarixi

Genetika ma'lumotlarini kodlash muammosi doimo biologiyani o'z ichiga olgan. Genetika kodining matritsa tuzilishiga fan juda sekin harakat qildi. J. Vatson va F. Krik 1953 yilda kashf etilganidan buyon DNKning ikki tomonlama sferik strukturasi tabiatning buyukligiga ishonishga sabab bo'lgan kodning juda tuzilishini ochib berish bosqichidan boshlandi. Proteinlar va bir xil DNK strukturasining chiziqli tuzilishi ikki xil matnlar orasidagi o'xshashlik sifatida genetik kodning mavjudligini anglatardi, ammo ular turli alfavitlar yordamida qayd etilgan. Agar oqsillar alifbosi ma'lum bo'lsa, DNK belgilari biologlar, fiziklar va matematiklarni o'rganish mavzusi bo'ldi.

Ushbu jumboqni hal qilishdagi barcha qadamlarni tavsiflashda hech qanday nuqta yo'q. Proteinning DNK kodonlari va aminokislotalari o'rtasida aniq va izchil muvofiqlik mavjudligini isbotlagan va tasdiqlagan to'g'ridan-to'g'ri tajriba 1964 yilda C. Janovskiy va S. Brenner tomonidan bajarilgan. Keyinchalik - in vitro (in vitro) genetik kodini hujayra tarkibidagi tarkibiy tuzilmalarda oqsil sintezini qo'llash usullarini qo'llash bilan dekodlashtirish davri.

Mutlaq kodli E. Coli kodi 1966 yili Cold Springs Makoni (AQSh) da biologlar simpoziumida nashr etilgan. Keyin genetik kodning ortiqcha (degeneratsiyasi) aniqlandi. Bu nimani anglatishini tushuntirish juda sodda.

Dekodlash davom etmoqda

O'tgan asrning eng muhim voqealaridan biri meros kodeksini dehifrlash bo'yicha ma'lumotlarni olish bo'ldi. Bugungi kunda fan molekulyar kodlash mexanizmlarini va uning tizimli xususiyatlarini va genetik kodning degeneratsiyasini ifodalovchi belgilarning ko'payishini chuqur o'rganishni davom ettirmoqda. Tadqiqotning alohida bo'limi irsiy materiya uchun kodlash tizimining paydo bo'lishi va evolyutsiyasi. Polinukleotidlar (DNK) va polipeptidlar (oqsillar) ning biriktirilishi molekulyar biologiyaning rivojlanishiga turtki bo'ldi. Va, o'z navbatida, biotexnologiya, bioengineering, naslchilik va o'simliklar kashfiyotlari.

Dogmas va qoidalar

Molekulyar biologiyaning asosiy dogmi - bu DNKdan axborot RNKga va undan keyin oqsilga o'tkaziladigan ma'lumot. Aksincha, DNKning RNK va boshqa RNKda RNK bilan transmissiya mumkin.

Ammo matris yoki poydevor har doim DNK. Axborotni uzatishning barcha boshqa asosiy xususiyatlari transmisyonning ushbu matritsa tabiatining aksidir. Ya'ni, boshqa molekulalarning matritsasida sintezni amalga oshirib, meros bo'lib qolgan ma'lumotlarning takrorlanmas tuzilishiga aylanadi.

Genetika kodi

Protein molekulalarining strukturasini chiziqli kodlash nukleotidlarning qo'shimcha kodonlari (tripletlari) yordamida amalga oshiriladi, ulardan faqatgina 4 (adein, guanin, sitosin, timin (urasil)) o'z-o'zidan boshqa nukleotit zanjirining shakllanishiga olib keladi. Nukleotidlarning bir xil miqdori va kimyoviy komplementerligi bunday sintez uchun asosiy shartdir. Ammo protein molekulasi paydo bo'lganda, monomerlarning miqdori va sifatining sifati yo'q (DNK nukleotidi - oqsilning aminokislotalari). Bu tabiiy nasl-nasab kodi - nukleotidlar (kodonlar) ketma-ketligida oqsil tizimidagi aminokislotalar ketma-ketligini qayd qilish tizimi.

