Degenereringen av den genetiska koden: grunderna

Den genetiska koden är uttryckt som kodoner, ett system för kodning av information om strukturen av proteiner, inneboende i alla levande organismer av planeten. Dekryptering ta årtionden, men det faktum att han finns, vetenskap förstås nästan ett århundrade. Mångsidighet, specificitet, enkelriktad, och i synnerhet degenereringen av den genetiska koden har biologisk betydelse.

Historien om upptäckter

Problemet att koda genetisk information har alltid varit viktig i biologi. Av matrisstrukturen av den genetiska koden, fortskred vetenskap tämligen långsamt. Sedan upptäckten av J. Watson och Crick 1953. dubbelspiral DNA-strukturen in i en fas för att lösa en kod själva strukturen, vilket föranledde tron i Majestät naturen. Den linjära strukturen av proteiner och DNA från samma struktur antydde närvaron av den genetiska koden, korrespondensen mellan de båda texterna, men som spelats in med olika alfabet. Och om har varit känt alfabetet av proteiner, DNA-varumärkena var föremål för studiet av biologi, fysik och matematik.

Det finns ingen anledning att beskriva alla stegen i lösningen av denna gåta. Direkta experiment, visade och bekräftade att mellan DNA-kodoner och aminosyror i proteinet finns det en tydlig och konsekvent respektive hålls i 1964 Charles Janowski och S. Brenner. En ytterligare - under avkodningen av den genetiska koden in vitro (in vitro) med användning av tekniker för proteinsyntes i cellfria strukturer.

Helt dekrypterad kod E. Coli utfärdades i 1966, biologer vid symposiet vid Cold Spring Harbor (USA). Då öppnade jag redundans (degenerering) av den genetiska koden. Vad detta innebär, förklarade det helt enkelt.

avkodning fortsätter

Att få dechiffrera ärftliga koddata har blivit en av de viktigaste händelserna under förra århundradet. Idag fortsätter vetenskapen att utforska på djupet mekanismerna för molekylkodningssystem och dess funktioner och ett överflöd av tecken, vad som uttrycks i egenskapen av degenereringen av den genetiska koden. En separat studie av branschen - ursprung och utveckling av ärftliga material kodsystem. Bevis för sambandet mellan polynukleotider (DNA) och polypeptider (proteiner) gav impuls till utvecklingen av molekylärbiologin. Och det i sin tur, bioteknik, bioteknik, upptäckter i avel och växtodling.

Dogmer och regler

Hem dogma molekylärbiologi - den information som överförs från DNA till budbärar-RNA, och sedan med henne på proteinet. I den motsatta sändningsriktningen är möjlig från RNA till DNA och RNA på annat RNA.

Men matrisen eller med stöd av DNA alltid kvar. Och alla andra grundläggande funktionerna i informationsöverföring - en återspegling av den typ av överföring av matrisen. Nämligen, genom att utföra överföring till syntes av andra matrismolekyler, som kommer att vara reproduktion av strukturen av genetisk information.

genetiska koden

Linje kodande strukturen av proteinmolekyler med hjälp av komplementära kodoner (trillingar) nukleotider som endast fyra (adein, guanin, cytosin, tymin (uracil)), som spontant leder till bildandet av andra kedjor av nukleotider. Samma antal nukleotider och kemisk komplementaritet - detta är den viktigaste förutsättningen för en sådan syntes. Men bildningen av en proteinmolekyl kvalitet matchning kvantitet och kvalitet av monomererna är inte (DNA nukleotider - protein aminosyror). Detta är den naturliga ärftlig kod - registreringssystem i sekvensen av nukleotider (kodoner) aminosyrasekvensen av proteinet.

Genetiska koden har flera egenskaper:

• Triplet.
• Det unika.
• Orientering.
• Disjointness.
• Redundans (degenerering) av den genetiska koden.
• Mångsidighet.

Här är en kort beskrivning, med fokus på den biologiska betydelse.

Triplett, kontinuitet och tillgänglighet stoppljus

Var och en av 61 aminosyror motsvarande en semantisk t (triplett) nukleotider. Tre trillingar bär inte information om aminosyra och är stoppkodoner. Varje nukleotid i kedjan är en medlem av triplett, och existerar inte av sig själv. Vid slutet och början av en kedja av nukleotider som motsvarar ett enda protein, är stoppkodoner. De börjar eller stopp sändningar (syntes av en proteinmolekyl).

Specificitet och en pointedness disjointness

Varje kodon (triplett) kodar endast en aminosyra. Varje triplett är oberoende av och inte överlappar intill. En nukleotid kan tillhöra endast en triplett i kedjan. Proteinsyntes är alltid endast i en riktning, är att kontrollerade stoppkodoner.

Redundansen hos den genetiska koden

Varje triplett av nukleotider kodar en aminosyra. En totalt 64 nukleotider, 61 av dem - kodade aminosyra (sense kodonet), och tre - meningslöst, betyder dvs aminosyra inte koda (stoppkodon). Redundansen (degenereringen) av den genetiska koden är att substitutioner kan göras i varje triplett - radikal (som leder till aminosyraersättning) och konservativ (aminosyror ändrar inte klass). Det är lätt att beräkna att om en triplett kan utföras 9 substitutioner (1, 2 och 3 position), kan varje nukleotid ersättas av 4 - 1 = 3 den andra utföringsformen, kommer det totala antalet möjliga nukleotidsubstitutioner vara 61 till 9 = 549.

Degenereringen av den genetiska koden visas i det faktum att 549 alternativ - det är mycket mer än nödvändigt för zakodirovki Information om 21 aminosyror. I detta fall av ersättningsalternativ 549 23 leder till bildandet av ett stoppkodon, 134 + 230 substitution - är konservativa substitutioner, och 162 - radikala.

Regel degeneration och undantag

Om två kodoner har två identiska första nukleotiden, är de återstående nukleotiderna presenteras med en klass (purin eller pyrimidin), den information de bär samma aminosyra. Detta är vanligtvis degeneration eller redundans av den genetiska koden. Två undantag - AUA och UGA - kodar första metionin, men skulle behöva isoleucin, och den andra - en stoppkodon, men skulle behöva koda tryptofan.

Betydelse degenerering och mångsidighet

Dessa två egenskaper hos den genetiska koden har den högsta biologiska värdet. Alla de egenskaper som anges ovan är kännetecknande för den genetiska informationen av alla former av levande organismer på vår planet.

Degenerering av den genetiska koden har ett adaptivt värde, som den upprepade dupliceringen av en enda aminosyrakoden. Dessutom innebär det en betydande minskning av (degeneration) av den tredje nukleotiden i ett kodon. en sådan utföringsform minimerar mutations lesioner i DNA, som medför allvarliga kränkningar i proteinstrukturen. Detta är en skyddsmekanism av levande organismer på jorden.