خواص کد ژنتیکی شامل. کد در کد: دومین کد ژنتیکی آشکار شد

در متابولیسم بدن نقش رهبری متعلق به پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک است.
مواد پروتئینی اساس تمام ساختارهای سلولی حیاتی را تشکیل می دهند، واکنش پذیری غیرمعمول بالایی دارند و دارای عملکردهای کاتالیزوری هستند.
اسیدهای نوکلئیک بخشی از مهم ترین اندام سلولی هستند - هسته، و همچنین سیتوپلاسم، ریبوزوم ها، میتوکندری ها و غیره.

طرحسنتز پروتئین در هسته سلول ذخیره می شود و سنتز مستقیم در خارج از هسته اتفاق می افتد، بنابراین لازم است خدمات تحویلکدگذاری شده است طرح از هسته تا محل سنتز. این سرویس تحویل توسط مولکول های RNA انجام می شود.

فرآیند در شروع می شود هسته سلول ها: بخشی از "نردبان" DNA باز شده و باز می شود. به همین دلیل، حروف RNA با حروف باز DNA یکی از رشته های DNA پیوند ایجاد می کنند. آنزیم حروف RNA را منتقل می کند تا آنها را به یک رشته متصل کند. بنابراین حروف DNA به حروف RNA "بازنویسی" می شوند. زنجیره RNA تازه تشکیل شده جدا می شود و "نردبان" DNA دوباره می پیچد. فرآیند خواندن اطلاعات از DNA و سنتز الگوی RNA آن نامیده می شود رونویسی ، و RNA سنتز شده اطلاعاتی یا نامیده می شود i-RNA .

پس از اصلاحات بیشتر، این نوع mRNA رمزگذاری شده آماده است. i-RNA از هسته بیرون می آیدو به محل سنتز پروتئین می رود، جایی که حروف i-RNA رمزگشایی می شود. هر مجموعه از سه حرف i-RNA یک "حرف" را تشکیل می دهد که مخفف یک اسید آمینه خاص است.

نوع دیگری از RNA به دنبال این اسید آمینه می گردد و با کمک یک آنزیم آن را می گیرد و به محل سنتز پروتئین می رساند. این RNA RNA انتقالی یا tRNA نامیده می شود. با خواندن و ترجمه پیام mRNA، زنجیره اسیدهای آمینه رشد می کند. این زنجیره به شکلی منحصر به فرد می پیچد و تا می شود و یک نوع پروتئین ایجاد می کند. حتی فرآیند تا کردن پروتئین نیز قابل توجه است: استفاده از رایانه برای محاسبه همه گزینه ها 1027 (!) سال طول می کشد تا یک پروتئین با اندازه متوسط ​​متشکل از 100 اسید آمینه تا شود. و برای تشکیل زنجیره ای از 20 اسید آمینه در بدن بیش از یک ثانیه طول نمی کشد و این فرآیند به طور مداوم در تمام سلول های بدن اتفاق می افتد.

ژن ها، کد ژنتیکی و خواص آن.

حدود 7 میلیارد نفر روی زمین زندگی می کنند. به جز 25-30 میلیون جفت دوقلوهای همسان، سپس از نظر ژنتیکی همه مردم متفاوت هستند : هر یک منحصر به فرد است، دارای ویژگی های ارثی منحصر به فرد، ویژگی های شخصیت، توانایی ها، خلق و خوی است.

چنین تفاوت هایی توضیح داده شده است تفاوت در ژنوتیپ ها- مجموعه ای از ژن های یک موجود زنده؛ هر یک منحصر به فرد است ویژگی های ژنتیکی یک ارگانیسم خاص تجسم می یابد در پروتئین ها - در نتیجه، ساختار پروتئین یک فرد، اگرچه کاملاً کمی، با پروتئین فرد دیگر متفاوت است.

به این معنا نیستکه انسان ها دقیقاً پروتئین های مشابهی ندارند. پروتئین هایی که عملکردهای یکسانی را انجام می دهند ممکن است یک یا دو اسید آمینه با یکدیگر یکسان یا بسیار کمی متفاوت باشند. ولی وجود ندارد روی زمین آدم‌ها (به استثنای دوقلوهای همسان)، که همه پروتئین‌ها در آن قرار دارند همان هستند .

اطلاعات در مورد ساختار اولیه پروتئینکدگذاری شده به عنوان دنباله ای از نوکلئوتیدها در بخشی از یک مولکول DNA، ژن - واحد اطلاعات ارثی یک موجود زنده. هر مولکول DNA حاوی ژن های زیادی است. مجموع تمام ژن های یک موجود زنده آن را تشکیل می دهد ژنوتیپ . بدین ترتیب،

ژن واحدی از اطلاعات ارثی یک موجود زنده است که مربوط به بخش جداگانه ای از DNA است

اطلاعات ارثی با استفاده از کدگذاری می شود کد ژنتیکی ، که برای همه موجودات جهانی است و فقط در تناوب نوکلئوتیدهایی که ژن ها را تشکیل می دهند و پروتئین های موجودات خاص را کد می کنند متفاوت است.

کد ژنتیکی شامل سه قلو (سه گانه) از نوکلئوتیدهای DNA است که در توالی های مختلف (AAT، HCA، ACH، THC، و غیره) ترکیب می شوند، که هر کدام یک اسید آمینه خاص را رمزگذاری می کنند (که در زنجیره پلی پپتیدی ساخته می شود).

در حقیقت کد شمارش می کند توالی نوکلئوتیدها در یک مولکول i-RNA ، زیرا اطلاعات را از DNA حذف می کند (فرایند رونویسی ها ) و آن را به دنباله ای از اسیدهای آمینه در مولکول های پروتئین های سنتز شده ترجمه می کند (فرایند پخش می کند ).
ترکیب mRNA شامل نوکلئوتیدهای A-C-G-U است که سه قلوهای آن نامیده می شوند کدون ها : سه گانه CHT DNA روی mRNA به سه گانه HCA تبدیل می شود و سه گانه DNA AAG به سه گانه UUC تبدیل می شود. دقیقا کدون های i-RNA کد ژنتیکی را در پرونده منعکس می کند.

بدین ترتیب، کد ژنتیکی - یک سیستم یکپارچه برای ثبت اطلاعات ارثی در مولکول های اسید نوکلئیک به شکل دنباله ای از نوکلئوتیدها . کد ژنتیکی مبتنی بر استفاده از الفبای متشکل از تنها چهار حرف نوکلئوتیدی است که در پایه های نیتروژنی متفاوت هستند: A، T، G، C.

ویژگی های اصلی کد ژنتیکی:

1. کد ژنتیکی سه قلو. سه گانه (کدون) دنباله ای از سه نوکلئوتید است که یک اسید آمینه را کد می کند. از آنجایی که پروتئین ها حاوی 20 اسید آمینه هستند، بدیهی است که هر یک از آنها نمی توانند توسط یک نوکلئوتید رمزگذاری شوند. از آنجایی که تنها چهار نوع نوکلئوتید در DNA وجود دارد، در این مورد 16 اسید آمینه بدون کد باقی می مانند.). دو نوکلئوتید برای رمزگذاری اسیدهای آمینه نیز کافی نیست، زیرا در این مورد فقط 16 اسید آمینه را می توان رمزگذاری کرد. این بدان معناست که کمترین تعداد نوکلئوتیدهایی که یک اسید آمینه را کد می کنند باید حداقل سه باشد. در این حالت، تعداد سه گانه نوکلئوتیدی ممکن 43 = 64 است.

2. افزونگی (انحطاط)این کد نتیجه ماهیت سه گانه آن است و به این معنی است که یک اسید آمینه می تواند توسط چندین سه قلو رمزگذاری شود (از آنجایی که 20 اسید آمینه وجود دارد و 64 سه قلو وجود دارد) به استثنای متیونین و تریپتوفان که تنها توسط یک کدگذاری می شوند. سه قلو. علاوه بر این، برخی از سه قلوها عملکردهای خاصی را انجام می دهند: در مولکول mRNA، سه قلوهای UAA، UAG، UGA کدون های پایانی هستند، به عنوان مثال. متوقف کردن- سیگنال هایی که سنتز زنجیره پلی پپتیدی را متوقف می کنند. سه گانه مربوط به متیونین (AUG)، که در ابتدای زنجیره DNA ایستاده است، یک اسید آمینه را رمزگذاری نمی کند، اما عملکرد شروع خواندن (هیجان انگیز) را انجام می دهد.

3. عدم ابهام کد - همراه با افزونگی، کد دارای خاصیت است منحصر به فرد بودن : هر کدون فقط مطابقت دارد یکیاسید آمینه خاص

4. خط خطی کد، یعنی توالی نوکلئوتیدها در یک ژن دقیقامربوط به توالی اسیدهای آمینه در پروتئین است.

5. کد ژنتیکی غیر همپوشانی و فشرده ، یعنی حاوی "علائم نگارشی" نیست. این بدان معنی است که فرآیند خواندن امکان همپوشانی ستون ها (سه گانه) را نمی دهد و با شروع از یک کدون خاص، خواندن به طور مداوم سه تا سه تا می شود تا زمانی که متوقف کردن-سیگنال ها ( کدون های پایانی).

6. کد ژنتیکی جهانی یعنی ژن های هسته ای همه موجودات بدون توجه به سطح سازماندهی و موقعیت سیستماتیک این موجودات، اطلاعات مربوط به پروتئین ها را به یک شکل رمزگذاری می کنند.

وجود داشته باشد جداول کد ژنتیکی برای رمزگشایی کدون ها i-RNA و ساخت زنجیره های مولکول های پروتئین.

