Degenerering av den genetiske koden: det grunnleggende

Den genetiske koden er uttrykt som kodoner, et system for å kode informasjon om strukturen av proteiner, finnes i alle levende organismer av planet. Dekryptering ta flere tiår, men det faktum at han eksisterer, er vitenskap forstått nesten et århundre. Allsidighet, spesifisitet, ensrettet, og spesielt av degenerering av den genetiske kode har biologisk betydning.

History of funn

Problemet for koding av genetisk informasjon har alltid vært nøkkelen i biologi. Ved matrise struktur av den genetiske koden, vitenskap kommet ganske sakte. Siden oppdagelsen av J. Watson og Crick i 1953. dobbeltspiralen Strukturen av DNA inn i en fase for å løse en kodestruktur i seg selv, noe som førte til at tro i Majesty av natur. Den lineære struktur av proteiner og DNA av samme struktur antydet nærværet av den genetiske koden, korrespondansen mellom de to tekster, men ført med forskjellige alfabeter. Og hvis alfabetet av proteiner har vært kjent, DNA-merkene var gjenstand for studier av biologi, fysikk og matematikk.

Det er ikke nødvendig å beskrive alle trinnene i løsningen av denne gåten. Direkte forsøket, viste og bekreftet at mellom DNA-kodoner og aminosyrer av proteinet det er en klar og konsistent henholdsvis holdes i 1964 Charles Janowski og S. Brenner. En ytterligere - i løpet av dekodingen av den genetiske koden in vitro (in vitro) ved bruk av teknikker for proteinsyntese i cellefrie strukturer.

Fullt dekryptert kode E. Coli ble kunngjort i 1966, biologer på symposiet ved Cold Spring Harbor (USA). Deretter åpnes I den redundans (degenerasjonen) av den genetiske kode. Hva dette betyr, det forklart ganske enkelt.

dekoding fortsetter

Å få en forklaring på de arvelige kodedata har blitt en av de mest betydningsfulle hendelsene i forrige århundre. Dag, fortsetter vitenskap for å utforske i dybden mekanismene for molekylær kodingssystem og dets egenskaper og en overdoser av skilt, hvilken er uttrykt i egenskap av degenerering av den genetiske kode. En separat studie av bransjen - opprinnelsen og utviklingen av arvematerialet kodesystem. Bevis knytter polynukleotider (DNA) og polypeptider (proteiner) ga støtet til utviklingen av molekylære biologi. Og som i sin tur, bioteknologi, bioteknologi, funn i avl og plantedyrking.

Dogmer og regler

Hjem dogmet om molekylærbiologi - informasjonen overføres fra DNA til messenger RNA, og deretter med henne på protein. I motsatt senderetning er mulig fra RNA til DNA og RNA på annet RNA.

Men matrisen eller grunnlag av DNA forblir alltid. Og alle de andre grunnleggende funksjoner i informasjonsoverføring - en refleksjon av natur overføring av matrisen. Nemlig, ved å utføre overføring til syntese av andre matriksmolekyler, som vil være gjengivelse av strukturen av genetisk informasjon.

genetiske kode

Linje koding struktur av proteinmolekyler ved hjelp av komplementære kodon (trillinger) nukleotider, hvor kun 4 (adein, guanin, cytosin, thymin (uracil)), noe som spontant fører til dannelse av andre kjeder av nukleotider. Det samme antall nukleotider og kjemisk komplementaritet - dette er den viktigste forutsetning for en slik syntese. Men dannelsen av et proteinmolekyl kvalitet som samsvarer med mengden og kvaliteten av monomerene er ikke (DNA-nukleotider - proteinaminosyrer). Dette er den naturlige arvelig kode - opptakssystem i sekvensen av nukleotider (kodoner) aminosyresekvensen av proteinet.

Genetiske koden har flere egenskaper:

• Triplet.
• Det unike.
• Orientering.
• Disjointness.
• Redundans (degenerasjon) av den genetiske kode.
• Allsidighet.

Her er en kort beskrivelse, med fokus på biologisk betydning.

Lett, kontinuitet og tilgjengelighet stopplys

Hver av 61 aminosyrer tilsvarende et semantisk t (triplett) nukleotider. Tre trill ikke bære informasjon om aminosyre og er stoppkodoner. Hvert nukleotid i kjeden er et medlem av triplett, og består ikke av seg selv. Ved slutten og begynnelsen på en kjede av nukleotider som svarer til et enkelt protein, er stoppkodoner. De starter eller stopper kringkasting (syntesen av et proteinmolekyl).

Spesifisitet, og en-pointedness disjointness

Hver kodon (triplett) koder for bare en aminosyre. Hver triplett er uavhengig fra og ikke overlapper tilstøtende. En nukleotid kan tilhøre bare en triplett i kjeden. Proteinsyntesen er alltid i en retning, er at kontrollert stopp-kodoner.

Redundansen til den genetiske koden

Hver triplett av nukleotider koder for en aminosyre. Totalt 64 nukleotider, 61 av dem - kodet aminosyre (kodon forstand), og tre - meningsløst, betyr dvs. aminosyrer ikke kodet (stoppkodoner). Redundansen (degenererthet) av den genetiske kode er som erstatninger kan foretas i hver triplett - radikal (som fører til aminosyre erstatning) og konservative (aminosyrer ikke endre klasse). Det er lett å beregne at hvis en triplet kan gjennomføres 9 substitusjoner (1, 2 og 3-posisjon), kan hver nukleotid erstattes av 4 - 1 = 3 den andre utførelsesformen, vil det totale antall mulige nukleotidsubstitusjoner være 61-9 = 549.

Degenerering av den genetiske koden er vist i det faktum at 549 alternativer - det er mye mer enn nødvendig for zakodirovki informasjon om 21 aminosyrer. I dette tilfelle erstatning alternativer ledningen 549 23 til dannelse av et stopp-kodon, 134 + 230 substitusjon - er konservative substitusjoner, og 162 - radikal.

Regel degenerasjon og unntak

Hvis to kodoner har to identiske første nukleotid, blir de gjenværende nukleotider presentert med en klasse (purin eller pyrimidin), den informasjon de bærer den samme aminosyre. Dette er vanligvis degenerasjonen eller redundans av den genetiske kode. To unntak - AUA og UGA - første koder metionin, men måtte isoleucin, og den andre - et stoppkodon, men måtte kode tryptofan.

Betydning degenerasjon og allsidighet

Disse to egenskapene den genetiske koden har høyest biologisk verdi. Alle eiendommene nevnt ovenfor er karakteristisk for den genetiske informasjonen av alle former for levende organismer på planeten vår.

Degenerasjonen av den genetiske kode har en adaptiv verdi ettersom gjentatt duplisering av en enkelt aminosyre kode. I tillegg innebærer dette en betydelig reduksjon i (degenerasjon) av den tredje nukleotid i et kodon. En slik utførelse minimaliserer mutasjons lesjoner i DNA, som medfører alvorlige brudd på proteinstrukturen. Dette er en beskyttende mekanisme av levende organismer av planeten.