Hangi özelliklerin genetik bir kodu vardır. Protein biyosentezi ve nükleik asitler. Genler, Genetik Kod

Ders 5. Genetik Kod

Kavramın tanımı

Genetik kod, DNA'da bir nükleotit yeri dizisi kullanarak proteinlerde amino asitlerin sırası hakkında bilgi kaydetmek için bir sistemdir.

Protein sentezine doğrudan katılımın DNA'sı kabul etmediğinden, kod RNA dilinde yazılır. RNA'da Timmina yerine Urakil içerir.

Genetik Kodun Özellikleri

1. üçüz

Her amino asit, 3 nükleotit dizisi ile kodlanır.

Tanım: üçüz veya kod - bir amino asidi kodlayan üç nükleotid dizisi.

Kod Monoplet olamaz, çünkü 4 (DNA'daki farklı nükleotitlerin sayısı) 20'den azdır. Kod kandırılamaz, çünkü çünkü 16 (4 nükleotidin (2) kombinasyonlarının ve permütasyonların sayısı 20'den azdır. Kod üçüz olabilir, çünkü çünkü 64 (4 ila 3 arasındaki kombinasyonların ve izinlerin sayısı 20'den büyüktür.

2. dejenerasyon.

Metiyonin ve triptofan hariç tüm amino asitler, birden fazla üçüzle kodlanır:

2 AK 1 üçlü \u003d 2.

9 AK 2 TRIPLET \u003d 18.

1 AK 3 üçlü \u003d 3.

5 AK 4 üçlü \u003d 20.

3 AK ila 6 üçüz \u003d 18.

Toplam 61 üçlü, 20 amino asit kodlar.

3. INTERGREGATED NOKTUTUK MİKTARININ İLETİŞİMİ.

Tanım:

Gen - Bu, bir polipeptit zincirini veya bir molekülü kodlayan bir DNA bölümüdür. tphk., r.Rna veyasPHK..

Genler.tphk., rPHK., sPHK. Proteinler kodlanmadı.

Polipeptidi kodlayan her genin sonunda, RNA'nın sonlandırma kodonlarını kodlayan 3. üçüzden en az bir tane veya sinyalleri durdurur. MRNA'da aşağıdaki forma sahipler:UAA, UAG, UGA . Onlar sonlandırılır (bitirmek) yayınlanırlar.

Koşullu olarak, kodon noktalama işaretlerine aittir.Ağustos. - Lider sekansından sonra ilk. (Bkz. Ders 8) Büyük harfin işlevini gerçekleştirir. Bu pozisyonda, formilmetyonin (Prokaryott) kodlar.

4. Rahatsızlık.

Her üçlü, yalnızca bir amino asidi veya yayın sonlandırıcısını kodlar.

İstisna kodonuAğustos. . Prokaryotm'de ilk pozisyonda (büyük harf), formilmetyonin ve başka bir metiyonin içinde kodlar.

5. Kompaktlık veya intragenik noktalama işaretlerinin yokluğu.
Genin içinde, her nükleotit anlamlı bir kodonun parçasıdır.

1961'de Seymour Benzer ve Francis Creek, deneysel olarak kodun ve kompaktlığını deneysel olarak kanıtladı.

Deneyin özü: "+" mutasyon, bir nükleotidin eklenmesidir. "-" Mutasyon bir nükleotid kaybıdır. Tek "+" veya "-" genin başlangıcındaki mutasyon, tüm genin tamamını bozar. Çift "+" veya "-" mutasyon da tüm geni bozar.

Üçlü "+" veya "-" genin başında mutasyon, sadece bir kısmını bozar. Dört "+" veya "-" mutasyon, tüm genin tamamını tekrar ediyor.

Deney bunu kanıtlıyor kod TRSHPETA'dır ve genin içinde noktalama işaretleri yoktur.Deney, yakındaki iki faj geninde yapıldı ve ek olarak, genler arasında noktalama işaretlerinin varlığı.

6. Evrensellik.

Genetik kod, dünyada yaşayan tüm canlılar içindir.

1979'da Berrell açıldı ideal insan mitokondriyal kodu.

Tanım:

"İdeal", yarı-metinlenmiş kodun dejenerasyonunun gerçekleştirildiği genetik kod olarak adlandırılır: eğer ilk iki nükleotit iki üçüzde çakışıyorsa ve üçüncü nükleotitler bir sınıfla (hem pürinler hem de her iki pirimidin) ile ilgilidir. Bu römorklar aynı amino asidi kodlar..