واکنش های سنتز ماتریس

در سیستم های زنده، واکنش هایی ناشناخته در طبیعت بی جان وجود دارد - واکنش های سنتز ماتریس

اصطلاح "ماتریس"در فن آوری آنها شکل مورد استفاده برای ریخته گری سکه ها، مدال ها، نوع تایپوگرافی را نشان می دهند: فلز سخت شده دقیقاً تمام جزئیات فرم مورد استفاده برای ریخته گری را بازتولید می کند. سنتز ماتریسشبیه ریخته‌گری روی یک ماتریس است: مولکول‌های جدید مطابق با طرح تعیین شده در ساختار مولکول‌های موجود سنتز می‌شوند.

اصل ماتریس نهفته است در هستهمهم‌ترین واکنش‌های مصنوعی سلول، مانند سنتز اسیدهای نوکلئیک و پروتئین‌ها. در این واکنش ها، یک توالی دقیق و کاملاً خاص از واحدهای مونومر در پلیمرهای سنتز شده ارائه می شود.

این جایی است که جهت دار است کشیدن مونومرها به یک مکان خاصسلول‌ها - به مولکول‌هایی تبدیل می‌شوند که به عنوان ماتریکسی عمل می‌کنند که در آن واکنش انجام می‌شود. اگر چنین واکنش‌هایی در نتیجه برخورد تصادفی مولکول‌ها رخ می‌داد، بی‌نهایت به کندی پیش می‌رفتند. سنتز مولکول های پیچیده بر اساس اصل ماتریس به سرعت و با دقت انجام می شود. نقش ماتریس ماکرومولکول های اسیدهای نوکلئیک در واکنش های ماتریکس ایفای نقش می کنند DNA یا RNA .

مولکول های مونومر، که از آن پلیمر سنتز می شود - نوکلئوتیدها یا اسیدهای آمینه - مطابق با اصل مکمل بودن به ترتیب کاملاً تعریف شده و از پیش تعیین شده روی ماتریس مرتب شده و ثابت می شوند.

سپس می آید "تقاطع" واحدهای مونومر به یک زنجیره پلیمری، و پلیمر تمام شده از ماتریس خارج می شود.

بعد از آن ماتریس آماده استبرای مونتاژ یک مولکول پلیمری جدید. واضح است که همانطور که فقط یک سکه، یک حرف را می توان روی یک قالب معین ریخته شود، تنها یک پلیمر را می توان روی یک مولکول ماتریس معین "مونتاژ" کرد.

نوع ماتریسی واکنش ها- یک ویژگی خاص از شیمی سیستم های زنده. آنها اساس خاصیت اساسی همه موجودات زنده هستند - توانایی آن برای بازتولید نوع خود.

واکنش های سنتز ماتریس

1. همانندسازی DNA - همانندسازی (از زبان lat. replicatio - تجدید) - فرآیند سنتز یک مولکول دختر اسید دئوکسی ریبونوکلئیک روی ماتریس مولکول DNA مادر. در طول تقسیم بعدی سلول مادر، هر سلول دختر یک کپی از یک مولکول DNA دریافت می کند که مشابه DNA سلول مادر اصلی است. این فرآیند انتقال دقیق اطلاعات ژنتیکی از نسلی به نسل دیگر را تضمین می کند. همانندسازی DNA توسط یک کمپلکس آنزیمی پیچیده، متشکل از 15-20 پروتئین مختلف انجام می شود که به نام پاسخگو . ماده برای سنتز نوکلئوتیدهای آزاد موجود در سیتوپلاسم سلول است. معنای بیولوژیکی همانندسازی در انتقال دقیق اطلاعات ارثی از مولکول های مادر به مولکول های دختر نهفته است که معمولاً در هنگام تقسیم سلول های جسمی اتفاق می افتد.

مولکول DNA از دو رشته مکمل تشکیل شده است. این زنجیره ها توسط پیوندهای هیدروژنی ضعیفی که می توانند توسط آنزیم ها شکسته شوند به هم متصل می شوند. مولکول DNA قابلیت خود دو برابر شدن (تکثیر) را دارد و نیمه جدیدی از آن روی هر نیمه قدیمی مولکول سنتز می شود.
علاوه بر این، یک مولکول mRNA را می توان روی یک مولکول DNA سنتز کرد، که سپس اطلاعات دریافت شده از DNA را به محل سنتز پروتئین منتقل می کند.

انتقال اطلاعات و سنتز پروتئین از یک اصل ماتریسی پیروی می کند که با کار یک ماشین چاپ در چاپخانه قابل مقایسه است. اطلاعات DNA بارها و بارها کپی می شود. اگر در حین کپی خطا رخ دهد، در تمام کپی های بعدی تکرار خواهد شد.

درست است، برخی از خطاها در کپی کردن اطلاعات توسط یک مولکول DNA قابل اصلاح هستند - فرآیند حذف خطاها نامیده می شود غرامت. اولین واکنش در فرآیند انتقال اطلاعات، همانندسازی مولکول DNA و سنتز رشته های جدید DNA است.

2. رونویسی (از رونوشت لاتین - بازنویسی) - فرآیند سنتز RNA با استفاده از DNA به عنوان یک الگو که در تمام سلول های زنده رخ می دهد. به عبارت دیگر انتقال اطلاعات ژنتیکی از DNA به RNA است.

رونویسی توسط آنزیم RNA پلیمراز وابسته به DNA کاتالیز می شود. RNA پلیمراز در طول مولکول DNA در جهت 3 " → 5" حرکت می کند. رونویسی شامل مراحل است شروع، ازدیاد طول و خاتمه . واحد رونویسی اپرون است، قطعه ای از مولکول DNA متشکل از پروموتر، قسمت رونویسی شده، و پایان دهنده . i-RNA از یک رشته تشکیل شده است و مطابق با قانون مکمل بودن با مشارکت آنزیمی که ابتدا و انتهای سنتز مولکول i-RNA را فعال می کند، روی DNA سنتز می شود.

مولکول mRNA تمام شده وارد سیتوپلاسم روی ریبوزوم ها می شود، جایی که سنتز زنجیره های پلی پپتیدی انجام می شود.

3. پخش (از لات ترجمه- انتقال، حرکت) - فرآیند سنتز پروتئین از اسیدهای آمینه روی ماتریس اطلاعات (ماتریکس) RNA (mRNA، mRNA) که توسط ریبوزوم انجام می شود. به عبارت دیگر، این فرآیند ترجمه اطلاعات موجود در توالی نوکلئوتیدی i-RNA به توالی اسیدهای آمینه در پلی پپتید است.

4. رونویسی معکوس فرآیند تشکیل DNA دو رشته ای بر اساس اطلاعات RNA تک رشته ای است. این فرآیند رونویسی معکوس نامیده می شود، زیرا انتقال اطلاعات ژنتیکی در جهت "معکوس" نسبت به رونویسی رخ می دهد. ایده رونویسی معکوس در ابتدا بسیار منفور بود، زیرا در تضاد با عقاید اصلی زیست‌شناسی مولکولی بود که فرض می‌کرد DNA به RNA رونویسی می‌شود و سپس به پروتئین ترجمه می‌شود.

با این حال، در سال 1970، Temin و بالتیمور به طور مستقل آنزیمی به نام کشف کردند ترانس کریپتاز معکوس (ریورتاز) و امکان رونویسی معکوس در نهایت تایید شد. در سال 1975، تمین و بالتیمور جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را دریافت کردند. برخی از ویروس ها (مانند ویروس نقص ایمنی انسانی که باعث عفونت HIV می شود) توانایی رونویسی RNA به DNA را دارند. HIV دارای ژنوم RNA است که در DNA ادغام می شود. در نتیجه DNA ویروس را می توان با ژنوم سلول میزبان ترکیب کرد. آنزیم اصلی مسئول سنتز DNA از RNA نام دارد معکوس کردن. یکی از کارکردهای Reversease ایجاد کردن است DNA مکمل (cDNA) از ژنوم ویروس. آنزیم ریبونوکلئاز مرتبط RNA را می شکافد و ریورستاز cDNA را از مارپیچ دوگانه DNA سنتز می کند. cDNA توسط اینتگراز به ژنوم سلول میزبان ادغام می شود. نتیجه این است سنتز پروتئین های ویروسی توسط سلول میزبانکه ویروس های جدید را تشکیل می دهند. در مورد HIV، آپوپتوز (مرگ سلولی) لنفوسیت های T نیز برنامه ریزی شده است. در موارد دیگر، سلول ممکن است توزیع کننده ویروس ها باقی بماند.

توالی واکنش های ماتریس در بیوسنتز پروتئین را می توان به صورت نمودار نشان داد.

بدین ترتیب، بیوسنتز پروتئین- این یکی از انواع تبادل پلاستیک است که در طی آن اطلاعات ارثی رمزگذاری شده در ژن های DNA در توالی خاصی از اسیدهای آمینه در مولکول های پروتئین تحقق می یابد.

مولکول های پروتئین اساسا هستند زنجیره های پلی پپتیدیاز اسیدهای آمینه مجزا تشکیل شده است. اما اسیدهای آمینه به اندازه کافی فعال نیستند که به تنهایی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. بنابراین، قبل از اینکه آنها با یکدیگر ترکیب شوند و یک مولکول پروتئین تشکیل دهند، اسیدهای آمینه باید فعال کردن . این فعال سازی تحت عمل آنزیم های خاص رخ می دهد.

در نتیجه فعال شدن، اسید آمینه حساس تر می شود و تحت تأثیر همان آنزیم به t- متصل می شود. RNA. هر اسید آمینه مربوط به یک t- کاملاً خاص است. RNA، که اسید آمینه "خود" را پیدا می کند و تحمل می کندآن را وارد ریبوزوم می کند.

بنابراین، ریبوزوم مختلف دریافت می کند اسیدهای آمینه فعال مرتبط با آنها T- RNA. ریبوزوم شبیه است نوار نقالهبرای جمع آوری یک زنجیره پروتئینی از اسیدهای آمینه مختلف که وارد آن می شوند.