Genetik kod bir necha xususiyatga ega:

• Uchlik.
• O'ziga xoslik.
• Direktivlik.
• Bevosita emas.
• Genetik kodning redaktsiyasi (nasli).
• Ko'pchilik.

Bu erda biologik ahamiyatga ega bo'lgan qisqacha tavsif.

Triplet, to'xtash joylarining davomiyligi va mavjudligi

61 ta aminokislotaning har biri nukleotidlarning uchta uchlik (uchlik) ga to'g'ri keladi. Uchta uchlik amino kislotalar haqida ma'lumot bermaydi va to'xtatuvchi kodonlardir. Zanjirdagi har bir nukleotid uchlikning bir qismidir va o'zi mavjud emas. Oxir-oqibat va bitta protein uchun javobgar bo'lgan nukleotidlar zanjirining boshida to'xtaydigan kodonlar mavjud. Tarjimani boshlashadi yoki to'xtatadilar (oqsil molekulasining sintezi).

Xususiylik, bir-biriga chidamliligi va bitta nuqtalilik

Har bir kodon (triplet) faqat bitta amino kislotani kodlaydi. Har bir uchlik qo'shni kishiga bog'liq emas va bir-birining ustiga chiqmaydi. Yagona nukleotid faqat bitta uchlikni zanjirda kiritishi mumkin. Protein sintezi har doim faqat bitta yo'nalishda bo'ladi, bu to'xtash kodonlarini boshqaradi.

Genetika kodining ortiqligi

Nukleotidlarning har uchtasi bir amino kislotani kodlaydi. Hammasi bo'lib 64 nukleotid, ulardan 61tasi aminokislotalarni kodlashadi (semantik kodonlar) va uchta - ma'nosiz, ya'ni amino kislotalar kodlangan emas (to'xtash kodonlari). Genetik kodning redaktsiyasi (degeneratsiyasi) har uchtasida o'zgarishlarni amalga oshirish mumkin: radikal (aminokislotalarni almashtirishga olib keladi) va konservativ (aminokislotalar klassini o'zgartirmang). Agar uchta uchta pozitsiyani (1, 2 va 3-pozitsiyalar) bajarish mumkin bo'lsa, har bir nukleotid 4 - 1 = 3 boshqa variant bilan almashtirilishi mumkin, natijada nukleotid o'rinbosarlarining ehtimoliy variantlarining umumiy soni 61 dan 9 ga to'g'ri keladi: 549.

Genetika kodining degeneratsiyasi 54 amerikalik aminokislotalar haqidagi ma'lumotni kodlash uchun zarur bo'lgan variantlardan ancha ko'proq ekanligini ko'rsatadi. 549 variantdan 23tasi to'xtash kodonlarini shakllantirishga olib keladi, 134 + 230 o'zgaruvchan konservativ va 162 o'rin almashinuvi radikaldir.

Vabo va qochish qoidasi

Agar ikkita kodon ikkita bir xil nukleotidga ega bo'lsa, qolganlari bir xil sinfdagi nukleotidlar (purin yoki pyrimidin) bilan ifodalansa, ular bir xil aminokislota haqida ma'lumot olib turadilar. Bu degeneratsiya qoidasi yoki genetik kodning ortiqcha bo'lishi. Ikki istisno - AUA va UGA - birinchi metioninni kodlaydi, garchi isoleusin bo'lishi kerak, ikkinchisi - stop kodoni, lekin u triptofani kodlash kerak.

Vabo va evolyutsiyaning ma'nosi

Eng katta biologik ahamiyatga ega bo'lgan genetik kodning bu ikki xususiyati. Yuqorida sanab o'tilgan barcha xususiyatlar sayyoramizdagi barcha tirik organizmlarning merosli ma'lumotlariga xosdir.

Genetik kodning degeneratsiyasi bir aminokislota kodining bir nechta takrorlanishi kabi adaptiv qiymatga ega. Bundan tashqari, bu kodonda uchinchi nukleotidin ahamiyati (degeneratsiya) kamayishini bildiradi. Bu variant DNKda mutatsiyaga uchragan zararni kamaytiradi, bu protein tarkibidagi qo'pol buzuqlikka olib keladi. Bu sayyoradagi tirik organizmlarning himoya mexanizmi.