Ang degeneracy ng genetic code: ang mga pangunahing kaalaman

Ang genetic code ay ipinahiwatig bilang codon, isang sistema ng pag-encode ng impormasyon tungkol sa istraktura ng mga protina, likas na taglay ng lahat ng nabubuhay na mga organismo ng planeta. Decryption tumagal ng mga dekada, ngunit ang katunayan na siya ay umiiral, science ay naiintindihan ng halos isang siglo. Kagalingan sa maraming bagay, pagtitiyak, unidirectional, at lalo na ang degeneracy ng genetic code ay may biological kabuluhan.

Kasaysayan ng pagtuklas

Ang problema ng pag-encode genetic na impormasyon ay palaging susi sa biology. Sa pamamagitan ng matrix istraktura ng genetic code, agham progressed sa halip dahan-dahan. Dahil ang pagtuklas ng J. Watson at sumala sa 1953. Ang double Helix istraktura ng DNA ipinasok ang isang yugto ng pag-solve ng code istraktura mismo, na sinenyasan ang paniniwala sa kamahalan ng kalikasan. Ang linear na istraktura ng mga protina at DNA ng parehong istraktura ipinahiwatig ang pagkakaroon ng genetic code, ang pagsusulatan sa pagitan ng dalawang mga teksto, ngunit naitala na may iba't ibang mga titik. At kung ang alpabeto ng mga protina ay kilala, ang DNA mark ay ang paksa ng pag-aaral ng biology, physics at matematika.

May ay hindi na kailangan upang ilarawan ang lahat ng mga hakbang sa ang solusyon ng palaisipan na ito. Direct eksperimento, pinatunayan at nakumpirma na sa pagitan ng DNA codon at amino acids ng protina mayroong isang malinaw at pare-pareho ayon sa pagkakabanggit gaganapin noong 1964 Charles Janowski at S. Brenner. Ang isang karagdagang - sa panahon ng pag-decode ng genetic code sa vitro (in vitro) gumagamit ng mga diskarte ng protina synthesis sa cell-free na mga istraktura.

Ganap na decrypted code E. Coli ay promulgated noong 1966, biologists sa panayam sa Cold Spring Harbor (USA). Pagkatapos ay binuksan ko ang kalabisan (degeneracy) ng genetic code. Ano ang ibig sabihin nito, ito ipinaliwanag medyo simple.

decoding ay patuloy

Pagkuha ng deciphering ang minanang pag-data code ay naging isa sa mga pinaka-makabuluhang mga kaganapan ng huling siglo. Ngayon, agham ay patuloy na galugarin ang malalalim na ang mga mekanismo ng molecular encoding sistema at mga tampok nito at isang malaking kayamanan ng mga palatandaan, kung ano ay ipinahayag sa ang ari-arian ng degeneracy ng genetic code. Ang isang hiwalay na pag-aaral ng industriya - ang pinagmulan at ebolusyon ng materyales na pamana na coding system. Katibayan ng pag-link polynucleotides (DNA) at polypeptides (protina) ibinigay puwersa sa pag-unlad ng molecular biology. At, sa pagliko, biotechnology, bioengineering, tuklas sa breeding at halaman lumalaki.

Mga dogma at mga panuntunan

Home dogma ng molecular biology - ang impormasyon ay ililipat mula DNA sa mensaherong RNA, at pagkatapos ay sa kanyang sa protina. Sa kabaligtaran direksyon ng transmisyon ay posible mula sa RNA sa DNA at RNA sa iba pang mga RNA.

Ngunit ang matrix o ang batayan ng DNA ay laging nananatiling. At lahat ng iba pang mga pangunahing tampok ng impormasyon transfer - isang salamin ng ang kalikasan ng ang paglipat ng mga matrix. Namely, sa pamamagitan ng pagsasagawa transmission sa synthesis ng iba pang mga molecule matrix, na kung saan ay ang paggawa ng maraming kopya ng istraktura ng genetic na impormasyon.

genetic code

Line coding istraktura ng protina molecules sa pamamagitan ng komplementaryong codon (triplets) nucleotides, na kung saan lamang 4 (adein, guanine, cytosine, thymine (uracil)), na spontaneously ay humantong sa pagbuo ng iba pang mga kadena ng mga nucleotides. Ang parehong bilang ng mga nucleotides at chemical complementarity - ito ay ang pangunahing kondisyon para sa mga naturang synthesis. Ngunit ang pagbuo ng isang kalidad na protina Molekyul na tumutugma sa dami at kalidad ng mga monomer ay hindi (DNA nucleotides - protina amino acids). Ito ay ang mga likas na minanang pag-code - pag-record sistema sa ang pagkakasunod-sunod ng nucleotides (codon) ang amino acid sequence ng protina.