همزمان با t-RNA، که اسید آمینه خود روی آن "نشسته"، علامت» از DNA موجود در هسته. مطابق با این سیگنال، یک یا آن پروتئین در ریبوزوم سنتز می شود.

تأثیر هدایت کننده DNA بر سنتز پروتئین به طور مستقیم انجام نمی شود، اما با کمک یک واسطه خاص - ماتریسیا RNA پیام رسان (mRNAیا i-RNA) که در هسته سنتز می شودتحت تأثیر DNA نیست، بنابراین ترکیب آن منعکس کننده ترکیب DNA است. مولکول RNA، همان طور که گفته شد، قالبی از شکل DNA است. mRNA سنتز شده وارد ریبوزوم شده و آن را به این ساختار منتقل می کند طرح- آمینو اسیدهای فعال شده وارد ریبوزوم به چه ترتیبی باید با یکدیگر ترکیب شوند تا پروتئین خاصی را سنتز کنند. در غیر این صورت، اطلاعات ژنتیکی رمزگذاری شده در DNA به mRNA و سپس به پروتئین منتقل می شود.

مولکول mRNA وارد ریبوزوم می شود و چشمک می زنداو آن بخش از آن که در حال حاضر در ریبوزوم است مشخص شده است کدون (سه گانه)، به صورت کاملاً مشخص با ساختاری مناسب برای آن تعامل دارد سه قلو (آنتیکودون)در RNA انتقالی که اسید آمینه را وارد ریبوزوم کرد.

RNA انتقالی با آمینو اسید خود به کدون خاصی از mRNA نزدیک می شود و متصل می کندبا او؛ به محل بعدی و همسایه i-RNA به tRNA دیگری با اسید آمینه متفاوت می پیونددو به همین ترتیب تا زمانی که کل زنجیره i-RNA خوانده شود، تا زمانی که تمام اسیدهای آمینه به ترتیب مناسب رشته شوند و یک مولکول پروتئین را تشکیل دهند. و t-RNA که آمینو اسید را به محل خاصی از زنجیره پلی پپتیدی می رساند، از اسید آمینه خود آزاد می شودو از ریبوزوم خارج می شود.

سپس دوباره در سیتوپلاسم، اسید آمینه مورد نظر می تواند به آن بپیوندد و دوباره آن را به ریبوزوم منتقل کند. در فرآیند سنتز پروتئین، نه یک، بلکه چندین ریبوزوم، پلی ریبوزوم، به طور همزمان درگیر هستند.

مراحل اصلی انتقال اطلاعات ژنتیکی:

1. سنتز روی DNA مانند قالب mRNA (رونویسی)
2. سنتز زنجیره پلی پپتیدی در ریبوزوم ها طبق برنامه موجود در i-RNA (ترجمه) .

مراحل برای همه موجودات زنده جهانی است، اما روابط زمانی و مکانی این فرآیندها در طرفداران و یوکاریوت ها متفاوت است.

در پروکاریوت هارونویسی و ترجمه می توانند به طور همزمان اتفاق بیفتند زیرا DNA در سیتوپلاسم قرار دارد. در یوکاریوترونویسی و ترجمه در مکان و زمان کاملاً از هم جدا هستند: سنتز RNA های مختلف در هسته اتفاق می افتد، پس از آن مولکول های RNA باید هسته را ترک کنند و از غشای هسته ای عبور کنند. سپس RNA در سیتوپلاسم به محل سنتز پروتئین منتقل می شود.

سخنرانی 5 کد ژنتیکی

تعریف مفهوم

کد ژنتیکی سیستمی برای ثبت اطلاعات در مورد توالی اسیدهای آمینه در پروتئین ها با استفاده از توالی نوکلئوتیدها در DNA است.

از آنجایی که DNA مستقیماً در سنتز پروتئین دخالت ندارد، کد به زبان RNA نوشته شده است. RNA به جای تیمین حاوی اوراسیل است.

ویژگی های کد ژنتیکی

1. سه گانه

هر آمینو اسید توسط دنباله ای از 3 نوکلئوتید کدگذاری می شود.

تعریف: سه گانه یا کدون دنباله ای از سه نوکلئوتید است که یک اسید آمینه را کد می کند.

کد نمی تواند یکپارچه باشد، زیرا 4 (تعداد نوکلئوتیدهای مختلف در DNA) کمتر از 20 است. کد نمی تواند دوتایی شود، زیرا 16 (تعداد ترکیبات و جایگشت های 4 نوکلئوتید در 2) کمتر از 20 است. کد می تواند سه گانه باشد، زیرا 64 (تعداد ترکیب ها و جایگشت ها از 4 تا 3) بیشتر از 20 است.

2. انحطاط.

همه اسیدهای آمینه، به استثنای متیونین و تریپتوفان، توسط بیش از یک سه قلو کدگذاری می شوند:

2 AK برای 1 سه قلو = 2.

9 AK x 2 سه قلو = 18.

1 AK 3 سه قلو = 3.

5 AK x 4 سه قلو = 20.

3 AK x 6 سه قلو = 18.

در مجموع 61 کد سه گانه برای 20 اسید آمینه.

3. وجود علائم نگارشی بین ژنی.

تعریف:

ژن بخشی از DNA است که یک زنجیره پلی پپتیدی یا یک مولکول را کد می کند tPHK, rRNA یاsPHK.

ژن هاtPHK, rPHK, sPHKپروتئین ها کد نمی کنند

در انتهای هر ژنی که یک پلی پپتید را کد می کند، حداقل یکی از 3 سه گانه کدون های توقف RNA یا سیگنال های توقف وجود دارد. در mRNA آنها به شکل زیر هستند: UAA، UAG، UGA . آنها پخش را خاتمه می دهند (پایان می دهند).

به طور معمول، کدون برای علائم نگارشی نیز اعمال می شودآگوست - اولین بعد از دنباله لیدر. (به سخنرانی 8 مراجعه کنید) عملکرد یک حرف بزرگ را انجام می دهد. در این موقعیت، فرمیل متیونین (در پروکاریوت ها) را کد می کند.

4. منحصر به فرد بودن.

هر سه قلو فقط یک اسید آمینه را رمزگذاری می کند یا یک پایان دهنده ترجمه است.

استثنا کدون استآگوست . در پروکاریوت ها، در موقعیت اول (حروف بزرگ) فرمیل متیونین و در هر موقعیت دیگر برای متیونین رمز می شود.

5. فشردگی یا عدم وجود علائم نگارشی درون ژنی.
در یک ژن، هر نوکلئوتید بخشی از یک کدون مهم است.

در سال 1961، سیمور بنزر و فرانسیس کریک به طور تجربی ثابت کردند که کد سه گانه و فشرده است.

ماهیت آزمایش: جهش "+" - درج یک نوکلئوتید. جهش "-" - از دست دادن یک نوکلئوتید. یک جهش "+" یا "-" در ابتدای یک ژن، کل ژن را خراب می کند. یک جهش دوگانه "+" یا "-" نیز کل ژن را خراب می کند.

یک جهش سه گانه "+" یا "-" در ابتدای ژن تنها بخشی از آن را خراب می کند. یک جهش چهارگانه "+" یا "-" دوباره کل ژن را خراب می کند.

آزمایش این را ثابت می کند کد سه گانه است و هیچ علامت نگارشی در داخل ژن وجود ندارد.این آزمایش بر روی دو ژن فاژ مجاور انجام شد و نشان داد، علاوه بر این، وجود علائم نقطه گذاری بین ژن ها

6. تطبیق پذیری.

کد ژنتیکی برای همه موجوداتی که روی زمین زندگی می کنند یکسان است.

در سال 1979 بورل افتتاح شد ایده آلکد میتوکندری انسان

تعریف:

"ایده آل" کد ژنتیکی است که در آن قاعده انحطاط کد شبه مضاعف برآورده می شود: اگر دو نوکلئوتید اول در دو سه قلو منطبق باشند و نوکلئوتید سوم متعلق به یک کلاس باشد (هر دو پورین هستند یا هر دو پیریمیدین هستند). ، سپس این سه قلوها همان اسید آمینه را رمزگذاری می کنند.

دو استثنا برای این قانون در کد عمومی وجود دارد. هر دو انحراف از کد ایده آل در جهانی به نکات اساسی مربوط می شود: آغاز و پایان سنتز پروتئین:

کدون	جهانی کد	کدهای میتوکندریایی
		مهره داران	بی مهرگان	مخمر	گیاهان
	متوقف کردن				متوقف کردن
با UA
A G A		متوقف کردن
		متوقف کردن			230 جایگزینی کلاس اسید آمینه کدگذاری شده را تغییر نمی دهد. به پاره شدن در سال 1956، گئورگی گاموف نوعی از کد همپوشانی را پیشنهاد کرد. طبق کد Gamow، هر نوکلئوتید، که از سومین ژن شروع می شود، بخشی از 3 کدون است. وقتی کد ژنتیکی رمزگشایی شد، معلوم شد که همپوشانی ندارد، یعنی. هر نوکلئوتید تنها بخشی از یک کدون است. مزایای کد ژنتیکی همپوشانی: فشردگی، وابستگی کمتر ساختار پروتئین به درج یا حذف یک نوکلئوتید. عیب: وابستگی زیاد ساختار پروتئین به جایگزینی نوکلئوتید و محدودیت در همسایگان. در سال 1976، DNA فاژ φX174 توالی یابی شد. دارای یک DNA دایره ای تک رشته ای از 5375 نوکلئوتید است. فاژ به عنوان کد کننده 9 پروتئین شناخته شده بود. برای 6 مورد از آنها، ژن هایی که یکی پس از دیگری قرار داشتند شناسایی شدند. معلوم شد که همپوشانی وجود دارد. ژن E کاملاً درون ژن قرار دارد D . کدون شروع آن در نتیجه یک تغییر نوکلئوتیدی در خواندن ظاهر می شود. ژنجی از جایی شروع می شود که ژن به پایان می رسد D . کدون شروع ژنجی با کدون پایانی ژن همپوشانی دارد D به دلیل جابجایی دو نوکلئوتید. این طرح توسط تعدادی نوکلئوتید که مضرب سه نیستند، "تغییر قاب خواندن" نامیده می شود. تا به امروز، همپوشانی تنها برای چند فاژ نشان داده شده است. ظرفیت اطلاعاتی DNA 6 میلیارد نفر روی زمین زندگی می کنند. اطلاعات ارثی در مورد آنها محصور در 6x10 9 اسپرم. طبق برآوردهای مختلف، یک فرد از 30 تا 50 دارد هزار ژن همه انسان ها دارای ~30x1013 ژن یا 30x1016 جفت باز هستند که 1017 کدون را تشکیل می دهند. متوسط ​​صفحه کتاب شامل 25x10 2 کاراکتر است. DNA اسپرم 6x109 حاوی اطلاعاتی است که حجم آن تقریباً برابر است 4x10 13 صفحه کتاب. این صفحات حجم 6 ساختمان NSU را اشغال می کنند. 6x10 9 اسپرم نیمی از انگشتانه را می گیرد. DNA آنها کمتر از یک چهارم انگشتان را اشغال می کند.