Bu kuraldan Evrensel Kod'taki iki istisna vardır. Evrensel'deki ideal koddan gelen her iki sapma, ana momentlerle ilgilidir: protein sentezinin başlangıcı ve sonu:

Codon	Evrensel kodu	Mitokondriyal Kodlar
		Omurga	Omurgasız	Maya	Bitkiler
	Dur.				Dur.
UA ile.
A G		Dur.
		Dur.			230 Değişiklikler, kodlanmış amino asit sınıfını değiştirmez. Döşeme için. 1956'da Georgy Gamov, örtüşen bir kod önerdi. HAM koduna göre, gendeki üçüncüden başlayan her nükleotit, 3 kodonların bir parçasıdır. Genetik kod çözüldüğünde, amansız olmadığı ortaya çıktı, yani. Her nükleotit, yalnızca bir kodonun parçasıdır. Örtüşen genetik kodun avantajları: kompaktlık, protein yapısının yerleştirme veya nükleotit silmeden daha küçük bağımlılığı. Dezavantaj: Protein yapısının nükleotidin değiştirilmesinden ve komşular üzerindeki kısıtlamadan büyük bir bağımlılık. 1976'da, fajın DNA'sı φx174'ün dizildi. 5375 nükleotitten oluşan tek sarmallı bir halka DNA'ya sahiptir. FAG'nin 9 protein kodladığı biliniyordu. 6 tanesi için, genler birbirleriyle birlikte bulundu. Örtüşen olduğu ortaya çıktı. Gen tamamen genin içindeD. . Başlatma kodonu, bir nükleotide okuma değişiminin bir sonucu olarak görünür. GenJ. genin bittiği yerde başlarD. . İlk kod GenaJ. sonlandırma kodonu geniyle örtüşmelerD. İki nükleotidin bir kayması sonucu. Tasarım, Necrotte üç olan nükleotidlerin sayısına "okuma çerçevesinin kayması" denir. Bugüne kadar, çakışan sadece birkaç faj için gösterilir. DNA Bilgi Kapasitesi 6 milyar insan dünyada yaşıyor. Onlar hakkında kalıtsal bilgi 6x10 9 spermatozoa içine alındı. 30'dan 50'ye kadar farklı bir tahmini kişiye göre binlerce gen. Tüm insanlar ~ 30x10 13 gen veya 30x10 16 çift nükleotid, 10 17 kodonu oluşturur. Ortalama kitapçık 25x10 2 karakter içeriyor. DNA 6x10 9 Spermatozoa, yaklaşık olarak eşit bilgiler içerir 4x10 13 kitap sayfası. Bu sayfalar 6. NSU binalarının miktarını kapsayacaktır. 6x10 9 Spermatozoa yarım yüksük işgal ediyor. DNA'ları çeyrekden daha az yükseğe çıkıyor.

DNA ve RNA nükleotitleri Purin: Adenin, Guanin Pirimidin: sitozin, timin (uracil)	Codon - Belirli bir amino asidi kodlayan nükleotidlerin üçüzü.
sekme. 1. genellikle proteinlerde bulunan amino asitler
İsim vermek	Kısaltılmış atama
1. Alanin	Ala.
2. Arginin	Arg
3. Kuşkonin	Asn.
4. Askafaragic Asit	ASP.
5. Cistein	Cys.
6. Glutamik Asit	Gluk
7. Glutamin	GLN.
8. Glisin	Gly
9. Gistidin	Onun.
10. isoleucine	İile.
11. Leöin	Leu.
12. Lizin	Lys.
13. Menionin	Tanışmak.
14. Fenilalanin	Phe.
15. Prolin	Pro.
16. seri	SER.
17. treonin	Thr.
18. Trotofan.	TRP.
19. Tirozin	Tyr.
20. Valin	Val.

Amino asit kodu olarak da adlandırılan genetik kod, 4-nitrojen bazlarından birini içeren DNA'daki nükleotit kalıntılarının sekansını kullanarak proteindeki amino asitlerin dizisi hakkında bilgi kaydetmek için bir sistemdir: Adenin (a) , guanin (g), sitozin (C) ve timin (t). Bununla birlikte, çift taneli DNA helezonu, bu konulardan biri tarafından kodlanan protein sentezine doğrudan katılmadığından (yani RNA), Kod, Uracil (U) yerine dahil olduğu RNA dilinde kaydedilir. timin. Aynı sebepten dolayı, kodun nükleotit buharı değil, bir nükleotit dizisi olduğunu söylemek alışılmıştır.

