Genetik kod va uning xususiyatlari kashfiyot tarixidir. Genetik kod irsiy ma'lumotlarni yozib olish usuli sifatida

Fuqarolik kodeksining kelib chiqishini tavsiflovchi maqolalar turkumiga bizda juda ko'p izlar qolgan voqealarni tekshirish sifatida qarash mumkin. Biroq, ushbu maqolalarni tushunish oqsil sintezining molekulyar mexanizmlarini tushunish uchun biroz harakat talab qiladi. Ushbu maqola genetik kodning kelib chiqishiga bag'ishlangan avto-nashrlar seriyasining kirish qismi bo'lib, ushbu mavzu bilan tanishishni boshlash uchun eng yaxshi joydir.
Odatda genetik kod(GC) DNK yoki RNKning birlamchi tuzilishidagi oqsilni kodlash usuli (qoidasi) sifatida aniqlanadi. Adabiyotda ko'pincha bu gendagi uchta nukleotidlar ketma-ketligining sintezlangan oqsildagi bitta aminokislotaga yoki oqsil sintezining yakuniy nuqtasiga o'ziga xos mos kelishi deb yoziladi. Biroq, bu ta'rifda ikkita xato mavjud. Bu istisnosiz barcha tirik organizmlarning oqsillarining bir qismi bo'lgan 20 ta kanonik aminokislotalarga tegishli. Bu aminokislotalar oqsil monomerlaridir. Xatolar quyidagicha:

1) 20 ta kanonik aminokislotalar mavjud emas, faqat 19. Aminokislotani bir vaqtning o'zida aminokislotalar -NH 2 va karboksil guruhi - COOH ni o'z ichiga olgan modda deb atashimiz mumkin. Gap shundaki, oqsil monomeri - prolin - aminokislota emas, chunki u aminokislota o'rniga imino guruhini o'z ichiga oladi, shuning uchun prolinni iminokislota deb atash to'g'riroqdir. Biroq, kelajakda, HAga bag'ishlangan barcha maqolalarda, qulaylik uchun, men belgilangan nuanceni nazarda tutuvchi 20 ga yaqin aminokislotalarni yozaman. Aminokislota tuzilmalari rasmda ko'rsatilgan. 1.

Guruch. 1. Kanonik aminokislotalarning tuzilishi. Aminokislotalar rasmda qora rangda ko'rsatilgan doimiy qismlarga va qizil rang bilan ko'rsatilgan o'zgaruvchan qismlarga (yoki radikallarga) ega.

2) Aminokislotalarning kodonlarga mos kelishi har doim ham aniq emas. Aniqlik holatlarini buzish uchun pastga qarang.

GC ning paydo bo'lishi kodlangan oqsil sintezining paydo bo'lishini anglatadi. Bu hodisa birinchi tirik organizmlarning evolyutsion shakllanishidagi asosiy voqealardan biridir.

HA ning tuzilishi shaklda aylana shaklida keltirilgan. 2.

Guruch. 2. Genetik kod dumaloq shaklda. Ichki doira kodonning birinchi harfi, ikkinchisi doira - kodonning ikkinchi harfi, uchinchi doira - kodonning uchinchi harfi, to'rtinchi doira - uch harfli qisqartmada aminokislotalarning belgilanishi; P - qutbli aminokislotalar, NP - qutbsiz aminokislotalar. Simmetriyaning ravshanligi uchun belgilarning tanlangan tartibi muhim ahamiyatga ega U - C - A - G.

Shunday qilib, keling, HA ning asosiy xususiyatlarini tavsiflashni boshlaylik.

1. Uchlik. Har bir aminokislota uchta nukleotid ketma-ketligi bilan kodlangan.

2. Genlararo tinish belgilarining mavjudligi. Genlararo tinish belgilariga tarjima boshlanadigan yoki tugaydigan nuklein kislotalar ketma-ketligi kiradi.

Tarjima hech qanday kodondan boshlanmaydi, faqat qat'iy belgilanganidan - boshlab. Boshlang'ich kodoni AUG tripletini o'z ichiga oladi, undan tarjima boshlanadi. Bunday holda, bu triplet metionin yoki boshqa aminokislota - formilmetioninni (prokaryotlarda) kodlaydi, bu faqat oqsil sintezining boshida kiritilishi mumkin. Polipeptidni kodlaydigan har bir genning oxirida kamida 3 tadan bittasi mavjud kodonlarni to'xtatish, yoki tormoz chiroqlari: UAA, UAG, UGA. Ular tarjimani (ribosomada oqsil sintezi deb ataladigan) tugatadi.

3. Kompaktlik yoki intragenik tinish belgilarining yo'qligi. Gen ichida har bir nukleotid muhim kodonning bir qismidir.

4. Bir-biriga mos kelmaslik. Kodonlar bir-birining ustiga chiqmaydi, ularning har biri o'ziga xos tartiblangan nukleotidlar to'plamiga ega, ular qo'shni kodonlarning o'xshash to'plamlari bilan bir-biriga mos kelmaydi.

5. Degeneratsiya. Aminokislota-kodon yo'nalishidagi teskari yozishmalar noaniqdir. Bu xususiyat degeneratsiya deb ataladi. Seriya- bu bitta aminokislotani kodlaydigan kodonlar to'plami, boshqacha aytganda, bu guruhdir ekvivalent kodonlar. Keling, kodonni XYZ deb hisoblaylik. Agar XY "sezgi" ni (ya'ni, aminokislota) aniqlasa, u holda kodon deyiladi. kuchli. Agar kodonning ma'nosini aniqlash uchun ma'lum bir Z kerak bo'lsa, unda bunday kodon deyiladi zaif.

Kodning degeneratsiyasi kodon-antikodon juftligining noaniqligi bilan chambarchas bog'liq (antikodon tRNKdagi uchta nukleotidlar ketma-ketligini anglatadi, ular messenjer RNKdagi kodon bilan qo'shimcha ravishda juftlashishi mumkin (bu haqda batafsil ma'lumot uchun ikkita maqolaga qarang): Kod degeneratsiyasini ta'minlashning molekulyar mexanizmlari Va Lagerkvist qoidasi. Rumer simmetriyalari va munosabatlarining fizik-kimyoviy asoslanishi). tRNKdagi bitta antikodon mRNKdagi birdan uchtagacha kodonni taniy oladi.

6.Aniqlik. Har bir triplet faqat bitta aminokislotani kodlaydi yoki tarjima terminatoridir.

Ma'lum uchta istisno mavjud.

Birinchidan. Prokariotlarda birinchi holatda (katta harf) formilmetioninni, boshqa har qanday holatda esa metioninni kodlaydi.Genning boshida formilmetionin ham odatiy metionin kodon AUG, ham valin kodon GUG yoki leysin UUG bilan kodlanadi. , bu gen ichida mos ravishda valin va leysinni kodlaydi.

Ko'pgina oqsillarda formilmetionin parchalanadi yoki formil guruhi chiqariladi, natijada formilmetionin oddiy metioninga aylanadi.

Ikkinchi. 1986 yilda bir nechta tadqiqotchilar guruhi mRNKdagi UGA to'xtash kodoni selenotsisteinni kodlashi mumkinligini aniqladilar (3-rasmga qarang), agar undan keyin maxsus nukleotidlar ketma-ketligi bo'lsa.

Guruch. 3. 21-aminokislotalarning tuzilishi - selenotsistein.

U E. coli(bu Escherichia coli ning lotincha nomi) selenosisteyl-tRNK tarjima paytida mRNKdagi UGA kodonini taniydi, lekin faqat ma'lum bir kontekstda: UGA kodoni mazmunli deb tan olinishi uchun UGA dan keyin joylashgan uzunligi 45 ta nukleotidlar ketma-ketligi. kodon muhim ahamiyatga ega.

Ko'rib chiqilgan misol shuni ko'rsatadiki, agar kerak bo'lsa, tirik organizm standart genetik kodning ma'nosini o'zgartirishi mumkin. Bunday holda, genlar tarkibidagi genetik ma'lumotlar yanada murakkab tarzda kodlanadi. Kodonning ma'nosi ma'lum bir kengaytirilgan nukleotidlar ketma-ketligi kontekstida va bir nechta o'ziga xos protein omillari ishtirokida aniqlanadi. Selenosistein tRNKning hayotning barcha uch sohasi (arxeya, eubakteriyalar va eukaryotlar) vakillarida topilganligi muhim ahamiyatga ega, bu selenotsistein sintezining qadimgi kelib chiqishini va uning oxirgi universal umumiy ajdodda (bu bo'lishi mumkin bo'lgan) mavjudligini ko'rsatadi. boshqa maqolalarda muhokama qilinadi). Ehtimol, selenosistein barcha tirik organizmlarda istisnosiz mavjud. Ammo har qanday organizmda selenotsistein o'nlab oqsillarda topiladi. Bu fermentlarning faol markazlarining bir qismi bo'lib, ularning bir qator gomologlarida oddiy sistein xuddi shunday holatda ishlashi mumkin.

Yaqin vaqtgacha UGA kodonini selenotsistein yoki terminal sifatida o'qish mumkin deb ishonilgan, ammo yaqinda siliatlarda ekanligi ko'rsatilgan. Euplotes UGA kodoni sistein yoki selenosisteinni kodlaydi. Sm. " Genetik kod kelishmovchiliklarga imkon beradi"

Uchinchi istisno. Ba'zi prokaryotlar (arxeyaning 5 turi va bitta eubakteriya - Vikipediyadagi ma'lumotlar juda eskirgan) maxsus kislota - pirolizinni o'z ichiga oladi (4-rasm). U kanonik kodda tarjima terminatori bo'lib xizmat qiladigan UAG tripleti tomonidan kodlangan. Taxminlarga ko'ra, bu holda, selenotsisteinni kodlashda bo'lgani kabi, UAG ni pirolizin kodon sifatida o'qish mRNKdagi maxsus tuzilish tufayli sodir bo'ladi. Pirolizin tRNK antikodon CTA ni o'z ichiga oladi va 2-sinf ARSazlar tomonidan aminoatsillanadi (ARSazlarning tasnifi uchun "Kodazalar qanday qilib kodazalarni tushunishga yordam beradi" maqolasiga qarang. genetik kod ").