کد ژنتیکی(یونانی، geneticos با اشاره به مبدا؛ syn.: کد، کد بیولوژیکی، کد اسید آمینه، کد پروتئین، کد اسید نوکلئیک) - سیستمی برای ثبت اطلاعات ارثی در مولکول های اسید نوکلئیک حیوانات، گیاهان، باکتری ها و ویروس ها با جایگزین کردن توالی نوکلئوتیدها.

اطلاعات ژنتیکی (شکل) از سلولی به سلول دیگر، از نسلی به نسل دیگر، به استثنای ویروس‌های حاوی RNA، از طریق تکثیر مولکول‌های DNA منتقل می‌شود (به تکرار مراجعه کنید). اجرای اطلاعات ارثی DNA در فرآیند حیات سلولی از طریق 3 نوع RNA انجام می شود: اطلاعاتی (mRNA یا mRNA)، ریبوزومی (rRNA) و حمل و نقل (tRNA)، که بر روی DNA به عنوان یک ماتریکس با استفاده از RNA سنتز می شوند. آنزیم پلیمراز در عین حال، توالی نوکلئوتیدها در یک مولکول DNA به طور منحصر به فردی توالی نوکلئوتیدها را در هر سه نوع RNA تعیین می کند (به رونویسی مراجعه کنید). اطلاعات یک ژن (نگاه کنید به) کد کننده یک مولکول پروتئینی فقط توسط mRNA حمل می شود. محصول نهایی اجرای اطلاعات ارثی، سنتز مولکول های پروتئینی است که ویژگی آن توسط توالی اسیدهای آمینه آنها تعیین می شود (به ترجمه مراجعه کنید).

از آنجایی که تنها 4 باز نیتروژنی مختلف در DNA یا RNA وجود دارد [در DNA - آدنین (A)، تیمین (T)، گوانین (G)، سیتوزین (C). در RNA - آدنین (A)، اوراسیل (U)، سیتوزین (C)، گوانین (G)]، که توالی آن توالی 20 اسید آمینه را در پروتئین تعیین می کند، مشکل G. به.، یعنی، مشکل ترجمه الفبای 4 حرفی اسیدهای نوکلئیک به الفبای 20 حرفی پلی پپتیدها.

برای اولین بار، ایده سنتز ماتریسی مولکول های پروتئین با پیش بینی صحیح خواص یک ماتریس فرضی توسط N. K. Koltsov در سال 1928 فرموله شد. در سال 1944، Avery (O. Avery) و همکاران دریافتند که DNA مولکول ها مسئول انتقال صفات ارثی در طی تبدیل در پنوموکوک هستند. در سال 1948، E. Chargaff نشان داد که در تمام مولکول های DNA یک برابری کمی از نوکلئوتیدهای مربوطه (A-T، G-C) وجود دارد. در سال 1953، F. Crick، J. Watson و Wilkins (M. H. F. Wilkins)، بر اساس این قاعده و داده های حاصل از تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس (نگاه کنید به)، به این نتیجه رسیدند که یک مولکول DNA یک مارپیچ دوگانه است که از دو پلی نوکلئوتید تشکیل شده است. رشته هایی که توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل شده اند. علاوه بر این، تنها T را می توان در مقابل A یک زنجیره در زنجیره دوم قرار داد، و فقط C را در برابر G. این مکمل به این واقعیت منجر می شود که توالی نوکلئوتیدی یک زنجیره به طور منحصر به فرد توالی زنجیره دیگر را تعیین می کند. دومین نتیجه مهمی که از این مدل به دست می آید این است که مولکول DNA قادر به بازتولید خود است.

در سال 1954، G. Gamow مسئله G. را به شکل مدرن آن فرموله کرد. در سال 1957، F. Crick فرضیه آداپتور را بیان کرد، با این فرض که اسیدهای آمینه با اسید نوکلئیک نه به طور مستقیم، بلکه از طریق واسطه ها (که اکنون به عنوان tRNA شناخته می شود) تعامل دارند. در سالهای بعد، تمام پیوندهای اصلی در طرح کلی برای انتقال اطلاعات ژنتیکی، که در ابتدا فرضی بودند، به صورت تجربی تایید شدند. در سال 1957 mRNA ها کشف شدند [A. S. Spirin، A. N. Belozersky و همکاران. فولکین و آستاراخان (E. Volkin، L. Astrachan)] و tRNA [هوگلند (M. V. Hoagland)]. در سال 1960، DNA در خارج از سلول با استفاده از ماکرومولکول های DNA موجود به عنوان یک الگو (A. Kornberg) سنتز شد و سنتز RNA وابسته به DNA کشف شد [Weiss (S. V. Weiss) و همکاران]. در سال 1961، یک سیستم بدون سلول ایجاد شد، که در آن، در حضور RNA طبیعی یا پلی ریبونوکلئوتیدهای مصنوعی، مواد پروتئین مانند سنتز شدند [M. نیرنبرگ و ماتایی (J. H. Matthaei)]. مشکل شناخت G. به مطالعه خصوصیات کلی کد و در واقع رمزگشایی آن بود، یعنی یافتن اینکه کدام ترکیبات نوکلئوتیدها (کدون ها) برای اسیدهای آمینه خاصی کد می کنند.

خصوصیات کلی کد بدون توجه به رمزگشایی آن و عمدتاً قبل از آن با تجزیه و تحلیل الگوهای مولکولی تشکیل جهش ها روشن شد (F. Crick et al., 1961; N. V. Luchnik, 1963). آنها به این نتیجه می رسند:

1. رمز جهانی است، یعنی حداقل در اصل، برای همه موجودات زنده یکسان است.

2. کد سه گانه است، یعنی هر اسید آمینه توسط سه نوکلئوتید کدگذاری می شود.

3. کد غیر همپوشانی است، یعنی یک نوکلئوتید داده شده نمی تواند بخشی از بیش از یک کدون باشد.

4. کد انحطاط است، یعنی یک اسید آمینه می تواند توسط چندین سه قلو رمزگذاری شود.

5. اطلاعات مربوط به ساختار اولیه پروتئین از mRNA به طور متوالی خوانده می شود و از یک نقطه ثابت شروع می شود.

6. بیشتر سه قلوهای ممکن "معنا" دارند، یعنی اسیدهای آمینه را رمزگذاری می کنند.

7. از سه "حروف" کدون، فقط دو حرف (واجب) اهمیت اولیه دارند، در حالی که سومی (اختیاری) حاوی اطلاعات بسیار کمتری است.

رمزگشایی مستقیم کد شامل مقایسه توالی نوکلئوتیدی در ژن ساختاری (یا mRNA سنتز شده روی آن) با توالی اسید آمینه در پروتئین مربوطه است. با این حال، این راه هنوز از نظر فنی غیرممکن است. دو روش دیگر مورد استفاده قرار گرفت: سنتز پروتئین در یک سیستم بدون سلول با استفاده از پلی ریبونوکلئوتیدهای مصنوعی با ترکیب شناخته شده به عنوان ماتریس و تجزیه و تحلیل الگوهای مولکولی تشکیل جهش (نگاه کنید به). اولی نتایج مثبتی را زودتر به ارمغان آورد و از نظر تاریخی نقش زیادی در رمزگشایی G. به ایفا کرد.

در سال 1961، M. Nirenberg و Mattei به عنوان یک ماتریس از یک همو پلیمر - یک پلی اوریدیل اسید مصنوعی (یعنی RNA مصنوعی از ترکیب UUUU ...) استفاده کردند و پلی فنیل آلانین دریافت کردند. از این نتیجه می شود که کدون فنیل آلانین از چندین U تشکیل شده است، یعنی در مورد کد سه گانه، مخفف UUU است. بعدها در کنار هموپلیمرها از پلی ریبونوکلئوتیدهای متشکل از نوکلئوتیدهای مختلف استفاده شد. در این مورد فقط ترکیب پلیمرها مشخص بود در حالی که آرایش نوکلئوتیدها در آنها آماری بود و بنابراین تجزیه و تحلیل نتایج آماری بود و نتیجه گیری غیرمستقیم داد. خیلی سریع موفق شدیم حداقل یک سه قلو برای هر 20 اسید آمینه پیدا کنیم. مشخص شد که وجود حلال‌های آلی، تغییرات pH یا دما، برخی کاتیون‌ها و به‌ویژه آنتی‌بیوتیک‌ها کد را مبهم می‌کنند: همان کدون‌ها شروع به تحریک آمینو اسیدهای دیگر می‌کنند، در برخی موارد یک کدون شروع به رمزگذاری تا چهار اسید آمینه می‌کند. اسیدهای آمینه مختلف استرپتومایسین بر خواندن اطلاعات هم در سیستم‌های بدون سلول و هم در داخل بدن تأثیر می‌گذارد و تنها روی سویه‌های باکتریایی حساس به استرپتومایسین مؤثر بود. در سویه‌های وابسته به استرپتومایسین، او خواندن کدون‌هایی را که در نتیجه جهش تغییر کرده بودند، «اصلاح» کرد. نتایج مشابه دلیلی برای تردید در صحت رمزگشایی G. با کمک یک سیستم بدون سلول ایجاد کرد. تایید مورد نیاز بود، و در درجه اول توسط داده های in vivo.