Genetik kod, belirli kod kelimeleri, kodonlar ile temsil edilir.

İlk kod sözcüğü 1961'de Nirenberg ve Mathei tarafından deşifre edildi. Ribozomlar içeren bağırsak çubuklarından ve protein sentezi için gerekli diğer faktörlerden bir özü aldılar. Gerekli mRNA'yı Çarşamba gününe eklersek, amino asitlerden bir protein tertibatı gerçekleştirebilecek protein sentezi için hücre içermeyen bir sistemi ortaya koydu. Yalnızca Uracilov'dan oluşan Çarşamba gününe sentetik bir RNA ekleyerek, sadece fenilalanin (polifenilalanin) oluşan bir proteinin oluştuğunu bulmuşlardır. Bu, nükleotit üçlü UUU (codon) fenilalanine karşılık geldiği bulundu. Önümüzdeki 5-6 yıl boyunca, genetik kodun tüm kodonları tespit edildi.

Genetik kod, dört nükleotit tarafından kaydedilen metni 20 amino asit tarafından kaydedilen protein metnine çeviren bir tür sözlüktür. Proteinde karşılaşılan kalan amino asitler, 20 amino asitten birinin modifikasyonlarıdır.

Genetik Kodun Özellikleri

Genetik kod aşağıdaki özelliklere sahiptir.

1. Üçlü - Her amino asit, nükleotidin tepesine karşılık gelir. 43 \u003d 64 kodonun olduğunu hesaplamak kolaydır. Bunlardan 61 anlamsal ve 3 - anlamsız (sonlandırma, stop-kodonlar).
2. Süreklilik (Nükleotitler arasında ayrılma işareti yoktur) - intrajenik noktalama işaretlerinin yokluğu;

   Genin içinde, her nükleotit anlamlı bir kodonun parçasıdır. 1961'de Seymour Benzer ve Francis Creek deneysel olarak kodun üçüzünü ve sürekliliğini (kompaktlık) kanıtladı [göstermek]

   

   Deneyin özü: "+" mutasyon, bir nükleotidin eklenmesidir. "-" Mutasyon bir nükleotid kaybıdır.

   Tek bir mutasyon ("+" veya "-") bir gen veya çift mutasyonun başlangıcında ("+" veya "-") - tüm geni bozar.

   Üçlü mutasyon ("+" veya "-") genin başında, genin sadece bir kısmı bozulur.

   Dört "+" veya "-" mutasyon, tüm genin tamamını tekrar ediyor.

   Deney yakındaki iki faj geninde gerçekleştirildi ve

   1. kod üçlü ve genin içinde noktalama işaretleri yok
   2. genler arasında noktalama işaretleri vardır.
3. INTERGREGATED NOKTUTUK MİKTARININ İLETİŞİMİ - Başlatma kodonlarının üçüzleri arasındaki varlığı (protein biyosentezi onlarla başlar), kodonlar - sonlandırıcılar (protein biyosentezinin sonunu belirtir);

   Koşullu olarak noktalama işaretlerine, Lider dizisinden sonra ilk Ağustos - Kanunu içerir. Büyük harfin işlevini gerçekleştirir. Bu pozisyonda, formilmetyonin (Prokaryott) kodlar.

   Polipeptidi kodlayan her genin sonunda, 3 sonlandırıcı kodonlardan en az birini veya durma sinyalleri: UAA, UAG, UGA. Yayınları sonlandırırlar.

4. Eksiklik - Proteindeki mRNA ve amino asitlerin doğrusal dizisine uygunluk.
5. Özgüllük - Her amino asit, yalnızca başka bir amino asit için kullanılamayan belirli kodonlara karşılık gelir.
6. Tek yönlü - Kodonlar bir yönde okunur - ilk nükleotitten sonraki
7. Silme veya fazlalık- Bir amino asit birkaç üçüz kodlayabilir (amino asit - 20, olası üçüzler - 64, 61'i anlamsal, yani, her bir amino asidin ortasında yaklaşık 3 kodona karşılık gelir); Dışlama, metiyonin (MET) ve triptofan (TRP).