UAG to'xtash-kodon sifatida kamdan-kam qo'llaniladi va u ishlatilganda ko'pincha boshqa to'xtash kodonidan keyin keladi.

Guruch. 4. Pirolizinning 22-aminokislotasining tuzilishi.

7. Ko'p qirralilik. O'tgan asrning 60-yillari o'rtalarida Fuqarolik Kodeksining dekodlanishi tugallangandan so'ng, uzoq vaqt davomida kod barcha organizmlarda bir xil ekanligiga ishonishgan, bu Yerdagi barcha hayotning kelib chiqishi birligini ko'rsatadi.

Keling, Fuqarolik Kodeksining nima uchun universal ekanligini tushunishga harakat qilaylik. Haqiqat shundaki, agar tanada hech bo'lmaganda bitta kodlash qoidasi o'zgargan bo'lsa, bu oqsillarning muhim qismi tuzilishining o'zgarishiga olib keladi. Bunday o'zgarish juda keskin va shuning uchun deyarli har doim halokatli bo'ladi, chunki faqat bitta kodonning ma'nosini o'zgartirish barcha aminokislotalarning o'rtacha 1/64 qismiga ta'sir qilishi mumkin.

Bu juda muhim g'oyaga olib keladi: GK 3,5 milliard yil oldin tashkil topganidan beri deyarli o'zgarmadi. Bu shuni anglatadiki, uning tuzilishi uning kelib chiqishi iziga ega va bu tuzilmani tahlil qilish GK qanday paydo bo'lganligini aniq tushunishga yordam beradi.

Aslida, HA bakteriyalarda, mitoxondriyalarda, ba'zi siliatlarning yadroviy kodida va xamirturushlarda biroz farq qilishi mumkin. Hozirgi vaqtda kanonikdan 1-5 kodon bilan farq qiluvchi kamida 17 ta genetik kod mavjud.Umumjahon GK dan chetlanishning barcha maʼlum variantlarida kodon maʼnosining 18 xil oʻrnini bosish qoʻllaniladi. Standart koddan eng ko'p chetlanishlar mitoxondriyalar uchun ma'lum - 10. Shunisi e'tiborga loyiqki, umurtqali hayvonlar, yassi chuvalchanglar va echinodermalarning mitoxondriyalari turli xil kodlar bilan, mog'or zamburug'lari, oddiy va koelenteratlar esa bitta kod bilan kodlangan.

Turlarning evolyutsion yaqinligi ularning o'xshash GKlarga ega ekanligiga umuman kafolat bermaydi. Genetik kodlar turli xil mikoplazma turlari orasida ham farq qilishi mumkin (ba'zi turlar kanonik kodga ega, boshqalari esa turlicha). Xuddi shunday holat xamirturush uchun ham kuzatiladi.

Shuni ta'kidlash kerakki, mitoxondriyalar hujayralar ichida yashashga moslashgan simbiotik organizmlarning avlodlaridir. Ularning genomlari juda kamaygan; ba'zi genlar hujayra yadrosiga o'tgan. Shuning uchun ulardagi HAdagi o'zgarishlar endi unchalik dramatik emas.

Keyinchalik aniqlangan istisnolar evolyutsion nuqtai nazardan alohida qiziqish uyg'otadi, chunki ular kod evolyutsiyasi mexanizmlarini yoritishga yordam beradi.

1-jadval.

Turli organizmlardagi mitoxondrial kodlar.

Kod bilan kodlangan aminokislotalarni o'zgartirishning uchta mexanizmi.

Birinchisi, ba'zi nukleotidlarning notekis paydo bo'lishi (GC tarkibi) yoki nukleotidlarning kombinatsiyasi tufayli ma'lum bir kodon ba'zi organizm tomonidan ishlatilmasa (yoki deyarli ishlatilmaydi). Natijada, bunday kodon foydalanishdan butunlay yo'q bo'lib ketishi mumkin (masalan, mos keladigan tRNKning yo'qolishi tufayli) va keyinchalik organizmga jiddiy zarar etkazmasdan boshqa aminokislotalarni kodlash uchun ishlatilishi mumkin. Bu mexanizm mitoxondriyadagi ba'zi kod dialektlarining paydo bo'lishi uchun javobgar bo'lishi mumkin.

Ikkinchisi - to'xtash kodonining tuxum ma'nosiga aylanishi. Bunday holda, tarjima qilingan oqsillarning bir qismi qo'shimchalarga ega bo'lishi mumkin. Biroq, vaziyat qisman saqlanib qolgan, chunki ko'plab genlar ko'pincha bitta emas, balki ikkita to'xtash kodonlari bilan tugaydi, chunki tarjimada xatolar bo'lishi mumkin, ularda to'xtash kodonlari aminokislotalar sifatida o'qiladi.

Uchinchisi, ba'zi qo'ziqorinlarda bo'lgani kabi, ma'lum kodonlarning noaniq o'qilishi mumkin.

8 . Ulanish. Ekvivalent kodonlar guruhlari (ya'ni bir xil aminokislotalarni kodlaydigan kodonlar) deyiladi. ketma-ketlikda. GC 21 seriyani o'z ichiga oladi, shu jumladan to'xtash kodonlari. Quyida, aniqlik uchun har qanday kodonlar guruhi chaqiriladi aloqa, agar ushbu guruhning har bir kodonidan bir guruhning boshqa barcha kodonlariga ketma-ket nukleotidlarni almashtirish orqali o'tishingiz mumkin. 21 seriyadan 18 tasi ulangan.2 seriyada bittadan kodon mavjud va aminokislota serinlari uchun faqat 1 seriya bog'lanmagan va ikkita bog'langan kichik qatorga bo'linadi.

Guruch. 5. Ba'zi kod seriyalari uchun ulanish grafiklari. a - bog'langan valin seriyasi; b - leysinning bog'langan qatori; Serin seriyasi bir-biriga mos kelmaydi va ikkita bog'langan kichik qatorga bo'linadi. Rasm V.A.ning maqolasidan olingan. Ratner" Genetik kod tizim kabi."

Bog'lanish xususiyatini GC shakllanish davrida yangi kodonlarni qo'lga kiritganligi bilan izohlash mumkin, ular allaqachon ishlatilganidan minimal farq qiladi.

9. Muntazamlik tripletlarning ildizlariga asoslangan aminokislotalarning xossalari. U ildizining tripletlari bilan kodlangan barcha aminokislotalar qutbsiz, ekstremal xususiyat va o'lchamlarga ega emas, alifatik radikallarga ega. Ildizi C bo'lgan barcha tripletlar kuchli asoslarga ega va ular kodlaydigan aminokislotalar nisbatan kichik o'lchamlarga ega. A ildiziga ega bo'lgan barcha tripletlar zaif asoslarga ega va kichik o'lchamdagi qutbli aminokislotalarni kodlaydi. G ildizli kodonlar aminokislotalar va qatorlarning ekstremal va anomal variantlari bilan tavsiflanadi. Ular eng kichik aminokislotalarni (glisin), eng uzun va eng tekis (triptofan), eng uzun va eng gnarli (arginin), eng reaktiv (sistein) ni kodlaydi va serin uchun anomal bo'linma hosil qiladi.

10. Bloklanish. Umumjahon Fuqarolik Kodeksi "blok" kodidir. Bu shuni anglatadiki, o'xshash fizik-kimyoviy xususiyatlarga ega bo'lgan aminokislotalar bir-biridan bir asos bilan farq qiladigan kodonlar bilan kodlanadi. Kodning blokli tabiati quyidagi rasmda aniq ko'rinadi.

Guruch. 6. Fuqarolik kodeksining blokli tuzilishi. Alkil guruhi bo'lgan aminokislotalar oq rangda ko'rsatilgan.

Guruch. 7. Kitobda tavsiflangan qiymatlar asosida aminokislotalarning fizik-kimyoviy xossalarining rangli tasviriStyers "Biokimyo". Chap tomonda hidrofobiklik mavjud. O'ng tomonda oqsilda alfa spiral hosil qilish qobiliyati mavjud. Qizil, sariq va ko'k ranglar yuqori, o'rta va past hidrofobiklikka ega bo'lgan aminokislotalarni (chapda) yoki alfa spiral hosil qilish qobiliyatining tegishli darajasini (o'ngda) ko'rsatadi.

Bloklanganlik va muntazamlik xususiyatini, shuningdek, shakllanish davrida GK yangi kodonlarni qo'lga kiritganligi bilan izohlash mumkin, ular allaqachon ishlatilganidan minimal farq qiladi.

Bir xil birinchi asoslarga ega bo'lgan kodonlar (kodon prefikslari) o'xshash biosintetik yo'llarga ega bo'lgan aminokislotalarni kodlaydi. Shikimat, piruvat, aspartat va glutamat oilalariga mansub aminokislotalarning kodonlari mos ravishda U, G, A va C prefikslariga ega. Aminokislotalarning qadimgi biosintezi yo'llari va uning zamonaviy kod xususiyatlari bilan bog'liqligi haqida, qarang: "Qadimgi dublet" genetik kod aminokislotalar sintezi yoʻllari bilan oldindan belgilab qoʻyilgan edi.” Bu maʼlumotlarga asoslanib, baʼzi tadqiqotchilar kodning hosil boʻlishiga aminokislotalar orasidagi biosintetik aloqalar katta taʼsir koʻrsatgan degan xulosaga kelishadi. Biroq biosintetik yoʻllarning oʻxshashligi umuman oʻxshashlikni anglatmaydi. fizik-kimyoviy xossalari.

11. Shovqinga qarshi immunitet. Eng umumiy shaklda HA ning shovqin immuniteti tasodifiy nuqta mutatsiyalari va tarjima xatolari bilan aminokislotalarning fizik-kimyoviy xususiyatlari juda ko'p o'zgarmasligini anglatadi.

Bitta nukleotidni tripletda almashtirish ko'p hollarda yoki kodlangan aminokislotalarning o'zgarishiga olib kelmaydi yoki bir xil qutbli aminokislotalarning o'zgarishiga olib keladi.