داده های اصلی در مورد G. to. in vivo با تجزیه و تحلیل ترکیب اسید آمینه پروتئین ها در ارگانیسم های تیمار شده با جهش زاها (نگاه کنید به) با مکانیسم اثر شناخته شده، به عنوان مثال، نیتروژن به یک، که باعث جایگزینی C توسط U و A توسط D. همچنین با تجزیه و تحلیل جهش های ناشی از جهش زاهای غیر اختصاصی، مقایسه تفاوت در ساختار اولیه پروتئین های مرتبط در گونه های مختلف، همبستگی بین ترکیب DNA و پروتئین ها و غیره اطلاعات مفیدی ارائه می شود.

رمزگشایی G. بر اساس داده‌های in vivo و in vitro نتایج مشابهی را به همراه داشت. بعداً، سه روش دیگر برای رمزگشایی کد در سیستم‌های بدون سلول توسعه یافت: اتصال aminoacyl-tRNA (یعنی tRNA با یک اسید آمینه فعال متصل) با سه نوکلئوتیدهای یک ترکیب شناخته شده (M. Nirenberg et al., 1965). اتصال aminoacyl-tRNA با پلی نوکلئوتیدها که با یک سه گانه خاص شروع می شود (Mattei et al., 1966) و استفاده از پلیمرها به عنوان mRNA، که در آن نه تنها ترکیب، بلکه ترتیب نوکلئوتیدها نیز مشخص است (X. Korana et al. .، 1965). هر سه روش مکمل یکدیگر هستند و نتایج با داده‌های به‌دست‌آمده در آزمایش‌های in vivo همخوانی دارد.

در دهه 70. قرن بیستم روش‌هایی برای تأیید به‌ویژه قابل اعتماد نتایج رمزگشایی G. وجود دارد. مشخص است که جهش‌هایی که تحت تأثیر پروفلاوین رخ می‌دهند شامل از دست دادن یا وارد کردن نوکلئوتیدهای منفرد است که منجر به تغییر در چارچوب خواندن می‌شود. در فاژ T4، تعدادی جهش توسط پروفلاوین ایجاد شد که در آن ترکیب لیزوزیم تغییر کرد. این ترکیب با آن کدون هایی که باید با تغییر در چارچوب خواندن به دست می آمد، تجزیه و تحلیل و مقایسه شد. یک مسابقه کامل وجود داشت. علاوه بر این، این روش این امکان را فراهم می کند که مشخص شود کدام سه قلوهای کد منحط هر یک از اسیدهای آمینه را رمزگذاری می کنند. در سال 1970، آدامز (J. M. Adams) و همکارانش موفق شدند تا حدی G. به را با یک روش مستقیم رمزگشایی کنند: در فاژ R17، توالی پایه در قطعه ای به طول 57 نوکلئوتید تعیین شد و با توالی اسید آمینه مقایسه شد. پروتئین پوسته آن نتایج با نتایج به دست آمده با روش های کمتر مستقیم مطابقت کامل داشت. بدین ترتیب کد به طور کامل و درست رمزگشایی می شود.

نتایج رمزگشایی در یک جدول خلاصه شده است. ترکیب کدون ها و RNA را فهرست می کند. ترکیب آنتی کدون های tRNA مکمل کدون های mRNA است، یعنی به جای U حاوی A، به جای A-U، به جای C-G و به جای G-C هستند و مربوط به کدون های ژن ساختاری است (رشته ای از DNA، که اطلاعات با آن خوانده می شود) تنها با این تفاوت که اوراسیل جای تیمین را می گیرد. از 64 سه قلویی که می توانند با ترکیبی از 4 نوکلئوتید تشکیل شوند، 61 مورد دارای "حس" هستند، یعنی اسیدهای آمینه را رمزگذاری می کنند، و 3 مورد "بی معنی" (بدون معنی) هستند. رابطه نسبتاً واضحی بین ترکیب سه‌قلوها و معنای آنها وجود دارد که حتی در هنگام تجزیه و تحلیل ویژگی‌های کلی کد کشف شد. در برخی موارد، سه قلوهایی که یک اسید آمینه خاص را کد می‌کنند (مثلاً پرولین، آلانین) با این واقعیت مشخص می‌شوند که دو نوکلئوتید اول (اجباری) یکسان هستند و سومین (اختیاری) می‌تواند هر چیزی باشد. در موارد دیگر (هنگام رمزگذاری، به عنوان مثال، آسپاراژین، گلوتامین)، دو سه گانه مشابه معنی یکسانی دارند، که در آن دو نوکلئوتید اول بر هم منطبق هستند و هر پورین یا هر پیریمیدین جای سومی را می گیرد.

کدون های بی معنی، که 2 تای آنها دارای نام های ویژه ای هستند که مربوط به تعیین جهش یافته های فاژی است (UAA-اخر، UAG-کهربا، UGA-opal)، اگرچه هیچ آمینو اسیدی را رمزگذاری نمی کنند، اما هنگام خواندن اطلاعات، رمزگذاری اطلاعات، اهمیت زیادی دارند. انتهای زنجیره پلی پپتیدی

اطلاعات در جهت از 5 1 -> 3 1 - تا انتهای زنجیره نوکلئوتیدی خوانده می شود (اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک را ببینید). در این حالت، سنتز پروتئین از یک اسید آمینه با یک گروه آمینه آزاد به یک اسید آمینه با یک گروه کربوکسیل آزاد تبدیل می شود. شروع سنتز توسط سه گانه AUG و GUG کدگذاری می شود که در این مورد شامل یک آمینواسیل-tRNA شروع خاص، یعنی N-formylmethionyl-tRNA است. همین سه قلوها وقتی در زنجیره قرار می گیرند، به ترتیب متیونین و والین را رمزگذاری می کنند. ابهام با این واقعیت برطرف می شود که شروع خواندن با مزخرفات انجام می شود. شواهدی وجود دارد که مرز بین نواحی mRNA که پروتئین‌های مختلف را کد می‌کنند از بیش از دو سه قلو تشکیل شده است و ساختار ثانویه RNA در این مکان‌ها تغییر می‌کند. این موضوع در دست بررسی است اگر یک کدون بی معنی در یک ژن ساختاری رخ دهد، پروتئین مربوطه فقط تا محل این کدون ساخته می شود.

کشف و رمزگشایی کد ژنتیکی - یک دستاورد برجسته از زیست شناسی مولکولی - تأثیری بر تمام علوم زیستی داشت و در برخی موارد پایه و اساس توسعه بخش های بزرگ ویژه را گذاشت (به ژنتیک مولکولی مراجعه کنید). اثر گشایش G. و تحقیقات مرتبط با آن با تأثیری که نظریه داروین بر علوم زیستی ارائه کرده است، مقایسه می شود.

جهانی بودن G. به اثبات مستقیم جهانی بودن مکانیسم های مولکولی اساسی زندگی در همه نمایندگان جهان آلی است. در این میان، تفاوت های زیاد در عملکرد دستگاه ژنتیکی و ساختار آن در هنگام گذار از پروکاریوت ها به یوکاریوت ها و از تک سلولی به چند سلولی احتمالاً با تفاوت های مولکولی مرتبط است که مطالعه آن یکی از وظایف آینده است. از آنجایی که تحقیقات G. فقط مربوط به سال‌های اخیر است، اهمیت نتایج به‌دست‌آمده برای طب عملی فقط ماهیت غیرمستقیم دارد و فعلاً امکان درک ماهیت بیماری‌ها، مکانیسم عمل پاتوژن‌ها و مواد دارویی با این حال، کشف چنین پدیده هایی مانند تبدیل (نگاه کنید)، انتقال (نگاه کنید)، سرکوب (نگاه کنید)، نشان دهنده امکان اساسی اصلاح اطلاعات ارثی تغییر یافته از نظر آسیب شناختی یا اصلاح آن - به اصطلاح است. مهندسی ژنتیک (نگاه کنید به).

جدول. کد ژنتیکی

اولین نوکلئوتید کدون	نوکلئوتید دوم کدون								سوم، کدون نوکلئوتید
		فنیل آلانین
						J مزخرف
								تریپتوفان
						هیستیدین
						اسید گلوتامیک
		ایزولوسین				آسپارتیک
		متیونین
						آسپاراژین
						گلوتامین

* انتهای زنجیره را رمزگذاری می کند.

** شروع زنجیره را نیز رمزگذاری می کند.

کتابشناسی - فهرست کتب: Ichas M. کد بیولوژیکی، ترجمه. از انگلیسی، م.، 1971; کماندار N.B. بیوفیزیک شکست های سیتوژنتیک و کد ژنتیکی، L.، 1968; ژنتیک مولکولی، ترانس. از انگلیسی، ویرایش. A. N. Belozersky, part 1, M., 1964; اسیدهای نوکلئیک، ترانس. از انگلیسی، ویرایش. A. N. Belozersky. مسکو، 1965. Watson JD بیولوژی مولکولی ژن، ترانس. از انگلیسی، م.، 1967; ژنتیک فیزیولوژیکی، ویرایش. M. E. Lobasheva S. G., Inge-Vechtoma-va, L., 1976, bibliogr.; Desoxyribonucleins&ure, Schlttssel des Lebens, hrsg. v "E. Geissler, B., 1972; کد ژنتیکی Gold Spr. هارب. علائم مقدار Biol., v. 31, 1966; W o e s e C. R. کد ژنتیکی، N. Y. a. o.، 1967.