   Kodun dejenerasyonunun nedeni, ana semantik yükün üçüzdeki iki ilk nükleotit olduğu ve üçüncünün bu kadar önemli olmamasıdır. Buradan kural dajenerasyon kodu : Eğer iki kodonun iki aynı ilk nükleotide sahipse ve üçüncü nükleotitleri bir sınıfa (pürin veya pirimidin) aitse, aynı amino asidi kodlarlar.

   Ancak, bu ideal kuraldan iki istisna vardır. Bu, bir AUA'nın bir kodudur, bu da, terminalleşen, usoleik ve metiyonin ve UGA kodonuna uygun olması gereken bir koddur, oysa triptofan'a karşılık gelir. Kodun dejenerasyonu açıkça uyarlanabilir bir değerdir.

8. Evrensellik - Genetik kodun listelenen tüm özellikleri, tüm canlı organizmaların karakteristiğidir.

   Codon	Evrensel kod	Mitokondriyal Kodlar
   		Omurga	Omurgasız	Maya	Bitkiler
   Uga	Dur.	TRP.	TRP.	TRP.	Dur.
   Aua.	İile.	Tanışmak.	Tanışmak.	Tanışmak.	İile.
   Cua.	Leu.	Leu.	Leu.	Thr.	Leu.
   Aga.	Arg	Dur.	SER.	Arg	Arg
   Agg	Arg	Dur.	SER.	Arg	Arg

   Son zamanlarda, Kodun evrenselliği ilkesi, 1979'da, kodun dejenerasyonu kuralı yapıldığı kişinin mitokondriyalinin ideal kodunun 1979'unda Berell'in keşfi ile bağlantılı olarak çalındı. Mitochondria kodonu kodunda UGA, kodun dejenerasyonu kuralı tarafından gerektiği gibi triptofan ve AUA metiyonine karşılık gelir.

   Belki de evrimin başlangıcında, tüm en basit organizmalar mitokondri ile aynı kodu yaşadı ve sonra küçük sapmalar yapmıştı.

9. Uyuşmazlık - Genetik metin tetiklerinin her biri birbirinden bağımsızdır, bir nükleotit sadece bir üçüzin parçasıdır; İncirde. Örtüşen ve gerçekleştirici olmayan kod arasındaki fark gösterilir.

   1976'da Faj fajı φx174 DNA dizildi. 5375 nükleotitten oluşan tek sarmallı bir halka DNA'ya sahiptir. FAG'nin 9 protein kodladığı biliniyordu. 6 tanesi için, genler birbirleriyle birlikte bulundu.

   Örtüşen olduğu ortaya çıktı. GEN, GENE D'nin içinde tamamendir. Başlatma kodonu, bir nükleotit için okuma değişiminin bir sonucu olarak görünür. GEN J, G geninin bittiği yerlerde başlar. Gen J'nin başlatılması kodonu, iki nükleotide bir geçişin bir sonucu olarak gen D'nin geçiş kodonu ile örtüşür. Tasarım, Necrotte üç olan nükleotidlerin sayısına "okuma çerçevesinin kayması" denir. Bugüne kadar, çakışan sadece birkaç faj için gösterilir.

10. Gürültü bağışıklığı - Muhafazakar ikame sayısının radikal değiştirme sayısına oranı.

    Kodlanmış amino asit sınıfındaki bir değişikliğe yol açmayan nükleotid ikame mutasyonları muhafazakar olarak adlandırılır. Kodlanmış amino asit sınıfının değişmesine yol açan nükleotid ikame mutasyonları radikal denir.

    Aynı amino asit farklı üçüzlerle kodlanabildiğinden, üçüzdeki bazı değişiklikler kodlanmış amino asidin değiştirilmesine yol açmaz (örneğin, UUU -\u003e UUC fenilalanin). Bazı değişiklikler, amino asidi aynı sınıftan diğerine değiştirir (kutupsal olmayan, kutupsal, bazik, asit), kalan değişiklikler değiştirilir ve amino asitlerin sınıfı.

    Her üçlüsünde, 9 tek değiştirme harcayabilirsiniz, yani. Pozisyonların hangi değişikliğinin değiştiğini seçin - üç yol (1 veya 2. veya 3.) olabilir ve seçilen harf (nükleotit) diğer 4-1 \u003d 3, diğer harfler (nükleotit) olarak değiştirilebilir. Olası olası nükleotit ikamesi sayısı 61 ila 9 \u003d 549'dur.