GK ning shovqinga qarshi immunitetini ta'minlaydigan mexanizmlardan biri uning degeneratsiyasidir. O'rtacha degeneratsiya kodlangan signallar soniga / kodonlarning umumiy soniga teng bo'lib, bu erda kodlangan signallar 20 ta aminokislota va tarjimani tugatish belgisini o'z ichiga oladi. Barcha aminokislotalar uchun o'rtacha degeneratsiya va tugatish belgisi har bir kodlangan signal uchun uchta kodondir.

Shovqinga qarshi immunitetni aniqlash uchun biz ikkita tushunchani kiritamiz. Kodlangan aminokislota sinfining o'zgarishiga olib kelmaydigan nukleotidlarni almashtirish mutatsiyalari deyiladi. konservativ. Kodlangan aminokislotalar sinfining o'zgarishiga olib keladigan nukleotidlar almashinuvining mutatsiyalari deyiladi. radikal .

Har bir triplet 9 ta bitta almashtirishga imkon beradi. Hammasi bo'lib 61 ta aminokislotalarni kodlovchi tripletlar mavjud.Shuning uchun barcha kodonlar uchun nukleotidlarning mumkin bo'lgan almashinishlari soni:

61 x 9 = 549. Ulardan:

23 ta nukleotid almashinuvi natijasida to'xtash kodonlari paydo bo'ladi.

134 ta almashtirish kodlangan aminokislotani o'zgartirmaydi.
230 ta almashtirish kodlangan aminokislota sinfini o'zgartirmaydi.
162 ta almashtirish aminokislotalar sinfining o'zgarishiga olib keladi, ya'ni. radikaldir.
3-nukleotidning 183 ta o'rnini bosishidan 7 tasi tarjima terminatorlarining paydo bo'lishiga olib keladi va 176 tasi konservativdir.
1-nukleotidning 183 ta almashtirishdan 9 tasi terminatorlarning paydo bo'lishiga olib keladi, 114 tasi konservativ va 60 tasi radikaldir.
2-nukleotidning 183 ta almashtirishdan 7 tasi terminatorlarning paydo bo'lishiga olib keladi, 74 tasi konservativ, 102 tasi radikaldir.

Ushbu hisob-kitoblarga asoslanib, biz konservativ almashtirishlar sonining radikal almashtirishlar soniga nisbati sifatida kodning shovqin immunitetining miqdoriy bahosini olamiz. U 364/162=2,25 ga teng

Degeneratsiyaning shovqin immunitetiga qo'shgan hissasini real baholaganda, turli turlarda o'zgarib turadigan oqsillarda aminokislotalarning paydo bo'lish chastotasini hisobga olish kerak.

Kodning shovqinga qarshi immunitetining sababi nima? Ko'pgina tadqiqotchilar bu xususiyat muqobil GKlarni tanlash natijasidir, deb hisoblashadi.

Stiven Frilend va Lourens Xurst tasodifiy bunday kodlarni yaratdilar va har yuzta muqobil koddan faqat bittasi shovqinga universal koddan kam emasligini aniqladilar.
Ushbu tadqiqotchilar DNK mutatsiyalari naqshlari va tarjima xatolaridagi haqiqiy tendentsiyalarni hisobga olish uchun qo'shimcha cheklovni kiritganlarida yanada qiziqarli fakt paydo bo'ldi. Bunday sharoitda MILLION IMKONIYATDAN FAQAT BITTA KOD kanonik koddan yaxshiroq bo'lib chiqdi.
Genetik kodning bu misli ko'rilmagan hayotiyligini eng oson tabiiy tanlanish natijasida shakllanganligi bilan izohlash mumkin. Ehtimol, biologik dunyoda bir vaqtlar ko'plab kodlar mavjud bo'lib, ularning har biri xatolarga nisbatan sezgir bo'lgan. Ular bilan yaxshiroq kurashgan organizmning omon qolish imkoniyati ko'proq edi va kanonik kod shunchaki mavjudlik uchun kurashda g'alaba qozondi. Bu taxmin juda real ko'rinadi - axir, biz muqobil kodlar haqiqatan ham mavjudligini bilamiz. Shovqinga qarshi immunitet haqida ko'proq ma'lumot olish uchun qarang: Kodlangan evolyutsiya (S. Freeland, L. Hirst "Kodlangan evolyutsiya". // Fan olamida. - 2004, № 7).

Xulosa qilib aytganda, men 20 ta kanonik aminokislotalar uchun yaratilishi mumkin bo'lgan genetik kodlar sonini hisoblashni taklif qilaman. Negadir bu raqamni hech qayerda uchratmadim. Shunday qilib, biz hosil bo'lgan GClar 20 ta aminokislotadan va kamida bitta CODON tomonidan kodlangan to'xtash signalidan iborat bo'lishi kerak.

Keling, kodonlarni qandaydir tartibda raqamlaymiz. Biz quyidagicha fikr yuritamiz. Agar bizda aniq 21 ta kodon bo'lsa, unda har bir aminokislota va to'xtash signali aynan bitta kodonni egallaydi. Bunday holda, 21 ta mumkin bo'lgan GC bo'ladi!

Agar 22 ta kodon mavjud bo'lsa, u holda qo'shimcha kodon paydo bo'ladi, u har qanday 21 sezgidan biriga ega bo'lishi mumkin va bu kodon 22 ta joyning istalgan joyida joylashgan bo'lishi mumkin, qolgan kodonlar esa 21 ta holatda bo'lgani kabi mutlaqo bir xil ma'noga ega. kodonlar. Keyin 21!x(21x22) kombinatsiyalar sonini olamiz.

Agar 23 ta kodon mavjud bo'lsa, xuddi shunday mulohaza yuritib, biz 21 ta kodonning har biri bir xil ma'noga ega ekanligini (21! variant) va ikkita kodonning har biri 21 ta turli xil ma'noga ega ekanligini bilib olamiz (21 ta kodonning RATKOR joylashuvi bilan 2 ta ma'no). Ushbu ikki kodon uchun turli pozitsiyalar soni 23x22 bo'ladi. 23 ta kodon uchun GC variantlarining umumiy soni 21!x21 2 x23x22.

Agar 24 ta kodon bo'lsa, u holda GK soni 21!x21 3 x24x23x22,...

....................................................................................................................

Agar 64 ta kodon bo'lsa, u holda mumkin bo'lgan GC soni 21!x21 43 x64!/21 bo'ladi! = 21 43 x64! ~ 9,1x10 145

Tanadagi metabolizmda yetakchi rol oqsillar va nuklein kislotalarga tegishli.
Protein moddalari barcha hayotiy hujayra tuzilmalarining asosini tashkil qiladi, g'ayrioddiy yuqori reaktivlikka ega va katalitik funktsiyalarga ega.
Nuklein kislotalar hujayraning eng muhim organi - yadro, shuningdek, sitoplazma, ribosomalar, mitoxondriyalar va boshqalarning bir qismidir Nuklein kislotalar irsiyatda, organizmning o'zgaruvchanligida va oqsil sintezida muhim, birlamchi rol o'ynaydi.

Reja sintez oqsil hujayra yadrosida saqlanadi va to'g'ridan-to'g'ri sintez yadrodan tashqarida sodir bo'ladi, shuning uchun zarur yetkazib berish xizmati kodlangan reja yadrodan sintez joyigacha. Ushbu yetkazib berish xizmati RNK molekulalari tomonidan amalga oshiriladi.

Jarayon boshlanadi yadro hujayralar: DNKning bir qismi "narvon" ochiladi va ochiladi. Buning yordamida RNK harflari DNK zanjirlaridan birining ochiq DNK harflari bilan bog'lanish hosil qiladi. Ferment RNK harflarini bir ipga birlashtirish uchun o'tkazadi. DNK harflari RNK harflariga shunday "qayta yoziladi". Yangi hosil bo'lgan RNK zanjiri ajratiladi va DNK "narvon" yana buriladi. DNKdan ma'lumotni o'qish va uni RNK matritsasi yordamida sintez qilish jarayoni deyiladi transkripsiya , va sintezlangan RNK xabarchi yoki deyiladi mRNK .

Keyingi o'zgarishlardan so'ng, ushbu turdagi kodlangan mRNK tayyor. mRNK yadrodan chiqadi va oqsil sintezi joyiga boradi, u erda mRNK harflari deşifr qilinadi. Uchta i-RNK harflarining har bir to'plami o'ziga xos aminokislotalarni ifodalovchi "harf" ni tashkil qiladi.

RNKning yana bir turi bu aminokislotani topib, uni ferment yordamida ushlaydi va oqsil sintezi joyiga yetkazadi. Bu RNK transfer RNK yoki t-RNK deb ataladi. mRNK xabari o'qilishi va tarjima qilinishi bilan aminokislotalar zanjiri o'sadi. Bu zanjir buralib, o‘ziga xos shaklga ega bo‘lib, bir turdagi oqsilni hosil qiladi. Hatto oqsillarni katlama jarayoni ham ajoyib: hamma narsani hisoblash uchun kompyuter kerak variantlari 100 ta aminokislotadan tashkil topgan oʻrtacha kattalikdagi oqsilni katlama 1027 (!) yil davom etadi. Va organizmda 20 ta aminokislotadan iborat zanjir hosil qilish uchun bir soniyadan ko'proq vaqt kerak bo'lmaydi va bu jarayon tananing barcha hujayralarida doimiy ravishda sodir bo'ladi.

Genlar, genetik kod va uning xossalari.

Yer yuzida 7 milliardga yaqin odam yashaydi. 25-30 million juft bir xil egizaklardan tashqari, genetik jihatdan hamma odamlar har xil : har bir inson o'ziga xosdir, o'ziga xos irsiy xususiyatlar, xarakter xususiyatlari, qobiliyatlari va temperamentiga ega.

Bu farqlar tushuntiriladi genotiplardagi farqlar- organizm genlari to'plami; Har biri o'ziga xosdir. Muayyan organizmning genetik xususiyatlari mujassamlangan oqsillarda - shuning uchun bir odam oqsilining tuzilishi boshqa odamning oqsilidan juda oz bo'lsa-da farq qiladi.

Bu degani emas Ikkita odamda bir xil oqsillar mavjud emas. Xuddi shu funktsiyalarni bajaradigan oqsillar bir xil bo'lishi mumkin yoki bir-biridan bir yoki ikkita aminokislota bilan ozgina farq qilishi mumkin. Lekin mavjud emas Yerda barcha oqsillari bo'lgan odamlar (bir xil egizaklar bundan mustasno). bir xil .