کد ژنتیکی سیستمی برای ثبت اطلاعات ارثی در مولکول های اسید نوکلئیک است که بر اساس تناوب خاصی از توالی های نوکلئوتیدی در DNA یا RNA است که کدون های مربوط به اسیدهای آمینه در پروتئین را تشکیل می دهد.

ویژگی های کد ژنتیکی

کد ژنتیکی چندین ویژگی دارد.

سه گانه.

انحطاط یا افزونگی.

عدم ابهام

قطبیت.

غیر همپوشانی

فشردگی.

تطبیق پذیری.

لازم به ذکر است که برخی از نویسندگان همچنین ویژگی های دیگری از کد مربوط به ویژگی های شیمیایی نوکلئوتیدهای موجود در کد یا فراوانی وقوع اسیدهای آمینه منفرد در پروتئین های بدن و غیره را ارائه می دهند. با این حال، این ویژگی ها از موارد فوق پیروی می کنند، بنابراین ما آنها را در آنجا بررسی می کنیم.

آ. سه گانه. کد ژنتیکی، مانند بسیاری از سیستم‌های پیچیده سازمان‌یافته، کوچک‌ترین واحد ساختاری و کوچک‌ترین واحد عملکردی را دارد. سه قلو کوچکترین واحد ساختاری کد ژنتیکی است. از سه نوکلئوتید تشکیل شده است. کدون کوچکترین واحد عملکردی کد ژنتیکی است. به عنوان یک قاعده، سه قلوهای mRNA کدون نامیده می شوند. در کد ژنتیکی، یک کدون چندین عملکرد را انجام می دهد. اول، عملکرد اصلی آن این است که یک اسید آمینه را کد می کند. دوم، یک کدون ممکن است برای یک اسید آمینه کد نکند، اما در این مورد عملکرد متفاوتی دارد (به زیر مراجعه کنید). همانطور که از تعریف مشخص است، سه گانه مفهومی است که مشخص می کند ابتدایی واحد ساختاریکد ژنتیکی (سه نوکلئوتید). کدون مشخص می کند واحد معنایی ابتداییژنوم - سه نوکلئوتید اتصال به زنجیره پلی پپتیدی یک اسید آمینه را تعیین می کند.

واحد ساختاری ابتدایی ابتدا به صورت نظری رمزگشایی شد و سپس وجود آن به صورت تجربی تایید شد. در واقع، 20 اسید آمینه را نمی توان توسط یک یا دو نوکلئوتید رمزگذاری کرد. از هر چهار نوکلئوتید، سه نوکلئوتید 4 3 = 64 نوع دارند که بیش از تعداد اسیدهای آمینه موجود در موجودات زنده را پوشش می دهد (جدول 1 را ببینید).

ترکیبات نوکلئوتیدهای ارائه شده در جدول 64 دارای دو ویژگی است. اول، از 64 نوع سه قلوها، تنها 61 نوع کدون هستند و هر اسید آمینه را رمزگذاری می کنند، آنها نامیده می شوند. کدون های حسی. سه سه قلو کد نمی کنند

اسیدهای آمینه a سیگنال های توقفی هستند که پایان ترجمه را نشان می دهند. سه قلو از این قبیل وجود دارد UAA، UAG، UGA، به آنها "بی معنی" (کدون های بی معنی) نیز می گویند. در نتیجه یک جهش، که با جایگزینی یک نوکلئوتید در یک نوکلئوتید با نوکلئوتید دیگر همراه است، یک کدون بی معنی می تواند از یک کدون حسی ایجاد شود. این نوع جهش نامیده می شود جهش مزخرف. اگر چنین سیگنال توقفی در داخل ژن (در قسمت اطلاعاتی آن) تشکیل شود، در طول سنتز پروتئین در این مکان، فرآیند به طور مداوم قطع می شود - تنها اولین (قبل از سیگنال توقف) بخشی از پروتئین سنتز می شود. فردی با چنین آسیب شناسی کمبود پروتئین را تجربه می کند و علائم مرتبط با این کمبود را تجربه خواهد کرد. برای مثال، این نوع جهش در ژن رمزکننده زنجیره بتا هموگلوبین یافت شد. یک زنجیره هموگلوبین غیر فعال کوتاه شده سنتز می شود که به سرعت از بین می رود. در نتیجه یک مولکول هموگلوبین بدون زنجیره بتا تشکیل می شود. واضح است که چنین مولکولی بعید است که وظایف خود را به طور کامل انجام دهد. یک بیماری جدی وجود دارد که بر اساس نوع کم خونی همولیتیک ایجاد می شود (تالاسمی بتا صفر، از کلمه یونانی "Talas" - دریای مدیترانه، جایی که این بیماری برای اولین بار کشف شد).

مکانیسم عمل کدون های توقف با مکانیسم عمل کدون های حسی متفاوت است. این از این واقعیت ناشی می شود که برای همه کدون هایی که اسیدهای آمینه را کد می کنند، tRNA های مربوطه پیدا شد. هیچ tRNA برای کدون های بی معنی پیدا نشد. بنابراین، tRNA در روند توقف سنتز پروتئین شرکت نمی کند.

کدونآگوست (گاهی اوقات GUG در باکتری ها) نه تنها اسید آمینه متیونین و والین را رمزگذاری می کند، بلکه همچنینآغازگر پخش .

ب انحطاط یا افزونگی.

61 مورد از 64 سه قلو، 20 اسید آمینه را کد می کنند. چنین بیش از سه برابری تعداد سه قلوها نسبت به تعداد اسیدهای آمینه نشان می دهد که می توان از دو گزینه کدگذاری در انتقال اطلاعات استفاده کرد. اولاً، همه 64 کدون نمی توانند در رمزگذاری 20 اسید آمینه نقش داشته باشند، اما فقط 20 کدون، و ثانیاً، اسیدهای آمینه می توانند توسط چندین کدون رمزگذاری شوند. مطالعات نشان داده است که طبیعت از گزینه دوم استفاده کرده است.

ترجیح او مشخص است. اگر تنها 20 نوع از 64 نوع سه گانه در رمزگذاری اسیدهای آمینه نقش داشته باشند، 44 سه قلو (از 64) غیر کد کننده باقی می مانند. بی معنی (کدون های بی معنی). قبلاً اشاره کردیم که تبدیل سه گانه کد کننده در نتیجه جهش به یک کدون مزخرف چقدر برای زندگی سلول خطرناک است - این امر به طور قابل توجهی عملکرد طبیعی RNA پلیمراز را مختل می کند و در نهایت منجر به ایجاد بیماری می شود. در حال حاضر سه کدون مزخرف در ژنوم ما وجود دارد و حالا تصور کنید اگر تعداد کدون های مزخرف حدود 15 برابر شود چه اتفاقی می افتد. واضح است که در چنین شرایطی انتقال کدون های عادی به کدون های مزخرف بی اندازه بیشتر خواهد بود.

کدی که در آن یک اسید آمینه توسط چندین سه قلو رمزگذاری شده باشد، دژنراته یا زائد نامیده می شود. تقریباً هر اسید آمینه چندین کدون دارد. بنابراین، اسید آمینه لوسین را می توان با شش سه قلو رمزگذاری کرد - UUA، UUG، CUU، CUC، CUA، CUG. والین توسط چهار سه قلو، فنیل آلانین توسط دو و تنها کدگذاری می شود تریپتوفان و متیونینکدگذاری شده توسط یک کدون خاصیتی که با ثبت اطلاعات یکسان با کاراکترهای مختلف همراه است نامیده می شود انحطاط

تعداد کدون های اختصاص داده شده به یک اسید آمینه به خوبی با فراوانی وقوع اسید آمینه در پروتئین ها ارتباط دارد.

و این به احتمال زیاد تصادفی نیست. هرچه فراوانی وقوع یک اسید آمینه در پروتئین بیشتر باشد، هر چه تعداد کدون این اسید آمینه در ژنوم بیشتر باشد، احتمال آسیب آن توسط عوامل جهش زا بیشتر می شود. بنابراین، واضح است که یک کدون جهش یافته در صورتی که به شدت دژنره شده باشد، احتمالاً برای همان اسید آمینه کدگذاری می کند. از این موقعیت ها، انحطاط کد ژنتیکی مکانیزمی است که از ژنوم انسان در برابر آسیب محافظت می کند.

