La degeneració del codi genètic: els conceptes bàsics

El codi genètic s'expressa com codons, un sistema de codificació de la informació sobre l'estructura de les proteïnes, inherent en tots els organismes vius del planeta. Desxifrat prendre dècades, però el fet que existeix, la ciència s'entén gairebé un segle. Versatilitat, especificitat, unidireccional, i especialment la degeneració del codi genètic tenen importància biològica.

Història dels descobriments

El problema de la codificació de la informació genètica sempre ha estat clau en la biologia. Per l'estructura de la matriu del codi genètic, la ciència va progressar amb força lentitud. Des del descobriment de J. Watson i Crick el 1953. L'estructura de doble hèlix de l'ADN va entrar en una fase de la solució d'una estructura de codi en si mateix, el que va provocar la creença en la majestuositat de la natura. L'estructura lineal de les proteïnes i l'ADN de la mateixa estructura implicava la presència del codi genètic, la correspondència entre els dos textos, però va gravar amb diferents alfabets. I si l'alfabet de les proteïnes s'ha sabut, les marques d'ADN van ser objecte d'estudi de la biologia, la física i les matemàtiques.

No hi ha necessitat de descriure tots els passos de la solució d'aquest enigma. experiment directa, va demostrar i va confirmar que entre els codons d'ADN i aminoàcids de la proteïna hi ha una clara i consistent celebrades respectivament el 1964 Charles Janowski i S. Brenner. A més - durant la descodificació del codi genètic in vitro (in vitro) usant tècniques de síntesi de proteïnes en estructures lliures de cèl·lules.

Totalment codi de desxifrat I. Coli va ser promulgada el 1966, els biòlegs en el simposi a Cold Spring Harbor (EUA). Llavors vaig obrir la redundància (degeneració) del codi genètic. El que això significa, va explicar, senzillament.

descodificació continua

Aconseguir desxifrar les dades del codi hereditaris s'ha convertit en un dels esdeveniments més importants del segle passat. Avui dia, la ciència continua per explorar en profunditat els mecanismes de sistema molecular codificació i les seves característiques i una sobreabundància de senyals, el que s'expressa en la propietat de la degeneració del codi genètic. Un estudi separat de la indústria - l'origen i l'evolució de sistema de codificació de material hereditari. polinucleòtids evidència que vincula (ADN) i polipèptids (proteïnes) van donar impuls al desenvolupament de la biologia molecular. I que, al seu torn, la biotecnologia, bioenginyeria, els descobriments en la cria i cultiu de plantes.

Dogmes i regles

dogma Inici de la biologia molecular - la informació es transfereix d'ADN a ARN missatger, i després amb ella a la proteïna. En la direcció oposada de la transmissió és possible a partir d'ARN a ADN i ARN en un altre ARN.

No obstant això, la matriu o la base d'ADN roman sempre. I totes les altres característiques bàsiques de transferència d'informació - un reflex de la naturalesa de la transferència de la matriu. És a dir, mitjançant la realització de la transmissió a la síntesi d'altres molècules de la matriu, que serà la reproducció de l'estructura de la informació genètica.

codi genètic

Línia estructura de les molècules de proteïnes de codificació per mitjà dels codons complementaris (trigèmins) nucleòtids, que només 4 (abricadoen, guanina, citosina, timina (uracil)), que condueix espontàniament a la formació d'altres cadenes de nucleòtids. El mateix nombre de nucleòtids i la complementarietat química - aquesta és la principal condició per a aquesta síntesi. (- aminoàcids proteïna nucleòtids d'ADN), però la formació d'una qualitat molècula de proteïna a joc la quantitat i qualitat dels monòmers no ho és. Aquest és el codi hereditària natural - sistema de gravació en la seqüència de nucleòtids (codons) la seqüència d'aminoàcids de la proteïna.

El codi genètic té diverses propietats:

• Triplet.
• La singularitat.
• Orientació.
• Disjointness.
• Redundància (degeneració) del codi genètic.
• Versatilitat.

Heus aquí una breu descripció, centrant-se en la importància biològica.

Triplet, continuïtat i disponibilitat semàfors

Cada un 61 aminoàcids que correspon a una semàntica t nucleòtids (triplet). Tres trigèmins no porten informació sobre l'aminoàcid i són els codons de parada. Cada nucleòtid de la cadena és un membre del triplet, i no existeix per si mateix. Al final i el començament d'una cadena de nucleòtids corresponents a una sola proteïna, són els codons de parada. Comencen o radiodifusió de parada (la síntesi d'una molècula de proteïna).

Especificitat i de disjunció en un sol punt

Cada codó (triplet) codifica només un aminoàcid. Cada triplet és independent de i no es solapa adjacent. Un nucleòtids només pot pertànyer a un triplet en la cadena. La síntesi de proteïnes és sempre en una direcció codons de parada només, que és controlat.

La redundància del codi genètic

Cada triplet de nucleòtids codifica un aminoàcid. Un total de 64 nucleòtids, 61 d'ells - d'aminoàcids codificada (sentit codó), i tres - sentit, és a dir, aminoàcids no codifica (codons de parada). La redundància (degeneració) del codi genètic és que les substitucions es poden fer en cada triplet - radical (que condueix als aminoàcids de substitució d'àcid) i conservador (aminoàcids no canvien classe). És fàcil calcular que si un triplet es pot dur a 9 substitucions (1, 2 i 3 de posició), cada nucleòtid pot ser substituïda per 4 - 1 = 3 una altra forma de realització, el nombre total de possibles substitucions de nucleòtids que complirà 61 a 9 = 549.

La degeneració del codi genètic es mostra en el fet que 549 opcions - és molt més del que és necessari per obtenir informació zakodirovki aproximadament 21 aminoàcids. En aquest cas de les opcions de reemplaçament 549 23 condueixen a la formació d'un codó de parada, 134 + 230 substitució - són substitucions conservadores, i 162 - radicals.

Descartar la degeneració i excepcions

Si dos codons tenen dos idèntics primer nucleòtid, els nucleòtids restants es presenten amb una classe (de purina o pirimidina), la informació que porten el mateix aminoàcid. Aquesta sol ser la degeneració o la redundància del codi genètic. Dues excepcions - AUA i UGA - primer codifica metionina, encara que hauria de isoleucina, i el segon - un codó de parada, però hauria de codificar triptòfan.

És a dir, la degeneració i versatilitat

Aquestes dues propietats del codi genètic tenen el més alt valor biològic. Totes les propietats esmentades anteriorment són característiques de la informació genètica de totes les formes dels organismes vius al nostre planeta.

La degeneració del codi genètic té un valor d'adaptació, com la duplicació repetida d'un codi d'un sol aminoàcid. A més, això significa una reducció significativa en (degeneració) de la tercera de nucleòtids en un codó. Tal realització minimitza les lesions mutacionals en l'ADN, que impliquen violacions greus en l'estructura de la proteïna. Aquest és un mecanisme de protecció dels organismes vius del planeta.