Proteinning asosiy tuzilishi haqida ma'lumot DNK molekulasining bir qismidagi nukleotidlar ketma-ketligi sifatida kodlangan, gen – organizmning irsiy axborot birligi. Har bir DNK molekulasida ko'plab genlar mavjud. Uni organizmning barcha genlarining yig'indisi tashkil qiladi genotip . Shunday qilib,

Gen - bu DNKning alohida bo'limiga mos keladigan organizmning irsiy ma'lumotlar birligi

Irsiy ma'lumotni kodlash yordamida amalga oshiriladi genetik kod , bu barcha organizmlar uchun universal bo'lib, faqat genlarni hosil qiluvchi va o'ziga xos organizmlarning oqsillarini kodlaydigan nukleotidlarning almashinishida farqlanadi.

Genetik kod DNK nukleotidlarining har xil ketma-ketlikda (AAT, HCA, ACG, THC va boshqalar) birlashtirilgan tripletlari (uchliklari) dan iborat bo'lib, ularning har biri o'ziga xos aminokislotalarni (polipeptid zanjiriga o'rnatiladi) kodlaydi.

Aslida kod hisobga oladi mRNK molekulasidagi nukleotidlar ketma-ketligi , chunki u DNKdan ma'lumotni olib tashlaydi (jarayon transkripsiyalar ) va uni sintezlangan oqsillar molekulalaridagi aminokislotalar ketma-ketligiga aylantiradi (jarayon eshittirishlar ).
mRNK tarkibiga A-C-G-U nukleotidlari kiradi, ularning tripletlari deyiladi. kodonlar : i-RNKdagi DNK CGT dagi triplet GCA tripletiga, triplet DNK AAG esa triplet UUC ga aylanadi. Aynan mRNK kodonlari genetik kod yozuvda aks ettirilgan.

Shunday qilib, genetik kod - nuklein kislota molekulalarida nukleotidlar ketma-ketligi ko'rinishidagi irsiy ma'lumotlarni qayd qilish uchun yagona tizim. . Genetik kod azotli asoslar bilan ajralib turadigan faqat to'rtta harf-nukleotiddan iborat alifbodan foydalanishga asoslangan: A, T, G, C.

Genetik kodning asosiy xususiyatlari:

1. Genetik kod uchlik. Triplet (kodon) - bitta aminokislotalarni kodlaydigan uchta nukleotidlar ketma-ketligi. Proteinlar 20 ta aminokislotadan iborat bo'lganligi sababli, ularning har birini bitta nukleotid bilan kodlash mumkin emasligi aniq. DNKda faqat to'rt turdagi nukleotidlar mavjud bo'lganligi sababli, bu holda 16 ta aminokislotalar kodlanmagan holda qoladi.). Aminokislotalarni kodlash uchun ikkita nukleotid ham etarli emas, chunki bu holda faqat 16 ta aminokislotani kodlash mumkin. Bu bitta aminokislotani kodlaydigan nukleotidlarning eng kichik soni kamida uchta bo'lishi kerakligini anglatadi. Bunday holda, mumkin bo'lgan nukleotid tripletlari soni 43 = 64 ni tashkil qiladi.

2. Ortiqchalik (degeneratsiya) Kod uning triplet tabiatining natijasidir va bitta aminokislota bir nechta tripletlar bilan kodlanishi mumkinligini anglatadi (chunki 20 ta aminokislota va 64 ta triplet mavjud), faqat bitta triplet bilan kodlangan metionin va triptofan bundan mustasno. Bundan tashqari, ba'zi tripletlar o'ziga xos funktsiyalarni bajaradilar: mRNK molekulasida uchlik UAA, UAG, UGA to'xtash kodonlari, ya'ni. STOP-polipeptid zanjiri sintezini to'xtatuvchi signallar. DNK zanjirining boshida joylashgan metioninga (AUG) mos keladigan triplet aminokislotalarni kodlamaydi, lekin o'qishni boshlash (hayajonli) funktsiyasini bajaradi.

3. Aniqlik kod - ortiqcha bilan bir vaqtda, kod xususiyatga ega noaniqlik : har bir kodon faqat mos keladi bitta ma'lum bir aminokislota.

4. Kollinearlik kod, ya'ni. gendagi nukleotidlar ketma-ketligi aynan oqsildagi aminokislotalarning ketma-ketligiga mos keladi.

5. Genetik kod bir-birining ustiga chiqmaydigan va ixcham , ya'ni "tinish belgilari" ni o'z ichiga olmaydi. Bu shuni anglatadiki, o'qish jarayoni ustunlar (uchlik) bir-birining ustiga tushishiga yo'l qo'ymaydi va ma'lum bir kodondan boshlab, o'qish doimiy ravishda, uchlikdan keyin uch martagacha davom etadi. STOP-signallar ( kodonlarni to'xtatish).

6. Genetik kod universal , ya'ni barcha organizmlarning yadro genlari, bu organizmlarning tashkiliy darajasi va tizimli holatidan qat'i nazar, oqsillar haqidagi ma'lumotlarni bir xil tarzda kodlaydi.

Mavjud genetik kod jadvallari shifrni ochish uchun kodonlar mRNK va oqsil molekulalarining zanjirlarini qurish.

Matritsa sintez reaksiyalari.

Jonsiz tabiatda noma'lum reaktsiyalar tirik tizimlarda sodir bo'ladi - matritsa sintez reaktsiyalari.

"matritsa" atamasi texnologiyada ular tangalar, medallar va tipografik shriftlarni quyish uchun ishlatiladigan qolipni belgilaydilar: qotib qolgan metall quyish uchun ishlatiladigan qolipning barcha tafsilotlarini aniq takrorlaydi. Matritsa sintezi matritsaga quyishga o'xshaydi: yangi molekulalar mavjud molekulalar tuzilishida belgilangan rejaga mos ravishda sintezlanadi.

Matritsa printsipi yotadi asosiyda hujayraning eng muhim sintetik reaktsiyalari, masalan, nuklein kislotalar va oqsillar sintezi. Bu reaksiyalar sintez qilingan polimerlardagi monomer birliklarining aniq, qat'iy o'ziga xos ketma-ketligini ta'minlaydi.

Bu erda yo'naltiruvchi harakatlar olib borilmoqda. monomerlarni ma'lum bir joyga tortib olish hujayralar - reaktsiya sodir bo'ladigan matritsa bo'lib xizmat qiladigan molekulalarga. Agar bunday reaktsiyalar molekulalarning tasodifiy to'qnashuvi natijasida sodir bo'lsa, ular cheksiz sekinlik bilan boradi. Shablon printsipiga asoslangan murakkab molekulalarning sintezi tez va aniq amalga oshiriladi. Matritsaning roli nuklein kislotalarning makromolekulalari matritsa reaktsiyalarida o'ynaydi DNK yoki RNK .

Monomerik molekulalar polimer sintez qilinadigan - nukleotidlar yoki aminokislotalar - komplementarlik printsipiga muvofiq, matritsada qat'iy belgilangan, belgilangan tartibda joylashadi va mahkamlanadi.

Keyin sodir bo'ladi monomer birliklarining polimer zanjiriga "o'zaro bog'lanishi", va tayyor polimer matritsadan chiqariladi.

Bundan keyin matritsa tayyor yangi polimer molekulasining yig'ilishiga. Ma'lum bir qolipga faqat bitta tanga yoki bitta harf quyish mumkin bo'lganidek, ma'lum bir matritsa molekulasida faqat bitta polimerni "yig'ish" mumkinligi aniq.

Matritsali reaksiya turi- tirik tizimlar kimyosining o'ziga xos xususiyati. Ular barcha tirik mavjudotlarning asosiy xususiyati - uning o'z turini ko'paytirish qobiliyatining asosidir.

Shablon sintez reaktsiyalari

1. DNK replikatsiyasi - replikatsiya (lotincha replicatio - yangilanish) - asosiy DNK molekulasi matritsasida dezoksiribonuklein kislotaning qiz molekulasini sintez qilish jarayoni. Ona hujayraning keyingi bo'linishi paytida har bir qiz hujayra dastlabki ona hujayraning DNKsi bilan bir xil bo'lgan DNK molekulasining bitta nusxasini oladi. Bu jarayon genetik ma'lumotlarning nasldan naslga to'g'ri o'tishini ta'minlaydi. DNK replikatsiyasi 15-20 xil oqsillardan tashkil topgan murakkab ferment kompleksi tomonidan amalga oshiriladi. javob beruvchi . Sintez uchun material hujayralar sitoplazmasida mavjud bo'lgan erkin nukleotidlardir. Replikatsiyaning biologik ma'nosi irsiy ma'lumotni ona molekulasidan qiz molekulalarga to'g'ri o'tkazishda yotadi, bu odatda somatik hujayralarning bo'linishi paytida sodir bo'ladi.

DNK molekulasi bir-birini to'ldiruvchi ikkita zanjirdan iborat. Bu zanjirlar fermentlar tomonidan uzilishi mumkin bo'lgan zaif vodorod aloqalari bilan birlashtiriladi. DNK molekulasi o'z-o'zini ko'paytirish (replikatsiya) qobiliyatiga ega va molekulaning har bir eski yarmida yangi yarmi sintezlanadi.
Bundan tashqari, mRNK molekulasi DNK molekulasida sintezlanishi mumkin, keyinchalik u DNKdan olingan ma'lumotni oqsil sintezi joyiga o'tkazadi.

Axborotni uzatish va oqsil sintezi bosmaxonadagi bosmaxonaning ishlashi bilan taqqoslanadigan matritsa printsipiga muvofiq amalga oshiriladi. DNKdan olingan ma'lumotlar ko'p marta ko'chiriladi. Agar nusxa ko'chirishda xatolar yuzaga kelsa, ular keyingi barcha nusxalarda takrorlanadi.

To'g'ri, DNK molekulasi bilan ma'lumotni nusxalashda ba'zi xatolar tuzatilishi mumkin - xatolarni bartaraf etish jarayoni deyiladi. kompensatsiya. Axborot uzatish jarayonidagi reaktsiyalarning birinchisi DNK molekulasining replikatsiyasi va yangi DNK zanjirlarining sintezidir.

