Codul genetic - conceptele de bază ale geneticii biochimice moleculare

Una dintre cele mai interesante puzzle biologie moleculara a fost de a determina modul în care „limbajul“ patru problema de ADN care conține numai 4 diferite baze azotate (A, G, C, T) se dvadtsatibukvennuyu tradus de proteine ​​prin formarea de ARNm. Care este codul? Codul nu poate consta dintr-o singură nucleotidă, deoarece numai 4 aminoacizi pot fi codificate. Codul poate fi, de asemenea, un dublet, o combinație de două nucleotide ale patru litere „alfabetul“ nu poate acoperi toate AK, ca astfel de combinații este de 16 (4 2 = 16), și o parte a proteinei constă din 20 AA.

Pentru a codifica toate AK molecula de proteine ​​cod necesar triplet, unde numărul de combinații posibile - 64 (4 3 = 64). Codul genetic este degenerat pentru AK, ceea ce înseamnă că majoritatea AK codificat de mai mult de un codon. Degenerării codului nu este aceeași pentru diferite AC. Degenerarea se referă, de obicei, numai de-a treia nucleotidă, în timp ce aproape toate AC primele 2 nucleotide sunt comune. Acesta are un sens biologic. deoarece Diferite mutații ale AK pot fi înlocuite, cele mai valoroase sunt selectate in timpul evolutiei.

O altă trăsătură distinctivă a codului genetic - absența „punctuație“, adică semnale de la sfârșitul codonului și începutul alteia. Cu alte cuvinte, codul este liniar, unidirecțional și neîntreruptibilă. Aceasta oferă sinteza unei secvențe foarte ordonată de molecule de proteine.

Al treilea cod esențial caracteristică nu este faptul că cele trei tripleti codifică aminoacizii, ele sunt utilizate ca sinteză de închidere (terminare) a unui lanț polipeptidic.

Codul este universal pentru toate organismele vii, de la infuzorii la om. Putem concluziona că „limbaj genetic“ este, în principiu aceeași pentru toate speciile, dar speciile mici abateri care rezultă, probabil, în procesul de evoluție și diferențiere.

Astfel, există 4 baze diferite de ADN care codifică întreaga informație originală. cod triplet conduce la existența diferitelor trinucleotide secvențe 64 (4 * 4 * 4). Natura cod triplet - fiecare aminoacid este programată în trei baze de ARNm, numite codoni. Din simplu matematic a reieșit că fiecare dintre AK codificat de un număr mic de resturi de nucleotide contigue în catena ADN. Pentru codarea audio AK necesită mai mult de o nucleotidă, deoarece bazele ADN a relevat 4 tipuri în timp ce 20 de aminoacizi diferiți în proteine. Mai mult, datorită celor 4 nucleotide (A, G, C, T) poate fi doar 16 combinații diferite ale nucleotidelor 2 (2 4 = 16), codul "cuvânt" pentru AK trebuie să constea din mai mult de două litere. Folosind patru baze diferite, luate în combinațiile de trei pot fi codificate 64 (4 3) AK diferit. Astfel, codul triplet este suficient pentru a codifica toate cele 20 de aminoacizi care alcătuiesc proteinele naturale.

Trăsăturile caracteristice ale codului genetic.

Codul genetic este degenerat, ceea ce înseamnă că aproape fiecare AK (cu excepția triptofan și metionină) corespunde cu mai mult de un singur codon. Degenerate Termenul nu deviat mijloace ca un codon poate codifica mai mult de un AA. Degenerării codului genetic, are o valoare biologică ridicată. Există neuniformitate degenerării codului. De exemplu, pentru serina și codul de leucină șase ori degenerate, adică, Există 6 codoni pentru serină și 6 - leucina, în timp ce mulți alți aminoacizi (, tirozină, histidină acid glutamic), cod se caracterizează printr-o degenerări de două ori.

În multe cazuri, degenerării afectează doar a treia bază în codonul. De exemplu, alanină este codificat. 2 prima bază sunt aceleași pentru toate cele patru codonii de alanină. Uneori, în cazul în care cei doi codoni de aminoacizi au, în care prima bază 2 sunt identice, al treilea poate fi doar purinică sau pirimidinică.

O altă caracteristică importantă a codului genetic este că acesta este complet absentă „semnale“ indică spre sfârșitul și începutul alteia (de exemplu, semne de punctuație). Prin urmare, citirea trebuie să pornească de la un anumit punct de molecule de ARN mesager și continuă în secvența de la una la alta triplet, sau o secvență de nucleotide în toate codoni vor fi modificate, care, la rândul său, va conduce la formarea unei proteine ​​cu o secvență distorsionată de AK.

A treia caracteristică esențială a codului este acela al tripleții 64 -3 care nu este codificat AK. Acestea sunt utilizate ca semnal de închidere de sinteză (terminarea lanțului polipeptidic).

Codul de versatilitate. Tripleti care codifică una și mai strâns AK sunt aceleași la om, plante de tutun și ciliate. Mai multe experimente susțin codul concluzie versatilitate. Putem concluziona că „limbaj genetic“ este, în principiu aceeași pentru toate speciile, dar speciile mici abateri care rezultă, probabil, în procesul de evoluție și diferențiere.

Degenerării codului genetic furnizeaza organismului un avantaj selectiv. În cazul în care numai AK 20 codificată 20 din 64 de codoni posibile, cele mai multe mutații în tripleții de codificare ar duce la apariția unor tripleti lipsite de sens de codificare pentru AK. Daca exista o mutatie genetica provoaca cola codon cu sensul modificat de codificare AK sau un alt sinonim codon. proteină mutantă, în acest caz, nu este numai complet funcțional, dar chiar util. Degenerării codului contribuie la îmbunătățirea genomului și a produselor sale, ca urmare a diferitelor mutații apar de înlocuire AK din care, în cursul evoluției selectate cele mai valoroase pentru supraviețuire.

Așa cum am observat, în codul genetic, nu există nici o „virgulă“ între codonii adiacente, dar există semne speciale care marchează începutul și sfârșitul lanțului polipeptidic.

Trei tripleți (UAG, UAA și UGA) nu codifică AC. Acestea sunt identificate ca semnale de terminare, adică sinteza de închidere a lanțului polipeptidic. Lanțurile polipeptidice ale unor proteine ​​care conțin AA, pentru care nu există „cuvinte“ corespunzătoare în codul genetic. Aceste AK „necriptat“ este derivat din „normal“ AK, care corespund codonii specifice. Aceste AK rare formate prin modificarea enzimatică a AK de la care acestea sunt deja după acești aminoacizi implicați în circuitul polipepdidnuyu în conformitate cu codul.