    Genetik Kod tablosuna doğrudan sayılarak, bunlardan emin olabilirsiniz: 23 nükleotit değiştirme, kodonların ortaya çıkmasına neden olabilir. 134 Değişiklikler, kodlanmış amino asidi değiştirmez. 230 Değişiklikler, kodlanmış amino asit sınıfını değiştirmez. 162 Değişim, yani amino asit sınıfının bir değişikliğine yol açar. radikaldir. 3. nükleotidin 183 ikamesi, 7 şanzıman terminatörlerinin ortaya çıkmasına neden olur ve 176 muhafazakardır. İlk nükleotidin 183 ikamesi, 9 terminatörlerin görünümüne yol açar, 114 konservatif ve 60 - radikaldir. 2 nükleotidin 183 değiştirmesinin, 7 terminatörlerin görünümüne yol açar, 74 konservatif, 102 radikaldir.

GC'nin kökenini tanımlayan bir dizi makale, çok fazla izlediğimiz olayların bir soruşturması olarak değerlendirilebilir. Ancak, bu makaleleri anlamak için, protein sentezinin moleküler mekanizmalarını anlamak için hafif bir çaba sarf etmek gerekir. Bu makale, bir genetik kodun ortaya çıkmasına adanmış bir dizi otomobilin tanıtımıdır ve bu konuda tanıdık başlamak en iyisidir.
Genelde genetik Kod (GC), birincil DNA veya RNA yapısındaki protein kodlamasının bir yöntem (kuralı) olarak tanımlanır. Literatürde, çoğu zaman bunun, sentezlenen proteindeki bir amino asidin geninde üç nükleotit dizisinin veya protein sentezinin ucundaki üç nükleotit dizisinin benzersiz yazışmalarıdır. Ancak, bu tanımda iki hata vardır. Bu durumda, yaşam organizmalarından istisna olmadan, tümü proteinlerin bir parçası olan 20, sözde kanonik amino asitler denilen. Bu amino asitler protein monomerleridir. Hatalar aşağıdaki gibidir:

1) Kanonik amino asitler 20 değil, ancak sadece 19. amino-asit, aynı anda bir amino grubu -NH2 ve bir karboksil grubu - COOH içeren bir madde diyebiliriz. Gerçek şu ki, protein monomerinin bir prolin - amino asit olmasıdır, çünkü bir amino grubu yerine bir Imino grubu var, bu nedenle prolin, imino asit olarak çağırmak için doğrudur. Bununla birlikte, gelecekte GC'ye adanmış tüm makalelerde, kolaylık sağlamak için, belirtilen nüansı ima eden yaklaşık 20 amino asit yazacağım. Amino asit yapıları, Şekil 2'de gösterilmiştir. bir.

İncir. 1. Kanonik amino asitlerin yapıları. Amino asitler, siyah renkte gösterilen sabit parçalara ve kırmızı belirten değişken (veya radikaller) sahiptir.

2) Kodonlara amino-asit yazışması her zaman açık değildir. Değersizlik vakalarını ihlal etmek için aşağıya bakın.

GK'nın ortaya çıkışı, kodlanmış protein sentezinin oluşumu anlamına gelir. Bu etkinlik, ilk canlı organizmaların evrimsel oluşumunun anahtarıdır.

GC'nin yapısı, Şekil 2'deki dairesel bir biçimde sunulmuştur. 2.

İncir. 2. Genetik Kod dairesel biçimde. Dahili daire - Kodonun ilk harfi, ikincisibir daire - Kodonun ikinci harfi, üçüncü tur - kodonun üçüncü harfi, dördüncü tur - üç harfli bir azalma içinde amino asitlerin atamaları; P - Polar Amino Asitler, NP - Kutupsuz olmayan amino asitler. Simetrinin netliği için, seçilen karakter sırası önemlidir.U - C - A - G.

Böylece, GC'nin ana özelliklerinin açıklamasına geçin.

1. Üçlü. Her amino asit, üç nükleotid dizisi ile kodlanır.

2. INDREDGREGATED NOKTUTUK MİKTARININ YARDIMI.İntergenik noktalama işaretleri, yayının başladığı veya bittiği nükleik asit sekanslarını içerir.