2. Transkripsiya (lotincha transscriptio - qayta yozish) - barcha tirik hujayralarda uchraydigan DNK dan shablon sifatida foydalangan holda RNK sintezi jarayoni. Boshqacha qilib aytganda, bu genetik ma'lumotni DNKdan RNKga o'tkazishdir.

Transkripsiya DNKga bog'liq bo'lgan RNK polimeraza fermenti tomonidan katalizlanadi. RNK polimeraza DNK molekulasi bo'ylab 3" → 5" yo'nalishda harakat qiladi. Transkripsiya bosqichlardan iborat boshlanishi, cho'zilishi va tugashi . Transkripsiya birligi operon bo'lib, DNK molekulasining fragmentidan iborat. promouter, transkripsiyalangan qism va terminator . mRNK bitta zanjirdan iborat bo'lib, mRNK molekulasi sintezining boshlanishi va oxirini faollashtiruvchi ferment ishtirokida komplementarlik qoidasiga muvofiq DNKda sintezlanadi.

Tayyor mRNK molekulasi sitoplazmaga ribosomalarga kiradi, bu erda polipeptid zanjirlarining sintezi sodir bo'ladi.

3. Translyatsiya (latdan. tarjima- ko'chirish, harakat) - ribosoma tomonidan amalga oshiriladigan ma'lumot (xabarchi) RNK (mRNK, mRNK) matritsasidagi aminokislotalardan oqsil sintezi jarayoni. Boshqacha qilib aytganda, bu mRNK nukleotidlari ketma-ketligidagi ma'lumotlarni polipeptiddagi aminokislotalar ketma-ketligiga o'tkazish jarayonidir.

4. Teskari transkripsiya bir zanjirli RNK ma'lumotlari asosida ikki zanjirli DNKni hosil qilish jarayonidir. Bu jarayon teskari transkripsiya deb ataladi, chunki genetik ma'lumotni uzatish transkripsiyaga nisbatan "teskari" yo'nalishda sodir bo'ladi. Teskari transkripsiya g'oyasi dastlab juda mashhur emas edi, chunki u DNK RNKga transkripsiya qilinadi va keyin oqsillarga aylanadi, deb taxmin qilingan molekulyar biologiyaning markaziy dogmasiga zid edi.

Biroq, 1970 yilda Temin va Baltimor mustaqil ravishda ferment deb nomlangan fermentni topdilar teskari transkriptaza (revertaza) , va teskari transkripsiya imkoniyati nihoyat tasdiqlandi. 1975 yilda Temin va Baltimor fiziologiya yoki tibbiyot bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lishdi. Ba'zi viruslar (masalan, OIV infektsiyasini keltirib chiqaradigan odamning immunitet tanqisligi virusi) RNKni DNKga transkripsiya qilish qobiliyatiga ega. OIV DNKga integratsiyalangan RNK genomiga ega. Natijada, virusning DNKsi mezbon hujayraning genomi bilan birlashtirilishi mumkin. RNK dan DNK sintezi uchun mas'ul bo'lgan asosiy ferment deyiladi teskari. Teskari funktsiyalardan biri yaratishdir komplementar DNK (cDNK) virus genomidan. Bog'langan ribonukleaza fermenti RNKni parchalaydi va teskari ferment DNK qo'sh spiralidan cDNKni sintez qiladi. cDNK mezbon hujayra genomiga integraza orqali integratsiyalangan. Natija mezbon hujayra tomonidan virus oqsillarini sintezi, ular yangi viruslarni hosil qiladi. OIV bo'lsa, T-limfotsitlarning apoptozi (hujayra o'limi) ham dasturlashtirilgan. Boshqa hollarda hujayra viruslarning tarqatuvchisi bo'lib qolishi mumkin.

Protein biosintezi jarayonida matritsa reaktsiyalarining ketma-ketligini diagramma shaklida tasvirlash mumkin.

Shunday qilib, oqsil biosintezi- bu plastik almashinuv turlaridan biri bo'lib, uning davomida DNK genlarida kodlangan irsiy ma'lumot oqsil molekulalarida aminokislotalarning ma'lum bir ketma-ketligida amalga oshiriladi.

Protein molekulalari asosan polipeptid zanjirlari individual aminokislotalardan tashkil topgan. Ammo aminokislotalar o'z-o'zidan bir-biri bilan birlasha oladigan darajada faol emas. Shuning uchun, ular bir-biri bilan qo'shilib, oqsil molekulasini hosil qilishdan oldin, aminokislotalar kerak faollashtirish . Ushbu faollashuv maxsus fermentlar ta'sirida sodir bo'ladi.

Faollashuv natijasida aminokislota labil bo'ladi va xuddi shu ferment ta'sirida t- bilan bog'lanadi. RNK. Har bir aminokislota qat'iy o'ziga xos t-ga mos keladi. RNK, "uning" aminokislotasini topadigan va transferlar ribosomaga kiradi.

Binobarin, har xil faollashtirilgan aminokislotalar o'zlari bilan birlashtirilgan T- RNK. Ribosoma shunga o'xshash konveyer unga berilgan turli xil aminokislotalardan oqsil zanjirini yig'ish.

O'zining aminokislotasi "o'tirgan" t-RNK bilan bir vaqtda, " signal"yadro tarkibidagi DNKdan. Ushbu signalga muvofiq ribosomada u yoki bu oqsil sintezlanadi.

DNKning oqsil sinteziga yo'naltiruvchi ta'siri to'g'ridan-to'g'ri emas, balki maxsus vositachi yordamida amalga oshiriladi - matritsa yoki xabarchi RNK (m-RNK yoki mRNK), qaysi yadroga sintezlanadi e DNK ta'sirida, shuning uchun uning tarkibi DNK tarkibini aks ettiradi. RNK molekulasi DNK shaklidagi quymaga o'xshaydi. Sintezlangan mRNK ribosomaga kiradi va uni xuddi shu tuzilishga o'tkazadi. reja- ribosomaga kiradigan faollashgan aminokislotalar ma'lum bir oqsil sintezlanishi uchun qanday tartibda bir-biri bilan birlashishi kerak? Aks holda, DNKda kodlangan genetik ma'lumot mRNKga, keyin esa oqsilga o'tadi.

mRNK molekulasi ribosomaga kiradi va tikuvlar uni. Uning hozirgi vaqtda ribosomada joylashgan segmenti aniqlanadi kodon (uchlik), tizimli ravishda unga o'xshash bo'lganlar bilan butunlay o'ziga xos tarzda o'zaro ta'sir qiladi uchlik (antikodon) aminokislotalarni ribosomaga olib kelgan transfer RNKda.

Transfer RNK aminokislotalar bilan mRNKning o'ziga xos kodoniga mos keladi va bog‘laydi u bilan; mRNKning keyingi, qo'shni bo'limiga boshqa aminokislotali boshqa tRNK qo'shiladi va shunga o'xshash i-RNKning butun zanjiri o'qilguncha, barcha aminokislotalar tegishli tartibda qaytarilgunga qadar, oqsil molekulasini hosil qilguncha davom etadi. Va aminokislotalarni polipeptid zanjirining ma'lum bir qismiga etkazib beradigan tRNK, aminokislotadan ozod qilinadi va ribosomadan chiqadi.

Keyin yana sitoplazmada kerakli aminokislota unga qo'shilib, yana ribosomaga o'tishi mumkin. Oqsil sintezi jarayonida bir vaqtda bir emas, bir nechta ribosomalar - poliribosomalar ishtirok etadi.

Genetik ma'lumotni uzatishning asosiy bosqichlari:

1. mRNK uchun shablon sifatida DNKda sintez (transkripsiya)
2. mRNK tarkibidagi dasturga muvofiq ribosomalarda polipeptid zanjirining sintezi (tarjima) .

Bosqichlar barcha tirik mavjudotlar uchun universaldir, lekin bu jarayonlarning vaqtinchalik va fazoviy munosabatlari pro- va eukariotlarda farqlanadi.

U prokaryot transkripsiya va translatsiya bir vaqtning o'zida sodir bo'lishi mumkin, chunki DNK sitoplazmada joylashgan. U eukariotlar transkripsiya va translatsiya makon va vaqt bo'yicha qat'iy ravishda ajratiladi: yadroda turli RNKlarning sintezi sodir bo'ladi, shundan so'ng RNK molekulalari yadro membranasidan o'tib yadrodan chiqib ketishi kerak. Keyin RNK sitoplazmada oqsil sintezi joyiga ko'chiriladi.