لازم به ذکر است که واژه دژنراسیون در ژنتیک مولکولی به معنای دیگری نیز به کار می رود. از آنجایی که بخش اصلی اطلاعات در کدون روی دو نوکلئوتید اول قرار می گیرد، به نظر می رسد که پایه در موقعیت سوم کدون اهمیت کمی دارد. به این پدیده «انحطاط پایه سوم» می گویند. ویژگی دوم تأثیر جهش ها را به حداقل می رساند. به عنوان مثال، مشخص شده است که وظیفه اصلی گلبول های قرمز، انتقال اکسیژن از ریه ها به بافت ها و دی اکسید کربن از بافت ها به ریه ها است. این عملکرد توسط رنگدانه تنفسی - هموگلوبین انجام می شود که کل سیتوپلاسم گلبول قرمز را پر می کند. این شامل یک بخش پروتئین - گلوبین است که توسط ژن مربوطه کدگذاری می شود. علاوه بر پروتئین، هموگلوبین حاوی هِم است که حاوی آهن است. جهش در ژن های گلوبین منجر به ظهور انواع مختلف هموگلوبین می شود. اغلب، جهش ها با جایگزینی یک نوکلئوتید با نوکلئوتید دیگر و ظهور یک کدون جدید در ژنکه می تواند برای یک اسید آمینه جدید در زنجیره پلی پپتیدی هموگلوبین کد کند. در یک سه قلو، در نتیجه یک جهش، هر نوکلئوتید را می توان جایگزین کرد - اول، دوم یا سوم. چندین صد جهش شناخته شده است که بر یکپارچگی ژن های گلوبین تأثیر می گذارد. نزدیک 400 که با جایگزینی تک نوکلئوتیدها در ژن و جایگزینی اسید آمینه مربوطه در پلی پپتید همراه است. از اینها فقط 100 جایگزینی ها منجر به بی ثباتی هموگلوبین و انواع بیماری ها از خفیف تا بسیار شدید می شود. 300 (تقریباً 64٪) جهش جایگزینی بر عملکرد هموگلوبین تأثیر نمی گذارد و منجر به آسیب شناسی نمی شود. یکی از دلایل این امر، «انحطاط پایه سوم» است که در بالا ذکر شد، زمانی که جایگزینی نوکلئوتید سوم در سه گانه رمزکننده سرین، لوسین، پرولین، آرژنین و برخی دیگر از اسیدهای آمینه منجر به ظهور یک کدون مترادف می شود. رمزگذاری همان اسید آمینه از نظر فنوتیپی، چنین جهشی خود را نشان نخواهد داد. در مقابل، هر گونه جایگزینی اولین یا دومین نوکلئوتید در یک سه قلو در 100٪ موارد منجر به ظهور یک نوع جدید هموگلوبین می شود. اما حتی در این مورد، ممکن است اختلالات فنوتیپی شدید وجود نداشته باشد. دلیل این امر جایگزینی یک اسید آمینه در هموگلوبین با آمینو اسیدی مشابه از نظر خواص فیزیکوشیمیایی است. به عنوان مثال، اگر یک اسید آمینه با خواص آبدوست با یک اسید آمینه دیگر، اما با همان خواص جایگزین شود.

هموگلوبین از یک گروه پورفیرین آهن از هم (مولکول های اکسیژن و دی اکسید کربن به آن متصل است) و یک پروتئین - گلوبین تشکیل شده است. هموگلوبین بزرگسالان (HbA) حاوی دو مشابه است - زنجیر و دو -زنجیره مولکول -زنجیره حاوی 141 باقیمانده اسید آمینه است، - زنجیر - 146، - و - زنجیره ها در بسیاری از باقی مانده های اسید آمینه متفاوت هستند. توالی اسید آمینه هر زنجیره گلوبین توسط ژن خاص خود کدگذاری می شود. کد کننده ژن - زنجیره روی بازوی کوتاه کروموزوم 16 قرار دارد، ژن - در بازوی کوتاه کروموزوم 11. تغییر در رمزگذاری ژن - زنجیره هموگلوبین نوکلئوتید اول یا دوم تقریباً همیشه منجر به ظهور اسیدهای آمینه جدید در پروتئین، اختلال در عملکرد هموگلوبین و عواقب جدی برای بیمار می شود. به عنوان مثال، جایگزینی "C" در یکی از سه قلوهای CAU (هیستیدین) با "U" منجر به ظهور یک سه گانه UAU جدید می شود که اسید آمینه دیگری - تیروزین را رمزگذاری می کند. از نظر فنوتیپی، این خود را در یک بیماری جدی نشان می دهد. جایگزینی مشابه در موقعیت 63 زنجیره پلی پپتید هیستیدین به تیروزین باعث بی ثباتی هموگلوبین می شود. بیماری methemoglobinemia ایجاد می شود. تغییر، در نتیجه جهش، اسید گلوتامیک به والین در موقعیت ششم زنجیره علت یک بیماری شدید - کم خونی سلول داسی شکل است. بیایید لیست غم انگیز را ادامه ندهیم. ما فقط توجه می کنیم که هنگام جایگزینی دو نوکلئوتید اول، یک اسید آمینه ممکن است از نظر خواص فیزیکوشیمیایی مشابه قبلی باشد. بنابراین، جایگزینی نوکلئوتید دوم در یکی از سه قلوهای رمزکننده اسید گلوتامیک (GAA) در زنجیره روی "Y" منجر به ظهور یک سه گانه جدید (GUA) کد کننده والین می شود و جایگزینی اولین نوکلئوتید با "A" یک سه گانه AAA را تشکیل می دهد که اسید آمینه لیزین را کد می کند. اسید گلوتامیک و لیزین از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی مشابه هستند - هر دو آبدوست هستند. والین یک اسید آمینه آبگریز است. بنابراین، جایگزینی اسید گلوتامیک هیدروفیل با والین آبگریز به طور قابل توجهی خواص هموگلوبین را تغییر می دهد که در نهایت منجر به ایجاد کم خونی داسی شکل می شود، در حالی که جایگزینی گلوتامیک اسید هیدروفیل با لیزین هیدروفیل عملکرد هموگلوبین را به میزان کمتری تغییر می دهد. شکل خفیفی از کم خونی ایجاد کند. در نتیجه جایگزینی پایه سوم، سه گانه جدید می تواند همان اسیدهای آمینه قبلی را رمزگذاری کند. به عنوان مثال، اگر اوراسیل با سیتوزین در سه گانه CAH جایگزین شود و یک سه گانه CAC ایجاد شود، عملاً هیچ تغییر فنوتیپی در فرد تشخیص داده نخواهد شد. این قابل درک است، زیرا هر دو سه قلو برای یک اسید آمینه، هیستیدین کد می کنند.

در خاتمه، لازم است تاکید شود که انحطاط کد ژنتیکی و انحطاط پایه سوم از دیدگاه بیولوژیکی کلی، مکانیسم‌های محافظتی هستند که در تکامل در ساختار منحصر به فرد DNA و RNA گنجانده شده‌اند.

V. عدم ابهام

هر سه قلو (به جز موارد بی معنی) تنها یک اسید آمینه را رمزگذاری می کند. بنابراین، در جهت کدون - اسید آمینه، کد ژنتیکی بدون ابهام است، در جهت اسید آمینه - کدون - مبهم است (منحط).

بدون ابهام

اسید آمینه کدون

منحط

و در این صورت نیاز به عدم ابهام در کد ژنتیکی بدیهی است. در نوع دیگری، در حین ترجمه همان کدون، اسیدهای آمینه متفاوتی به زنجیره پروتئینی وارد می‌شوند و در نتیجه پروتئین‌هایی با ساختارهای اولیه متفاوت و عملکردهای متفاوت تشکیل می‌شوند. متابولیسم سلول به حالت "یک ژن - چند پلی پپتید" تغییر می کند. واضح است که در چنین شرایطی عملکرد تنظیمی ژن ها به کلی از بین می رود.

g. قطبیت

خواندن اطلاعات از DNA و mRNA فقط در یک جهت انجام می شود. قطبیت برای تعریف ساختارهای مرتبه بالاتر (ثانویه، ثالث و غیره) ضروری است. قبلاً در مورد این واقعیت صحبت کردیم که ساختارهای مرتبه پایین تر ساختارهای مرتبه بالاتر را تعیین می کنند. ساختار سوم و ساختارهای درجه بالاتر در پروتئین ها بلافاصله به محض دور شدن زنجیره RNA سنتز شده از مولکول DNA یا زنجیره پلی پپتیدی از ریبوزوم دور می شود. در حالی که انتهای آزاد RNA یا پلی پپتید ساختار سومی پیدا می کند، انتهای دیگر زنجیره همچنان بر روی DNA (اگر RNA رونویسی شود) یا ریبوزوم (اگر پلی پپتید رونویسی شود) به سنتز شدن ادامه می دهد.

بنابراین، فرآیند یک طرفه خواندن اطلاعات (در سنتز RNA و پروتئین) نه تنها برای تعیین توالی نوکلئوتیدها یا اسیدهای آمینه در ماده سنتز شده، بلکه برای تعیین صلب ثانویه، سوم و غیره ضروری است. سازه های.

ه - غیر همپوشانی.

کد ممکن است همپوشانی داشته باشد یا نباشد. در بیشتر موجودات، کد غیر همپوشانی است. یک کد همپوشانی در برخی از فاژها یافت شده است.

ماهیت یک کد غیر همپوشانی این است که نوکلئوتید یک کدون نمی تواند همزمان نوکلئوتید کدون دیگر باشد. اگر کد با هم همپوشانی داشته باشند، توالی هفت نوکلئوتید (GCUGCUG) می تواند نه دو اسید آمینه (آلانین-آلانین) (شکل 33، A) را مانند یک کد غیر همپوشانی، بلکه سه (اگر یک نوکلئوتید) رمزگذاری کند. رایج است) (شکل 33، B) یا پنج (اگر دو نوکلئوتید مشترک هستند) (شکل 33، C را ببینید). در دو مورد آخر، جهش هر نوکلئوتید منجر به نقض توالی دو، سه و غیره می شود. آمینو اسید.

با این حال، مشخص شده است که جهش یک نوکلئوتید همیشه گنجاندن یک اسید آمینه در یک پلی پپتید را مختل می کند. این یک استدلال مهم به نفع این واقعیت است که کد همپوشانی ندارد.

اجازه دهید این را در شکل 34 توضیح دهیم. خطوط پررنگ سه قلوها را نشان می دهد که اسیدهای آمینه را در مورد کدهای غیر همپوشانی و همپوشانی رمزگذاری می کنند. آزمایش ها به طور واضح نشان داده اند که کد ژنتیکی همپوشانی ندارد. بدون وارد شدن به جزئیات آزمایش، توجه می کنیم که اگر نوکلئوتید سوم را در توالی نوکلئوتیدی جایگزین کنیم (شکل 34 را ببینید)در (با ستاره مشخص شده) به برخی دیگر سپس:

1. با یک کد غیر همپوشانی، پروتئین کنترل شده توسط این دنباله جایگزینی برای یک (اولین) اسید آمینه (که با ستاره مشخص شده است) خواهد داشت.