Çeviri Herhangi bir codondan değil, ancak kesinlikle tanımlanmasıyla başlayabilirim - başlangıç. Codon'a başlamaya başladığım Ağu Üçlü. Bu durumda, bu üçüz, metiyonin veya diğer amino asit - formilmetyonin (Prokaryotm'da) kodlar, bu da yalnızca protein sentezinin başlangıcında dahil edilebilecek. Polipeptidi kodlayan her genin sonunda, en az 3.3 feshi kodonlar, veya sinyalleri Durdur: UAA, UAG, UGA. Çeviri ile sonlandırılır (bu yüzden ribozomdaki protein sentezi olarak adlandırılır).

3. Kompaktlık veya intragenik noktalama işaretlerinin yokluğu.Genin içinde, her nükleotit anlamlı bir kodonun parçasıdır.

4. İndüksiyon dışı. Kodonlar birbirleriyle örtüşmezler, her biri, benzer komşu kodonların benzer setleri ile örtüşmeyen sipariş edilen nükleotit setlerine sahiptir.

5. Silme. Amino asit kodonu yönündeki ters eşleşme belirsizdir. Bu özellik dejenerasyon denir. Dizi - Bu, bir amino asidi kodlayan bir dizi kodondur, başka bir deyişle, bu bir gruptur. eşdeğer kodonlar. XYZ biçiminde kodonu hayal edin. XY "anlamı" tanımlarsa (yani amino asit), o zaman kodon denir kuvvetli. Kodonun anlamını belirlemek gerekirse, kodon gereklidir, o zaman böyle bir kod çağrılır. güçsüz.

Kodun dejenerasyonu, çiftleşme kodon-antikodonun (anti-sinyodon altında, TRNA üzerindeki üç nükleotidin dizisi altında), matris RNA'sındaki kodonla eşleşmenin tamamlayıcı olabilmesinin belirsizliği ile yakından ilgilidir (bu konuda iki eşyaya bakınız: Moleküler kod silme mekanizmaları ve Lagerquist kuralı. Nehrin simetrilerinin ve ilişkilerinin fiziko-kimyasal maddeleri). TRNA'daki bir anti-Cymodow, mRNA'ya en fazla üç kodonun zamanından öğrenebilir.

6. Hatıra.Her üçlü, yalnızca bir amino asidi kodlar veya bir çeviri son işaretidir.

Üç istisna bilinmektedir.

İlk. Prokaryotlarda, birinci konumda (büyük harf), formilmetiyonin ve başka bir metiyoninde bulunur. Genin başında, formilmethionin, konvansiyonel bir metiyonin kodu ve bir kuyruk valini kodu veya içinde löstın ucunda kodlanmıştır. Gen, sırasıyla kodlanmış ve lösindir.

Birçok proteinde, formilmetyonin parçalanır veya formilmetyoninin normal metiyonin içine döndüğü bir sonucu olarak resmi grup çıkarılır.

İkinci. 1986'da, birkaç araştırmacı grubu, UGA'nın terminal kodonunun, özel bir nükleotit dizi izlemesi koşuluyla, mRNA'daki (bkz. Şekil 3), mRNA'da (bkz. Şekil 3) için seyidilystein'i kodlayabileceğini keşfetti.

İncir. 3. 21. amino asidin yapısı - selenosistein.

W. E. coli (Bu, bağırsak çubuğunun Latince adıdır) Selenosistheil-TRNA'dır. UGA kodonunun arkasında bulunan uzunluk önemlidir.

Dikkate alınan örnek, gerekirse canlı bir organizmanın standart genetik kodun anlamını değiştirebileceğini göstermektedir. Bu durumda, genlerde sonuçlanan genetik bilgiler daha zor bir şekilde kodlanmıştır. Kodonun anlamı, belirli bir uzatılmış nükleotit sekansı olan ve çok spesifik bir protein faktörünün katılımıyla E bağlamda belirlenir. Selenosisyusein TRNA'nın, selialystein sentezinin kökeninin temelini gösteren ve belki de son evrensel genel atada varlığında ortaya çıkan her üç yaşam dalının (kemerler, Eubacteria ve Eukararya) temsilcilerinde bulunmasının önemlidir. (Diğer makalelerde tartışılacaktır). Büyük olasılıkla selenosistein canlı organizmalar hariç hiç bulunur. Ancak her organizmanın her bir organizmada Selenosystein, Pareda Esyatkov proteinlerinden daha fazlasını karşılar. Her zamanki sistein benzer bir pozisyonda çalışabileceği bir dizi homologlarda, enzimlerin aktif merkezlerinin bir parçasıdır.