Turli organizmlarning genetik kodi ba'zi umumiy xususiyatlarga ega:
1) Uchlik. Har qanday ma'lumotni, shu jumladan irsiy ma'lumotni yozib olish uchun elementi harf yoki belgi bo'lgan ma'lum bir shifr qo'llaniladi. Bunday belgilar to'plami alifboni tashkil qiladi. Shaxsiy xabarlar kod guruhlari yoki kodonlar deb ataladigan belgilar kombinatsiyasi bilan yoziladi. Faqat ikkita belgidan iborat taniqli alifbo - bu Morze alifbosi. DNKda 4 ta harf bor - azotli asoslar (A, G, T, C) nomlarining birinchi harflari, ya'ni genetik alifbo faqat 4 ta belgidan iborat. Kod guruhi yoki genetik kodning so'zi nima? 20 ta asosiy aminokislotalar ma'lum bo'lib, ularning mazmuni genetik kod bilan yozilishi kerak, ya'ni 4 ta harf 20 ta kodli so'zni berishi kerak. Aytaylik, so'z bitta belgidan iborat, keyin biz faqat 4 ta kod guruhini olamiz. Agar so'z ikkita belgidan iborat bo'lsa, unda atigi 16 ta bunday guruh bo'ladi va bu 20 ta aminokislotalarni kodlash uchun etarli emas. Shuning uchun kod so'zi kamida 3 ta nukleotidni o'z ichiga olishi kerak, bu 64 (43) kombinatsiyani beradi. Ushbu uchlik birikmalar soni barcha aminokislotalarni kodlash uchun etarli. Shunday qilib, genetik kodning kodoni nukleotidlarning uchligidir.
2) Degeneratsiya (ortiqchalik) genetik kodning xususiyati bo'lib, u bir tomondan ortiqcha uchliklarni, ya'ni sinonimlarni, boshqa tomondan esa "ma'nosiz" uchlikni o'z ichiga oladi. Kod 64 ta kombinatsiyani o'z ichiga olganligi va faqat 20 ta aminokislota kodlanganligi sababli, ba'zi aminokislotalar bir nechta tripletlar bilan kodlangan (arginin, serin, leysin - oltita; valin, prolin, alanin, glisin, treonin - to'rtta; izolösin - uchta; fenilalanin, tirozin, histidin, lizin, asparagin, glutamin, sistein, aspartik va glutamik kislotalar - ikkita; metionin va triptofan - bitta triplet). Ba'zi kod guruhlari (UAA, UAG, UGA) umuman semantik yukni ko'tarmaydi, ya'ni ular "ma'nosiz" uchlikdir. "Ma'nosiz" yoki bema'nilik, kodonlar zanjir terminatorlari - genetik matndagi tinish belgilari - oqsil zanjiri sintezining tugashi uchun signal bo'lib xizmat qiladi. Ushbu kodning ortiqchaligi genetik ma'lumotni uzatish ishonchliligini oshirish uchun katta ahamiyatga ega.
3) Bir-birining ustiga chiqmaslik. Kod uchliklari hech qachon bir-biriga mos kelmaydi, ya'ni ular doimo birga efirga uzatiladi. DNK molekulasidan ma'lumotni o'qiyotganda, bir tripletning azotli asosini boshqa tripletning asoslari bilan birgalikda ishlatish mumkin emas.
4) noaniqlik. Xuddi shu triplet bir nechta kislotaga to'g'ri keladigan holatlar yo'q.
5) Gen ichida ajratuvchi belgilarning yo'qligi. Genetik kod ma'lum bir joydan vergulsiz o'qiladi.
6) Ko'p qirralilik. Turli turdagi tirik organizmlarda (viruslar, bakteriyalar, o'simliklar, zamburug'lar va hayvonlar) bir xil tripletlar bir xil aminokislotalarni kodlaydi.
7) Turlarning o'ziga xosligi. DNK zanjiridagi azotli asoslarning soni va ketma-ketligi organizmdan organizmga farq qiladi.

Bugungi kunda barcha tirik organizmlarning hayot dasturi DNK molekulasida yozilganligi hech kimga sir emas. DNK molekulasini tasavvur qilishning eng oson yo'li uzun narvon kabidir. Ushbu zinapoyaning vertikal ustunlari shakar, kislorod va fosfor molekulalaridan iborat. Molekuladagi barcha muhim operatsion ma'lumotlar zinapoyaning zinapoyalariga yozilgan - ular ikkita molekuladan iborat bo'lib, ularning har biri vertikal postlardan biriga biriktirilgan. Bu molekulalar - azotli asoslar - adenin, guanin, timin va sitozin deb ataladi, lekin ular odatda oddiygina A, G, T va C harflari bilan belgilanadi. Bu molekulalarning shakli ularga bog'lanishni - to'liq narvonlarni - hosil qilish imkonini beradi. faqat ma'lum bir turdagi. Bular A va T asoslari va G va C asoslari orasidagi bog'lanishdir (shunday qilib hosil qilingan juftlik deyiladi. "asosiy juftlik"). DNK molekulasida boshqa turdagi bog'lanishlar bo'lishi mumkin emas.

DNK molekulasining bir zanjiri bo'ylab zinapoyadan pastga tushsangiz, siz asoslar ketma-ketligini olasiz. Hujayradagi kimyoviy reaktsiyalar oqimini va, demak, ushbu DNKga ega bo'lgan organizmning xususiyatlarini aniqlaydigan asoslar ketma-ketligi ko'rinishidagi ushbu xabar. Molekulyar biologiyaning markaziy dogmasiga ko'ra, DNK molekulasi oqsillar haqidagi ma'lumotlarni kodlaydi, ular o'z navbatida fermentlar vazifasini bajaradi ( sm. Katalizatorlar va fermentlar) tirik organizmlardagi barcha kimyoviy reaksiyalarni tartibga soladi.

DNK molekulasidagi asos juftlari ketma-ketligi va oqsil fermentlarini tashkil etuvchi aminokislotalar ketma-ketligi o'rtasidagi qat'iy muvofiqlik genetik kod deb ataladi. Genetik kod DNKning ikki zanjirli tuzilishi topilgandan so'ng ko'p o'tmay shifrlangan. Yangi kashf qilingan molekula ekanligi ma'lum edi axborot, yoki matritsa RNK (mRNK yoki mRNK) DNKda yozilgan ma'lumotlarni olib yuradi. Vashington yaqinidagi Bethesda shahridagi Milliy Sog'liqni saqlash instituti biokimyogarlari Marshall V. Nirenberg va J. Geynrix Matthei genetik kodni aniqlashga olib keladigan birinchi tajribalarni o'tkazdilar.

Ular faqat takrorlanuvchi azotli asos urasildan tashkil topgan sun'iy mRNK molekulalarini sintez qilishdan boshlandi (bu timinning analogi "T" va DNK molekulasidan faqat adenin "A" bilan bog'lanish hosil qiladi). Ular ushbu mRNKlarni aminokislotalar aralashmasi bo'lgan probirkalarga qo'shdilar va har bir naychada aminokislotalardan faqat bittasi radioaktiv yorliq bilan belgilandi. Tadqiqotchilar ular sun'iy ravishda sintez qilgan mRNK yorliqli fenilalanin aminokislotasini o'z ichiga olgan bitta probirkada oqsil hosil bo'lishini boshlaganini aniqladilar. Shunday qilib, ular mRNK molekulasidagi “—U—U—U—” ketma-ketligi (demak, DNK molekulasidagi “—A—A—A—” ekvivalent ketma-ketligi) faqat aminokislotadan tashkil topgan oqsilni kodlashini aniqladilar. fenilalanin. Bu genetik kodni dekodlash yo'lidagi birinchi qadam edi.

Bugungi kunda DNK molekulasining uchta asosiy juftligi ma'lum (bu triplet deyiladi kodon) oqsildagi bitta aminokislota uchun kod. Yuqorida ta'riflanganlarga o'xshash tajribalarni amalga oshirib, genetiklar oxir-oqibat 64 ta mumkin bo'lgan kodonlarning har biri ma'lum bir aminokislotaga to'g'ri keladigan butun genetik kodni hal qilishdi.

Ilgari biz nukleotidlar Yerda hayotning paydo bo'lishi uchun muhim xususiyatga ega ekanligini ta'kidlagan edik - eritmada bitta polinukleotid zanjiri mavjud bo'lganda, ikkinchi (parallel) zanjirning hosil bo'lish jarayoni o'z-o'zidan sodir bo'ladi. . Ikkala zanjirdagi nukleotidlarning bir xil soni va ularning kimyoviy yaqinligi bu turdagi reaktsiyani amalga oshirish uchun ajralmas shartdir. Biroq, oqsil sintezi jarayonida, mRNKdan olingan ma'lumotlar oqsil tuzilishiga kiritilganda, komplementarlik printsipiga rioya qilish haqida gap bo'lishi mumkin emas. Buning sababi shundaki, mRNKda va sintez qilingan oqsilda nafaqat monomerlar soni har xil, balki ular o'rtasida strukturaviy o'xshashlik (bir tomondan nukleotidlar, ikkinchi tomondan aminokislotalar) mavjud emas. ). Ko'rinib turibdiki, bu holda polinukleotiddan polipeptid tuzilishiga ma'lumotni to'g'ri tarjima qilishning yangi tamoyilini yaratish zarurati tug'iladi. Evolyutsiyada bunday tamoyil yaratilgan va uning asosi genetik kod edi.

Genetik kod - bu DNK yoki RNKdagi nukleotidlar ketma-ketliklarining ma'lum bir almashinishiga asoslangan, oqsildagi aminokislotalarga mos keladigan kodonlarni hosil qiluvchi nuklein kislota molekulalarida irsiy ma'lumotni qayd qilish tizimi.

Genetik kod bir nechta xususiyatlarga ega.

Uchlik.

Degeneratsiya yoki ortiqchalik.

Aniqlik.

Polarlik.

Bir-biriga mos kelmaslik.

Kompaktlik.

Ko'p qirralilik.

Shuni ta'kidlash kerakki, ba'zi mualliflar kodga kiritilgan nukleotidlarning kimyoviy xususiyatlari yoki organizm oqsillarida alohida aminokislotalarning paydo bo'lish chastotasi va boshqalar bilan bog'liq kodning boshqa xususiyatlarini ham taklif qilishadi. Biroq, bu xususiyatlar yuqorida sanab o'tilganlardan kelib chiqadi, shuning uchun biz ularni o'sha erda ko'rib chiqamiz.

A. Uchlik. Genetik kod, ko'plab murakkab tashkil etilgan tizimlar kabi, eng kichik strukturaviy va eng kichik funktsional birlikka ega. Triplet genetik kodning eng kichik tarkibiy birligidir. U uchta nukleotiddan iborat. Kodon genetik kodning eng kichik funktsional birligidir. Odatda, mRNKning tripletlari kodonlar deb ataladi. Genetik kodda kodon bir nechta funktsiyalarni bajaradi. Birinchidan, uning asosiy vazifasi bitta aminokislotani kodlashidir. Ikkinchidan, kodon aminokislotalarni kodlamasligi mumkin, ammo bu holda u boshqa funktsiyani bajaradi (pastga qarang). Ta'rifdan ko'rinib turibdiki, triplet xarakterlovchi tushunchadir boshlang'ich strukturaviy birlik genetik kod (uch nukleotid). Kodon - xarakterlaydi elementar semantik birlik genom - uchta nukleotid bitta aminokislotaning polipeptid zanjiriga biriktirilishini aniqlaydi.

Elementar strukturaviy birlik dastlab nazariy jihatdan shifrlangan, keyin esa uning mavjudligi eksperimental tarzda tasdiqlangan. Haqiqatan ham, 20 ta aminokislotalarni bir yoki ikkita nukleotid bilan kodlash mumkin emas, chunki oxirgilardan faqat 4 tasi bor.To'rtta nukleotiddan uchtasi 4 3 = 64 ta variantni beradi, bu tirik organizmlarda mavjud bo'lgan aminokislotalar sonini qoplaydi (1-jadvalga qarang).

