Degenerace genetického kódu: základy

Genetický kód je vyjádřena jako kodonů, systém kódování informace o struktuře proteinů, vlastní ve všech živých organismech planety. Dešifrování trvat desítky let, ale skutečnost, že existuje věda se rozumí téměř století. Univerzálnost, specifičnost, jednosměrný, a to zejména degenerace genetického kódu mají biologický význam.

Historie objevů

Problém kódování genetické informace vždy klíč v biologii. Strukturou matrice genetického kódu, věda pokročila pomaleji. Od objevení J. Watson a Crick v roce 1953. Dvojitá šroubovice struktura DNA vstoupila do fáze vyřešení struktury kódu sám, který podnítil víru v majestátu přírody. Lineární struktura proteinů a DNA se stejnou strukturou znamenal přítomnost genetického kódu, vztah mezi těmito dvěma texty, ale zachycují různé abecedy. A v případě, že je známo, abeceda proteinů, značky DNA byly předmětem studia biologie, fyziky a matematiky.

Není třeba popisovat všechny kroky v řešení této hádanky. Přímý experiment ukázal a potvrdil, že mezi DNA kodony a aminokyselin proteinu existuje jasné a konzistentní, respektive se konala v roce 1964 Charles Janowskim a S. Brenner. Dalším - při dekódování genetického kódu in vitro (in vitro) s použitím technik syntézy proteinů v bezbuněčných struktur.

Plně dešifrovat kód E. coli byla vyhlášena v roce 1966, biologové na symposiu v Cold Spring Harbor (USA). Pak jsem otevřel redundance (degenerace) genetického kódu. To znamená, že jednoduše vysvětlit.

dekódování pokračuje

Získání luštění dědičné kódovaná data se stala jednou z nejvýznamnějších událostí minulého století. V současné době, věda nadále zkoumá do hloubky mechanismy systému molekulární kódování a jeho funkcí a nadbytku znamení, co je vyjádřeno v majetku degenerace genetického kódu. Samostatná studie průmyslu - vznik a vývoj dědičného materiálu kódovacího systému. Důkazy, které spojují polynukleotidy (DNA) a polypeptidy (proteiny) dala impuls k rozvoji molekulární biologie. A to, podle pořadí, biotechnologie, bioinženýrství, objevy v chovu a pěstování rostlin.

Dogmata a pravidla

Hlavní dogma molekulární biologie - informace se přenáší z DNA, RNA, a pak se s ní na proteinu. V opačném směru přenosu je možné od RNA do DNA a RNA na jiném RNA.

Ale matrice nebo základem DNA zůstává stále. A všechny ostatní základní funkce přenosu informací - odrazem povahy převodu matrice. Zejména provedením přenosu k syntéze jiných molekul matrice, který bude reprodukce struktury genetické informace.

genetický kód

Linka kódování strukturu proteinových molekul pomocí komplementárních kodony (trojčata) nukleotidy, které se pouze 4 (adein, guanin, cytosin, thymin (uracil)), které se samovolně vede k tvorbě dalších řetězců nukleotidů. Stejný počet nukleotidů a chemické komplementarity - to je hlavní podmínkou pro takovou syntézu. Avšak tvorba kvalitních bílkovin molekuly odpovídající množství a kvalitu monomerů není (DNA nukleotidy - bílkoviny aminokyseliny). Jedná se o přírodní dědičný kód - záznamové zařízení v sekvenci nukleotidů (kodony) aminokyselinovou sekvenci proteinu.

Genetický kód má několik vlastností:

• Triplet.
• Jedinečnost.
• Orientace.
• Disjointness.
• Redundance (degenerace) genetického kódu.
• Univerzálnost.

Zde je stručný popis, se zaměřením na biologický význam.

Triplet, kontinuita a dostupnost semaforů

Každý z 61 aminokyselin, které odpovídají sémantického t (triplet) nukleotidů. Tři trojice nenesou informaci o aminokyseliny a jsou stop kodony. Každý nukleotid v řetězci je člen trojice, a neexistuje sama o sobě. Na konci a na začátku řetězce nukleotidů odpovídajících jeden protein, jsou stop kodony. Začnou nebo zastavení vysílání (syntéza proteinové molekuly).

Specifičnost a jednobodovosti disjointness

Každý kodon (triplet) kóduje pouze jednu aminokyselinu. Každý triplet je nezávislý a nepřekrývá se vedle sebe. Jeden nukleotid může patřit pouze jeden triplet v řetězci. Syntéza proteinů je vždy jen v jednom směru, který je ovládán stop kodony.

Redundance genetického kódu

Každý triplet nukleotidů kóduje jednu aminokyselinu. Celkem 64 nukleotidů, 61 z nich - kódované aminokyseliny (smysl kodonu), a tři - bezvýznamný, tedy aminokyselina nekóduje (stop kodony). Redundance (degenerace) genetického kódu, je to, že substituce mohou být provedeny v každé trojice - radikál (což vede k aminokyselinové nahrazení kyseliny) a konzervativní (aminokyseliny nemění třída). To lze snadno spočítat, že v případě, že triplet může být provedena 9 substituce (1, 2 a 3 pozice), každý nukleotid může být nahrazen 4 - 1 = 3, ostatní provedení je celkový počet možných substitucí nukleotidů bude 61 až 9 = 549.

Degenerace genetického kódu je uveden v tom, že 549 možností - to je mnohem víc, než je nutné pro zakodirovki informace o 21 aminokyselin. V tomto případě řešení náhradní 549 23 vedou k tvorbě stop kodonu, 134 + 230 substituci - jsou konzervativní substituce, a 162 - radikálů.

Pravidlo degeneraci a výjimky

Pokud dva kodony mají dvě identické první nukleotid, zbývající nukleotidy jsou prezentovány s třídou (purinové nebo pyrimidinové), informace, které nesou stejnou aminokyselinu. To je obvykle degenerace nebo redundance genetického kódu. Dvě výjimky - AUA a UGA - první kóduje methionin, i když by se isoleucinu, a druhá - stop kodon, ale bude muset kódovat tryptofan.

Význam degeneraci a všestrannost

Tyto dvě vlastnosti genetického kódu mají nejvyšší biologickou hodnotu. Všechny výše uvedené vlastnosti jsou charakteristické genetické informace všech forem živých organismů na naší planetě je.

Degenerace genetického kódu je adaptivní hodnotu, jako opakované zdvojení kódu jedné aminokyseliny. Navíc, to znamená významné snížení (degenerace) třetího nukleotidu v kodonu. Takové provedení minimalizuje mutační léze v DNA, které zahrnují závažné porušení ve struktuře proteinu. Jedná se o ochranný mechanismus živých organismů na planetě.