Genetic code ay may ilang mga katangian:

• Triplet.
• Ang pagiging natatangi.
• Oryentasyon.
• Disjointness.
• Kalabisan (degeneracy) ng genetic code.
• Kagalingan sa maraming bagay.

Narito ang isang maikling paglalarawan, na tumututok sa ang biological kabuluhan.

Triplet, pagpapatuloy at availability stoplights

Ang bawat isa sa 61 amino acids naaayon sa isang semantic t (triplet) nucleotides. Tatlong triplets hindi carry impormasyon tungkol sa mga amino acid at stop codon. Bawat nucleotide sa chain ay isang miyembro ng isa sa tatlong magkakakambal, at ay hindi umiiral sa pamamagitan ng mismo. Sa katapusan at simula ng isang kadena ng nucleotide naaayon sa isang solong protina, ay stop codon. Simulan nila o ititigil pagsasahimpapawid (ang synthesis ng protina Molekyul).

Pagtitiyak, at isa-pointedness disjointness

Ang bawat codon (triplet) encodes lamang ng isang amino acid. Ang bawat isa sa tatlong magkakakambal ay malaya mula sa at hindi pumapatong katabi. Ang isa nucleotide ay maaaring sumapi sa isa lamang sa tatlong magkakakambal sa chain. Protina synthesis ay palaging sa isang direksyon lamang, iyon ay kinokontrol stop codon.

Ang pag-uulit ng genetic code

Ang bawat isa sa tatlong magkakakambal ng nucleotides encodes isang amino acid. Isang kabuuan ng 64 nucleotides, 61 sa mga ito - naka-encode amino acid (kahulugan codon), at tatlong - walang kahulugan, ibig sabihin, amino acid ay hindi i-encode (itigil codon). Ang pag-uulit (degeneracy) ng genetic code ay na pamalit ay maaaring gawin sa bawat isa sa tatlong magkakakambal - radikal (humahantong sa amino acid kapalit) at konserbatibo (amino acids huwag baguhin klase). Ito ay madaling upang makalkula na kung ang isang triplet maaaring natupad 9 pamalit (1, 2 at 3 posisyon), ang bawat isa nucleotide maaaring mapalitan sa pamamagitan ng 4 - 1 = 3 ang iba pang mga diwa, ang kabuuang bilang ng mga posibleng nucleotide pamalit ay 61-9 = 549.

Ang degeneracy ng genetic code ay ipinapakita sa ang katunayan na ang 549 mga pagpipilian - ito ay higit pa sa kinakailangan para sa zakodirovki impormasyon tungkol sa 21 amino acids. Sa kasong ito ng kapalit na mga pagpipilian 549 23 humantong sa ang pagbuo ng isang stop codon, 134 + 230 paghalili - ay konserbatibo pamalit, at 162 - radikal.

Mamuno degeneracy at pagbubukod

Kung dalawa codon magkaroon ng dalawang magkatulad na mga unang nucleotide, ang mga natitirang nucleotides ay bibigyan ng isang klase (purine o pyrimidine), ang impormasyon na dalhin nila ang parehong amino acid. Ito ay karaniwang ang degeneracy o pag-uulit ng genetic code. Dalawang mga pagbubukod - AUA at UGA - unang encodes methionine, bagaman ay kailangang isoleucine, at ang pangalawang - isang stop codon, ngunit ay magkakaroon upang i-encode tryptophan.

Kahulugan degeneracy at masaklaw na karunungan

Ang dalawang katangian ng genetic code ay may pinakamataas na biological halaga. Ang lahat ng mga katangian na nakalista sa itaas ay mga katangian ng genetic impormasyon ng lahat ng anyo ng buhay na organismo sa ating planeta.

Ang degeneracy ng genetic code ay may agpang halaga, bilang ang paulit-ulit na pag-duplicate ng isang solong amino acid code. Bilang karagdagan, ito ay nangangahulugan ng isang makabuluhang pagbaba sa (pagkabulok) ng ikatlong nucleotide sa isang codon. Ang ganitong mga isang sagisag minimizes ang mutational lesyon sa DNA, na kung saan nilalagay mga seryosong paglabag sa istraktura ng protina. Ito ay isang proteksiyon na mekanismo ng mga buhay na organismo sa planeta.