Jadvalda keltirilgan 64 ta nukleotid birikmasi ikkita xususiyatga ega. Birinchidan, 64 ta triplet variantlardan faqat 61 tasi kodon va har qanday aminokislotalarni kodlaydi, ular deyiladi. sezuvchi kodonlar. Uchta uchlik kodlanmaydi

1-jadval.

Messenger RNK kodonlari va tegishli aminokislotalar

aminokislotalar a - translatsiyaning tugashini ko'rsatuvchi to'xtash signallari. Bunday uchta uchlik bor - UAA, UAG, UGA, ular "ma'nosiz" (bema'nilik kodonlari) deb ham ataladi. Tripletdagi bir nukleotidni boshqasiga almashtirish bilan bog'liq bo'lgan mutatsiya natijasida his kodonidan bema'ni kodon paydo bo'lishi mumkin. Ushbu turdagi mutatsiya deyiladi bema'ni mutatsiya. Agar bunday to'xtash signali gen ichida (uning axborot qismida) hosil bo'lsa, u holda bu joyda protein sintezi paytida jarayon doimiy ravishda to'xtatiladi - oqsilning faqat birinchi (to'xtash signalidan oldin) qismi sintezlanadi. Ushbu patologiyaga ega bo'lgan odam oqsil etishmasligini boshdan kechiradi va bu etishmovchilik bilan bog'liq alomatlar paydo bo'ladi. Masalan, bunday mutatsiya gemoglobin beta zanjirini kodlovchi genda aniqlangan. Qisqartirilgan faol bo'lmagan gemoglobin zanjiri sintezlanadi, u tezda yo'q qilinadi. Natijada, beta zanjiridan mahrum bo'lgan gemoglobin molekulasi hosil bo'ladi. Bunday molekulaning o'z vazifalarini to'liq bajarishi dargumon. Gemolitik anemiya sifatida rivojlanadigan jiddiy kasallik (beta-nol talassemiya, yunoncha "Talas" so'zidan - O'rta er dengizi, bu kasallik birinchi marta kashf etilgan).

To'xtash kodonlarining ta'sir qilish mexanizmi hissiy kodonlarning ta'sir qilish mexanizmidan farq qiladi. Bu aminokislotalarni kodlaydigan barcha kodonlar uchun mos keladigan tRNKlar topilganligidan kelib chiqadi. Bema'ni kodonlar uchun tRNK topilmadi. Binobarin, tRNK oqsil sintezini to'xtatish jarayonida ishtirok etmaydi.

KodonAVG (ba'zan bakteriyalarda GUG) nafaqat metionin va valin aminokislotalarini kodlaydi, balkieshittirish tashabbuskori .

b. Degeneratsiya yoki ortiqchalik.

64 ta uchlikdan 61 tasi 20 ta aminokislotalarni kodlaydi. Aminokislotalar sonidan uch baravar ko'pligi ma'lumot uzatishda ikkita kodlash variantidan foydalanish mumkinligini ko'rsatadi. Birinchidan, 20 ta aminokislotalarni kodlashda 64 ta kodonning hammasi ham ishtirok eta olmaydi, faqat 20 ta, ikkinchidan, aminokislotalarni bir nechta kodonlar bilan kodlash mumkin. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, tabiat oxirgi variantdan foydalangan.

Uning afzalligi aniq. Agar 64 ta variantdan faqat 20 tasi aminokislotalarni kodlashda ishtirok etgan bo'lsa, u holda 44 ta uchlik (64 tadan) kodlanmagan bo'lib qoladi, ya'ni. ma'nosiz (bema'ni kodonlar). Ilgari biz mutatsiya natijasida kodlovchi tripletni bema'ni kodonga aylantirish hujayra hayoti uchun qanchalik xavfli ekanligini ta'kidlagan edik - bu RNK polimerazasining normal ishlashini sezilarli darajada buzadi va natijada kasalliklarning rivojlanishiga olib keladi. Hozirgi vaqtda bizning genomimizdagi uchta kodon bema'nilikdir, ammo endi ma'nosiz kodonlar soni taxminan 15 baravar ko'paysa nima bo'lishini tasavvur qiling. Bunday vaziyatda oddiy kodonlarning bema'ni kodonlarga o'tishi beqiyos darajada yuqori bo'lishi aniq.

Bitta aminokislota bir nechta uchlik bilan kodlangan kod degenerativ yoki ortiqcha deb ataladi. Deyarli har bir aminokislota bir nechta kodonlarga ega. Shunday qilib, aminokislota leysin oltita uchlik - UUA, UUG, TSUU, TsUC, TsUA, TsUG bilan kodlanishi mumkin. Valin to'rtta uchlik, fenilalanin ikkita va faqat kodlangan triptofan va metionin bitta kodon bilan kodlangan. Turli xil belgilar bilan bir xil ma'lumotlarni yozib olish bilan bog'liq xususiyat deyiladi degeneratsiya.

Bitta aminokislota uchun belgilangan kodonlar soni oqsillarda aminokislotalarning paydo bo'lish chastotasi bilan yaxshi bog'liq.

Va bu, ehtimol, tasodifiy emas. Proteinda aminokislotalarning paydo bo'lish chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa, genomda ushbu aminokislotalarning kodoni qanchalik tez-tez namoyon bo'lsa, mutagen omillar ta'sirida uning shikastlanish ehtimoli shunchalik yuqori bo'ladi. Shu sababli, mutatsiyaga uchragan kodon, agar u juda degeneratsiyalangan bo'lsa, bir xil aminokislotalarni kodlash imkoniyati ko'proq ekanligi aniq. Shu nuqtai nazardan qaraganda, genetik kodning degeneratsiyasi inson genomini shikastlanishdan himoya qiluvchi mexanizmdir.

Shuni ta'kidlash kerakki, degeneratsiya atamasi molekulyar genetikada boshqa ma'noda qo'llaniladi. Shunday qilib, kodondagi ma'lumotlarning asosiy qismi dastlabki ikkita nukleotidda joylashgan bo'lib, kodonning uchinchi pozitsiyasidagi asos unchalik ahamiyatga ega emas. Ushbu hodisa "uchinchi bazaning degeneratsiyasi" deb ataladi. Oxirgi xususiyat mutatsiyalarning ta'sirini kamaytiradi. Masalan, qizil qon hujayralarining asosiy vazifasi kislorodni o'pkadan to'qimalarga va karbonat angidridni to'qimalardan o'pkaga o'tkazish ekanligi ma'lum. Bu funktsiyani nafas olish pigmenti - gemoglobin bajaradi, u eritrotsitning butun sitoplazmasini to'ldiradi. U tegishli gen tomonidan kodlangan oqsil qismi - globindan iborat. Proteindan tashqari, gemoglobin molekulasi tarkibida temir o'z ichiga olgan gem mavjud. Globin genlaridagi mutatsiyalar gemoglobinlarning turli xil variantlari paydo bo'lishiga olib keladi. Ko'pincha mutatsiyalar bilan bog'liq bir nukleotidni boshqasi bilan almashtirish va genda yangi kodon paydo bo'lishi, bu gemoglobin polipeptid zanjirida yangi aminokislotalarni kodlashi mumkin. Tripletda mutatsiya natijasida har qanday nukleotid almashtirilishi mumkin - birinchi, ikkinchi yoki uchinchi. Globin genlarining yaxlitligiga ta'sir qiluvchi bir necha yuz mutatsiyalar ma'lum. Yaqin 400 ulardan gendagi yagona nukleotidlarning almashinishi va polipeptiddagi tegishli aminokislotalarning almashinuvi bilan bog'liq. Faqat shulardan 100 almashtirish gemoglobinning beqarorligiga va engildan o'ta og'irgacha bo'lgan turli xil kasalliklarga olib keladi. 300 (taxminan 64%) almashtirish mutatsiyasi gemoglobin funktsiyasiga ta'sir qilmaydi va patologiyaga olib kelmaydi. Buning sabablaridan biri serin, leysin, prolin, arginin va boshqa ba'zi aminokislotalarni kodlovchi tripletda uchinchi nukleotidning almashinishi sinonimik kodonning paydo bo'lishiga olib keladigan yuqorida aytib o'tilgan "uchinchi asosning degeneratsiyasi" dir. bir xil aminokislotalarni kodlash. Bunday mutatsiya fenotipik tarzda o'zini namoyon qilmaydi. Aksincha, 100% hollarda birinchi yoki ikkinchi nukleotidning tripletdagi har qanday almashinuvi yangi gemoglobin variantining paydo bo'lishiga olib keladi. Ammo bu holatda ham jiddiy fenotipik buzilishlar bo'lmasligi mumkin. Buning sababi gemoglobindagi aminokislotaning fizik-kimyoviy xossalari bo'yicha birinchisiga o'xshash boshqasi bilan almashtirilishidir. Misol uchun, agar gidrofil xossaga ega bo'lgan aminokislota boshqa aminokislota bilan almashtirilsa, lekin bir xil xususiyatlarga ega.