Yakın zamana kadar, UGA kodunun selenosistein veya asmininal olarak okunabileceği inanılıyordu, ancak son zamanlarda infusoria olduğu gösterildi. Eupotes. UGA kodonu kodları veya sistein veya SelEsencesistem. Santimetre. " Genetik Kod Tutarsızlıkları ayarlar "

Üçüncü istisna. Bazı Prokaryotlar'da (Arche ve Bir Eubacteria'nın 5 türü - Wikipedia'da, bilgi güçlü bir şekilde modası geçmiştir) Özel bir asit - piroliz vardır (Şekil 4). Kanonik kodun bir translastier sonlandırıcı olarak hizmet ettiği bir UAG üçüzü tarafından kodlanır. Bu durumda, bir selialysteine \u200b\u200bkodlaması gibi, bir pirolize edilmiş kodon olarak UAG'nin okunması, mRNA'daki özel yapıya bağlı olarak meydana geldiği varsayılmaktadır. Piroliz TRNA, CTA antiquodon ve bir aminoilarlar arsaz OH 2. sınıfı içerir (Arsaz'ın sınıflandırılması hakkında, Bkz. Makale "codaz nasıl ortaya çıktığını anlamaya yardımcı olur. genetik Kod ").

Bir durdurma kodonu olarak UAG nadiren kullanılır ve kullanılırsa, başka bir durdurma kodonu izler.

İncir. 4. 22. amino asidin yapısı pirolize edilir.

7. Evrensellik. Son yüzyılın ortalarından sonra, GC'nin kod çözümü tamamlandı, uzun süre, kodun tüm organizmalarda aynı olduğuna inanılıyordu; bu, dünyadaki her şeyin kökeninin birliğini gösteren tüm organizmalarda aynı.

GK'nın neden evrensel olduğunu anlamaya çalışalım. Gerçek şu ki, en az bir kodlama kuralı vücutta değişmiş olsaydı, proteinlerin önemli bir kısmının yapısının değiştiği gerçeğine yol açacaktır. Böyle bir değişiklik çok sert olacaktır ve bu nedenle neredeyse her zaman öldürücü olur, çünkü anlam değişikliği ve sadece bir kodonun tüm amino asit dizilerinin ortalama 1/64'ünü etkileyebilir.

Buradan, çok önemli bir düşünce - GC neredeyse 3,5 milyar yıl önce oluşumundan bu yana değişmedi. Ve bunun, yapısının oluşumunun izini taşır ve bu yapının analizi, GC'nin nasıl ortaya çıkabileceğini anlamaya yardımcı olabilir.

Aslında, GC bakterilerden, mitokondri, bazı infüzyonların ve maya'nın nükleer kodundan biraz farklı olabilir. Şimdi, Canonical 1-5 kodonlardan toplamda, üniversal GK'tan gelen sapmaların tüm bilinen varyantlarının toplamında farklı olan 17 genetik kod yoktur. Kodonun anlamında 18 farklı değişim kullanılır. Standart koddaki tüm sapmaların çoğu mitokondriya - 10'da bilinmektedir. Omurgalıların, düz solucanlar, IGlinodes mitokondri, farklı kodlar tarafından kodlanmış ve kalıp mantarları, basit ve bağırsakları tarafından kodlanmıştır.

Türlerin evrimsel yakınlığı, benzer GK'lara sahip oldukları bir garanti değildir. Genetik Kodlar, farklı mycoplasm türlerinde bile farklı olabilir (bazı türler kanonik kodlara sahiptir ve diğerleri farklıdır). Maya için de benzer bir durum gözlenir.

Mitokondri'nin, hücrelerin içinde yaşamak için uyarlanmış simbiyotik organizmaların soyundan gelenler olduğunu not etmek önemlidir. Kesinlikle azaltılmış bir genom var, genlerin bir kısmı çekirdek çekirdeğe taşındı. Bu nedenle, GC'deki değişiklikler o kadar kardinal değildir.

Daha sonra tespit edilen istisnalar, Kodun evriminin mekanizmalarına ışık tutabilmem için evrim açısından özellikle ilgi duyuyor.

Tablo 1.

Çeşitli organizmalarda mitokondriyal kodlar.

