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 разбрала почти век. Универсалността, специфичността, еднозначността и особено дегенерирането на генетичния код са от голямо биологично значение.

История на откритията

Проблемът с кодирането на генетичната информация винаги е бил ключов 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 започна етапа на разкриване на самата структура на кода, която предизвика вяра в величието на природата. Линейната структура на протеините и същата структура на ДНК 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 марките станаха обект на изследване на биолози, физици и математици.

Няма смисъл да се описват всички стъпки в решаването на този пъзел. Директен експеримент, се оказа и потвърди, че между ДНК кодони и аминокиселини на протеина има ясна и последователна проведе съответно през 1964 Charles Janowski и S. Brenner. И тогава - периодът на декодиране на генетичния код in vitro (in vitro), като се използват техниките на синтез на протеини в безклетъчни структури.

Пълноразширеният код на Е. Коли е публикуван през 1966 г. на симпозиум на биолози в Cold Spring Harbor (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 наследствен код се е превърнало в едно от най-значимите събития от миналия век. Днес науката продължава да изследва в дълбочина механизмите на молекулярната система за кодиране и неговите функции и изобилие от знаци, това, което се изразява в имуществото на дегенерацията на генетичния код. Отделен раздел на изследването е появата и развитието на кодиращата система за наследствен материал. Доказателство за свързването на полинуклеотидите (ДНК) и полипептидите (протеините) даде тласък на развитието на молекулярната биология. И това, на свой ред, биотехнологии, биоинженерство, открития в отглеждането 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 основата винаги е ДНК. И всички други основни характеристики на трансфера на информация са отражение на този матричен характер на предаването. А именно, прехвърлянето чрез извършване на синтез на матрицата на други молекули, които ще станат структурата на възпроизвеждане на наследствена информация.

Генетичен код

Линия кодираща структура на протеинови молекули посредством допълнителни кодони (триплети) нуклеотиди, които само 4 (adein, гуанин, цитозин, тимин (урацил)), които спонтанно води до образуването на други вериги от нуклеотиди. Същият брой и химическа допълняемост на нуклеотидите е основното условие за такъв синтез. (- протеин аминокиселини ДНК нуклеотиди), но образуването на качеството на протеинова молекула, отговаряща на количеството и качеството на мономерите не е така. Това е естественият наследствен код - системата за записване в последователността на нуклеотидите (кодони) на последователността на аминокиселините в протеина.

Генетичният код има няколко свойства:

• Триплета.
• 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 (триплета) 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, има стоп кодони. Те започват или спират транслацията (синтеза на протеиновата молекула).

Специфична, неприпокриваща се и еднопосочна

Всеки кодон (триплет) кодира само една аминокиселина. Всяка тройка не зависи от съседната и не се припокрива. Един единичен нуклеотид може да влезе само една триплет във веригата. Синтезът на протеина винаги е само в една посока, която регулира стоп кодоните.

Съкращаване на генетичния код

Всеки триплет от нуклеотиди кодира една аминокиселина. Общо 64 нуклеотида, 61 от тях - кодирана аминокиселина (смисъл кодон) и три - смисъл, т.е. амино киселина не кодира (стоп кодони). На излишъка (дегенерация) на генетичния код е, че замествания могат да бъдат направени във всеки триплет - радикал (водещ до аминокиселинен заместител) и консервативен (аминокиселини не се променят клас). Лесно е да се изчисли, че ако триплет може да се проведе 9 замествания (1, 2 и 3 позиции), всеки нуклеотид може да бъде заместен с 4 - 1 = 3 друга изпълнение, общият брой на възможни нуклеотидни замествания ще бъде 61-9 = 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 замени са консервативни, а 162 замествания са радикални.

Правилото на дегенерация и изключване

Ако две кодони са две идентични първия нуклеотид, оставащите нуклеотиди са представени с клас (пуринова или пиримидинова), информацията, която изпълнява същата аминокиселина. Това е правилото за дегенерация или излишък на генетичния код. Две изключения - AUA и UGA - първо кодира метионин, въпреки че ще трябва да изолевцин, а вторият - стоп кодон, но ще трябва да се кодира триптофан.

Значението на дегенерация и универсалност

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.