2. با یک کد همپوشانی در گزینه A، جایگزینی در دو اسید آمینه (اول و دوم) (که با ستاره مشخص شده اند) رخ می دهد. در گزینه B، جایگزینی بر سه آمینو اسید (که با ستاره مشخص شده اند) تأثیر می گذارد.

با این حال، آزمایش‌های متعدد نشان داده‌اند که وقتی یک نوکلئوتید در DNA شکسته می‌شود، پروتئین همیشه تنها بر یک اسید آمینه تأثیر می‌گذارد که برای یک کد غیر همپوشانی معمولی است.

ГЦУГЦУГ ГЦУГЦУГ ГЦУГЦУГ

HCC HCC HCC UHC CUG HCC CUG UGC HCC CUG

*** *** *** *** *** ***

آلانین - آلانین آلا - سیس - لی آلا - لی - لی - آلا - لی

A B C

کدهای همپوشانی غیر همپوشانی دارند

برنج. 34. طرحی برای توضیح وجود یک کد غیر همپوشانی در ژنوم (توضیحات در متن).

عدم همپوشانی کد ژنتیکی با خاصیت دیگری همراه است - خواندن اطلاعات از یک نقطه خاص شروع می شود - سیگنال شروع. چنین سیگنال آغازینی در mRNA کدون کد کننده AUG متیونین است.

لازم به ذکر است که یک فرد هنوز تعداد کمی ژن دارد که از قاعده کلی منحرف شده و همپوشانی دارند.

ث. فشردگی.

هیچ علامت نگارشی بین کدون ها وجود ندارد. به عبارت دیگر، سه قلوها مثلاً با یک نوکلئوتید بی معنی از یکدیگر جدا نمی شوند. عدم وجود "علامت های نقطه گذاری" در کد ژنتیکی در آزمایشات ثابت شده است.

و تطبیق پذیری.

این رمز برای همه موجودات زنده روی زمین یکسان است. اثبات مستقیم جهانی بودن کد ژنتیکی با مقایسه توالی های DNA با توالی های پروتئین مربوطه به دست آمد. مشخص شد که مجموعه‌های یکسانی از مقادیر کد در همه ژنوم‌های باکتریایی و یوکاریوتی استفاده می‌شود. استثنا وجود دارد، اما تعداد زیادی نیست.

اولین استثناها برای جهانی بودن کد ژنتیکی در میتوکندری برخی از گونه های جانوری یافت شد. این به کدون پایان‌دهنده UGA مربوط می‌شود که همان کدون UGG است که اسید آمینه تریپتوفان را رمزگذاری می‌کند. سایر انحرافات نادرتر از جهان شمولی نیز یافت شده است.

سیستم کد DNA

کد ژنتیکی DNA از 64 نوکلئوتید سه گانه تشکیل شده است. این سه قلوها کدون نامیده می شوند. هر کدون یکی از 20 اسید آمینه مورد استفاده در سنتز پروتئین را کد می کند. این مقداری افزونگی در کد ایجاد می کند: اکثر اسیدهای آمینه توسط بیش از یک کدون کدگذاری می شوند.
یک کدون دو عملکرد مرتبط را انجام می دهد: شروع ترجمه را نشان می دهد و ترکیب اسید آمینه متیونین (Met) را در زنجیره پلی پپتیدی در حال رشد رمزگذاری می کند. سیستم کد DNA به گونه ای طراحی شده است که کد ژنتیکی می تواند به صورت کدون RNA یا کدون DNA بیان شود. کدون های RNA در RNA (mRNA) وجود دارند و این کدون ها قادر به خواندن اطلاعات در طول سنتز پلی پپتیدها هستند (فرآیندی به نام ترجمه). اما هر مولکول mRNA یک توالی نوکلئوتیدی را در رونویسی از ژن مربوطه به دست می آورد.

همه اسیدهای آمینه به جز دو (Met و Trp) را می توان با 2 تا 6 کدون مختلف کدگذاری کرد. با این حال، ژنوم اکثر ارگانیسم ها نشان می دهد که کدون های خاصی نسبت به بقیه ارجحیت دارند. به عنوان مثال، در انسان، آلانین توسط GCC چهار برابر بیشتر از GCG رمزگذاری می شود. این احتمالاً نشان دهنده کارایی ترجمه بیشتر دستگاه ترجمه (مثلاً ریبوزوم) برای برخی از کدون ها است.

کد ژنتیکی تقریباً جهانی است. همان کدون ها به همان امتداد اسیدهای آمینه اختصاص داده می شوند و سیگنال های شروع و توقف یکسان در حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم ها به طور عمده یکسان است. با این حال، برخی استثناها یافت شده است. بیشتر اینها شامل اختصاص یک یا دو کدون از سه کدون توقف به یک اسید آمینه است.

کد ژنتیکی روشی برای رمزگذاری توالی اسیدهای آمینه در یک مولکول پروتئین با استفاده از توالی نوکلئوتیدها در یک مولکول اسید نوکلئیک است. ویژگی های کد ژنتیکی از ویژگی های این کدگذاری است.

هر اسید آمینه یک پروتئین با سه نوکلئوتید اسید نوکلئیک متوالی مرتبط است - سه قلو، یا کدون. هر یک از نوکلئوتیدها می تواند حاوی یکی از چهار باز نیتروژن باشد. در RNA این است آدنین(آ) اوراسیل(U) گوانین(G) سیتوزین(ج). با ترکیب بازهای نیتروژنی به روش های مختلف (در این مورد، نوکلئوتیدهای حاوی آنها)، می توانید سه قلوهای مختلف زیادی بدست آورید: AAA، GAU، UCC، GCA، AUC، و غیره. تعداد کل ترکیبات ممکن 64، یعنی 4 3 است.

پروتئین موجودات زنده حاوی حدود 20 اسید آمینه است. اگر طبیعت "تصور" می کرد که هر اسید آمینه را نه با سه، بلکه با دو نوکلئوتید رمزگذاری کند، آنگاه تنوع این جفت ها کافی نخواهد بود، زیرا تنها 16 مورد از آنها وجود خواهد داشت، یعنی. 4 2 .

بدین ترتیب، ویژگی اصلی کد ژنتیکی سه گانه آن است. هر اسید آمینه توسط یک سه قلو نوکلئوتید کدگذاری می شود.

از آنجایی که سه قلوهای مختلف به میزان قابل توجهی نسبت به اسیدهای آمینه مورد استفاده در مولکول های بیولوژیکی وجود دارد، ویژگی هایی مانند افزونگیکد ژنتیکی. بسیاری از اسیدهای آمینه نه با یک کدون، بلکه توسط چندین کدون شروع به کدگذاری کردند. به عنوان مثال، اسید آمینه گلیسین توسط چهار کدون مختلف رمزگذاری می شود: GGU، GGC، GGA، GGG. افزونگی نیز نامیده می شود انحطاط.

مطابقت بین اسیدهای آمینه و کدون ها در قالب جداول منعکس می شود. مثلاً اینها:

در رابطه با نوکلئوتیدها، کد ژنتیکی دارای ویژگی زیر است: منحصر به فرد بودن(یا اختصاصی): هر کدون فقط مربوط به یک اسید آمینه است. به عنوان مثال، کدون GGU فقط می تواند گلیسین و هیچ اسید آمینه دیگری را کد کند.

از نو. افزونگی در مورد این واقعیت است که چندین سه قلو می توانند اسید آمینه یکسانی را رمزگذاری کنند. ویژگی - هر کدون خاص می تواند تنها برای یک اسید آمینه کد کند.

هیچ علامت نگارشی خاصی در کد ژنتیکی وجود ندارد (به جز کدون های توقف که نشان دهنده پایان سنتز پلی پپتید هستند). عملکرد علائم نگارشی توسط خود سه قلوها انجام می شود - پایان یکی به این معنی است که دیگری شروع می شود. این به دو خاصیت کد ژنتیکی زیر اشاره دارد: تداومو غیر همپوشانی. تداوم به عنوان خواندن سه قلوها بلافاصله یکی پس از دیگری درک می شود. عدم همپوشانی به این معنی است که هر نوکلئوتید می تواند تنها بخشی از یک سه گانه باشد. بنابراین اولین نوکلئوتید سه گانه بعدی همیشه بعد از نوکلئوتید سوم سه گانه قبلی می آید. یک کدون نمی تواند از نوکلئوتید دوم یا سوم کدون قبلی شروع شود. به عبارت دیگر، کد با هم همپوشانی ندارد.

کد ژنتیکی این خاصیت را دارد جهانی بودن. برای همه موجودات روی زمین یکسان است که نشان دهنده وحدت منشأ حیات است. در این مورد استثناهای بسیار نادری وجود دارد. به عنوان مثال، برخی از سه قلوهای میتوکندری و کلروپلاست برای اسیدهای آمینه غیر از اسیدهای آمینه معمول خود کد می کنند. این ممکن است نشان دهد که در طلوع توسعه زندگی، تغییرات کمی متفاوت از کد ژنتیکی وجود داشته است.

در نهایت، کد ژنتیکی دارد ایمنی سر و صدا، که نتیجه خاصیت آن به عنوان افزونگی است. جهش‌های نقطه‌ای که گاهی در DNA اتفاق می‌افتد، معمولاً منجر به جایگزینی یک باز نیتروژنی با دیگری می‌شود. این سه قلو را تغییر می دهد. به عنوان مثال، AAA بود، پس از جهش تبدیل به AAG شد. با این حال، چنین تغییراتی همیشه منجر به تغییر اسید آمینه در پلی پپتید سنتز شده نمی شود، زیرا هر دو سه قلو، به دلیل خاصیت افزونگی کد ژنتیکی، می توانند با یک اسید آمینه مطابقت داشته باشند. با توجه به اینکه جهش ها اغلب مضر هستند، خاصیت ایمنی در برابر نویز مفید است.