Gemoglobin gemning temir porfirin guruhidan (kislorod va karbonat angidrid molekulalari biriktirilgan) va oqsil - globindan iborat. Katta yoshli gemoglobin (HbA) ikkita bir xil gemoglobinni o'z ichiga oladi - zanjirlar va ikkita -zanjirlar. Molekula -zanjirda 141 ta aminokislota qoldiqlari mavjud; -zanjir - 146, - Va -zanjirlar ko'p aminokislotalar qoldiqlarida farqlanadi. Har bir globin zanjirining aminokislotalar ketma-ketligi o'z geni tomonidan kodlangan. Genni kodlash -zanjir 16-xromosomaning qisqa qo'lida joylashgan; -gen - 11-xromosomaning qisqa qo'lida. Genlarni kodlashda almashtirish -birinchi yoki ikkinchi nukleotidning gemoglobin zanjiri deyarli har doim oqsilda yangi aminokislotalarning paydo bo'lishiga, gemoglobin funktsiyalarining buzilishiga va bemor uchun jiddiy oqibatlarga olib keladi. Masalan, CAU (gistidin) uchliklaridan biridagi “C” ni “Y” bilan almashtirish boshqa aminokislota - tirozinni kodlaydigan yangi uchlik UAU paydo bo'lishiga olib keladi.. Fenotipik jihatdan bu og'ir kasallikda namoyon bo'ladi.. A. 63-pozitsiyada xuddi shunday almashtirish -gistidin polipeptidining tirozinga zanjiri gemoglobinning beqarorlashishiga olib keladi. Kasallik methemoglobinemiya rivojlanadi. Mutatsiya natijasida glutamik kislotani 6-pog'onada valin bilan almashtirish -zanjir eng og'ir kasallikning sababi - o'roqsimon hujayrali anemiya. Keling, qayg'uli ro'yxatni davom ettirmaylik. Shuni ta'kidlash kerakki, dastlabki ikkita nukleotidni almashtirishda avvalgisiga o'xshash fizik-kimyoviy xususiyatlarga ega aminokislota paydo bo'lishi mumkin. Shunday qilib, glutamik kislotani (GAA) kodlovchi tripletlardan birida 2-nukleotidni almashtirish. -"U" bilan zanjir valinni kodlaydigan yangi triplet (GUA) paydo bo'lishiga olib keladi va birinchi nukleotidni "A" bilan almashtirish lizin aminokislotasini kodlaydigan AAA tripletini hosil qiladi. Glutamik kislota va lizin fizik-kimyoviy xossalari bo'yicha o'xshash - ikkalasi ham gidrofildir. Valin hidrofobik aminokislotadir. Shuning uchun gidrofil glutamik kislotani hidrofobik valin bilan almashtirish gemoglobinning xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartiradi, bu oxir-oqibat o'roqsimon hujayrali anemiya rivojlanishiga olib keladi, gidrofil glutamik kislotani gidrofil lizin bilan almashtirish esa gemoglobin funktsiyasini kamroq darajada o'zgartiradi - bemorlarda engil shakl rivojlanadi. anemiyadan. Uchinchi asosni almashtirish natijasida yangi triplet avvalgisi kabi bir xil aminokislotalarni kodlashi mumkin. Masalan, agar CAC tripletida urasil sitozin bilan almashtirilgan bo'lsa va CAC triplet paydo bo'lsa, u holda odamlarda deyarli hech qanday fenotipik o'zgarishlar aniqlanmaydi. Bu tushunarli, chunki Ikkala triplet ham bir xil aminokislota - histidinni kodlaydi.

Xulosa qilib shuni ta'kidlash joizki, genetik kodning degeneratsiyasi va uchinchi bazaning umumiy biologik nuqtai nazardan degeneratsiyasi DNK va RNKning noyob tuzilishidagi evolyutsiyaga xos bo'lgan himoya mexanizmlari hisoblanadi.

V. Aniqlik.

Har bir triplet (bema'nilikdan tashqari) faqat bitta aminokislotani kodlaydi. Shunday qilib, kodon - aminokislota yo'nalishida genetik kod bir ma'noli, aminokislota - kodon yo'nalishi bo'yicha u noaniq (degeneratsiya).

Aniq

Aminokislota kodoni

Degeneratsiya

Va bu holda, genetik kodda noaniqlik zarurati aniq. Boshqa variantda, bir xil kodonni tarjima qilganda, oqsil zanjiriga turli xil aminokislotalar kiritiladi va natijada, birlamchi tuzilmalari va funktsiyalari turlicha bo'lgan oqsillar hosil bo'ladi. Hujayra metabolizmi "bir gen - bir nechta polipeptidlar" ish rejimiga o'tadi. Bunday vaziyatda genlarning tartibga solish funktsiyasi butunlay yo'qolishi aniq.

g. Polarlik

DNK va mRNK dan ma'lumotni o'qish faqat bitta yo'nalishda sodir bo'ladi. Qutblilik yuqori tartibli tuzilmalarni (ikkinchi darajali, uchinchi darajali va boshqalarni) aniqlash uchun muhimdir. Avvalroq biz quyi tartibli tuzilmalar yuqori tartibli tuzilmalarni qanday aniqlashi haqida gapirgan edik. Sintezlangan RNK zanjiri DNK molekulasini yoki polipeptid zanjiri ribosomani tark etishi bilanoq oqsillardagi uchinchi darajali tuzilma va yuqori tartibli tuzilmalar hosil bo'ladi. RNK yoki polipeptidning erkin uchi uchinchi darajali tuzilishga ega bo'lsa, zanjirning ikkinchi uchi DNKda (agar RNK transkripsiyalangan bo'lsa) yoki ribosomada (agar polipeptid transkripsiyalangan bo'lsa) sintezlanishda davom etadi.

Shuning uchun ma'lumotni o'qishning bir yo'nalishli jarayoni (RNK va oqsil sintezi paytida) nafaqat sintez qilingan moddadagi nukleotidlar yoki aminokislotalarning ketma-ketligini aniqlash uchun, balki ikkilamchi, uchinchi darajali va boshqalarni qat'iy aniqlash uchun muhimdir. tuzilmalar.

d) bir-birining ustiga chiqmaslik.

Kod bir-biriga o'xshash yoki bir-biriga mos kelmasligi mumkin. Aksariyat organizmlar bir-birining ustiga chiqmaydigan kodga ega. Ba'zi faglarda bir-biriga o'xshash kod mavjud.

Bir-biriga yopishmaydigan kodning mohiyati shundan iboratki, bir kodonning nukleotidi bir vaqtning o'zida boshqa kodonning nukleotidi bo'la olmaydi. Agar kod bir-biriga o'xshash bo'lsa, etti nukleotidlar ketma-ketligi (GCUGCUG) bir-biriga mos kelmaydigan koddagi kabi ikkita aminokislotani (alanin-alanin) (33-rasm, A) emas, balki uchtasini (agar mavjud bo'lsa) kodlashi mumkin edi. umumiy bir nukleotid) (33-rasm, B) yoki beshta (agar ikkita nukleotid umumiy bo'lsa) (33-rasm, C ga qarang). So'nggi ikki holatda, har qanday nukleotidning mutatsiyasi ikki, uch va hokazo ketma-ketlikning buzilishiga olib keladi. aminokislotalar.

Biroq, bitta nukleotidning mutatsiyasi har doim bitta aminokislotaning polipeptid tarkibiga kirishini buzishi aniqlangan. Bu kodning bir-biriga mos kelmasligini ko'rsatadigan muhim dalil.

Buni 34-rasmda tushuntiramiz. Qalin chiziqlar bir-birining ustiga chiqmagan va bir-birining ustiga chiquvchi kod bo'lgan taqdirda aminokislotalarni kodlovchi uchliklarni ko'rsatadi. Tajribalar genetik kodning bir-biriga mos kelmasligini aniq ko'rsatdi. Tajriba tafsilotlariga kirmasdan, shuni ta'kidlaymizki, agar siz uchinchi nukleotidni nukleotidlar ketma-ketligida almashtirsangiz (34-rasmga qarang).U (yulduzcha bilan belgilangan) boshqa narsaga:

1. Bir-biriga mos kelmaydigan kod bilan ushbu ketma-ketlik bilan boshqariladigan oqsil bitta (birinchi) aminokislota o'rnini bosadi (yulduzcha bilan belgilangan).

2. A variantida bir-biriga o'xshash kod bo'lsa, ikkita (birinchi va ikkinchi) aminokislotalarda (yulduzcha bilan belgilangan) almashtirish sodir bo'ladi. B variantiga ko'ra, almashtirish uchta aminokislotaga ta'sir qiladi (yulduzcha bilan belgilangan).

Biroq, ko'plab tajribalar shuni ko'rsatdiki, DNKdagi bitta nukleotid buzilganda, oqsildagi buzilish har doim bir-biriga mos kelmaydigan kod uchun xos bo'lgan faqat bitta aminokislotaga ta'sir qiladi.

GZUGZUG GZUGZUG GZUGZUG

GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU

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

Alanin - Alanin Ala - Cis - Ley Ala - Ley - Ley - Ala - Ley

A B C

Bir-biriga mos kelmaydigan kod Bir-biriga mos keladigan kod

Guruch. 34. Genomda bir-biriga mos kelmaydigan kod mavjudligini tushuntiruvchi diagramma (matndagi tushuntirish).

Genetik kodning bir-biriga mos kelmasligi boshqa xususiyat bilan bog'liq - ma'lumotni o'qish ma'lum bir nuqtadan boshlanadi - boshlash signali. mRNKdagi bunday boshlash signali AUG metioninni kodlovchi kodondir.

Shuni ta'kidlash kerakki, odamda hali ham umumiy qoidadan chetga chiqadigan va bir-biriga mos keladigan kam sonli genlar mavjud.

e) ixchamlik.

Kodonlar orasida tinish belgilari yo'q. Boshqacha qilib aytganda, tripletlar bir-biridan, masalan, bitta ma'nosiz nukleotid bilan ajratilmaydi. Genetik kodda "tinish belgilari" yo'qligi tajribalarda isbotlangan.

va. Ko'p qirralilik.

Kod Yerda yashovchi barcha organizmlar uchun bir xil. Genetik kodning universalligi to'g'ridan-to'g'ri dalil DNK ketma-ketligini mos keladigan oqsil ketma-ketliklari bilan taqqoslash orqali olingan. Ma'lum bo'lishicha, barcha bakterial va eukaryotik genomlar bir xil kod qiymatlari to'plamidan foydalanadi. Istisnolar bor, lekin ko'p emas.

Genetik kodning universalligiga birinchi istisnolar ba'zi hayvonlar turlarining mitoxondriyalarida topilgan. Bu triptofan aminokislotasini kodlovchi UGG kodoniga o'xshash terminator kodon UGAga tegishli edi. Umumjahonlikdan boshqa kam uchraydigan og'ishlar ham topildi.

MZ. Genetik kod - DNK yoki RNKdagi nukleotidlar ketma-ketligining ma'lum bir almashinishiga asoslangan nuklein kislota molekulalarida irsiy ma'lumotni qayd qilish tizimi.

oqsil tarkibidagi aminokislotalarga mos keladi.Genetik kod bir nechta xususiyatlarga ega.