Codon	Evrensel kod	Mitokondriyal Kodlar
		Omurga	Omurgasız	Maya	Bitkiler
Uga	Dur.	TRP.	TRP.	TRP.	Dur.
Aua.	İile.	Tanışmak.	Tanışmak.	Tanışmak.	İile.
Cua.	Leu.	Leu.	Leu.	Thr.	Leu.
Aga.	Arg	Dur.	SER.	Arg	Arg
Agg	Arg	Dur.	SER.	Arg	Arg

Kodla kodlanan üç amino asit kaydırma mekanizması.

Birincisi - bazı kodon, bazı nükleotitlerin (GC-SOSTA) veya nükleotit kombinasyonlarının oluşumunun düzensizliği nedeniyle bazı organizmaların kullanılmadığında (veya neredeyse kullanılmaz) kullanılmadığında. Sonuç olarak, böyle bir kodonun hiç kaybolabilir (örneğin, uygun TRNA'nın kaybı nedeniyle) ve gelecekte vücuda önemli bir hasar uygulanmadan başka bir amino asidi kodlamak için kullanılabilir. Bu mekanizma, belki de mitokondri içindeki kodların bazı lehçelerinin ortaya çıkmasından sorumludur.

İkincisi, durdurma kodonunun anlamda dönüşümüdür. Bu durumda, çevrilmiş proteinlerin bölümünün bir kısmı ilaveler görünebilir. Bununla birlikte, durum kısmen, birçok genin genellikle biriyle sona erdiği gerçeğini, ancak iki durdurma kodonu, transmasti hataları mümkün olduğundan ve durdurma kodonlarının amino asit olarak okunacağı gerçeğini korur.

Üçüncüsü, bazı mantarlar için bir yeri olan bazı kodonların belirsiz bir şekilde okunmasıdır.

8 . Bağlantı. Eşdeğer kodonların grubu (yani aynı amino asidi kodlayan kodonlar) denir dizi. GK, durdurma kodonları dahil 21 seri içerir. Gelecekte, kesin olarak, herhangi bir codon grubu çağrılacak bağlı Bu grubun her bir kodonundan, aynı grubun diğer tüm kodonlarına ardışık nükleotid ikameleri ile gidebilirsiniz. 21'ün 21 serisinin 18. 2 serisi bir kodon içerir ve sadece 1 serisi için amino asit seri yetersizdir ve 2 iki ağrılı rafineriyi parçalayın.

İncir. 5. Bazı kod serisi için bağlantı grafikleri. A - Svyaznaya Valina serisi; b - bağlı bir lösin serisi; Serin dizi sonuçsuzdur, birbirine bağlı iki madende parçalanır. Çizim, V.A.'nin makalesinden alınır. Rantner " Genetik Kod bir sistem olarak. "

Bağlantının özelliği, CC'nin oluşumu sırasında, yeni kodonlar, daha önce kullanılanlardan en az farklı olan yeni kodonlar olduğu gerçeğiyle açıklanabilir.

9. Düzenlilik Amino asitlerin üçüz kökleri üzerindeki özellikleri. Döner üçüzler tarafından kodlanan tüm amino asitler, aşırı özellikler ve boyutlar değil, aşırı özellikler ve boyutlar, malfatik radikallere sahiptir. Kök C'li tüm kablolar güçlü bir baza sahiptir, onlar tarafından kodlanan amino asitler nispeten küçük boyutlara sahiptir. Kök A'lı tüm şeritler zayıf bazlara sahiptir, polar amino asitleri küçük boyutlarda değil. Kök g olan kodonlar, amino asitlerin ve serilerinin aşırı ve anormal varyantları ile karakterize edilir. En küçük amino asidi (glisin), en uzun ve düz (triptofan), en uzun ve "kök" (arginin), en reaktif (sistein) kodlar, bir serin için anomalous mezun oluştururlar.

10. Lisans. Evrensel GK, "blok" kodudur. Bu, benzer fizikokimyasal özelliklere sahip amino asitlerin, bir baz tarafından birbirinden farklı kodonlarla kodlandığı anlamına gelir. Kod bloğu aşağıdaki şekilde açıkça görülebilir.

İncir. 6. CC'nin blok yapısı. Beyaz renk, bir alkil grubu olan amino asitleri gösterir.

İncir. 7. Kitapta açıklanan değerlere dayanarak amino asitlerin fizikokimyasal özelliklerinin renk gösterimiStyers "Biochemistry". Sol - hidrofobiklik. Sağ - proteinde bir alfa spiral oluşturma yeteneği. Kırmızı, sarı ve mavi renk, büyük, orta ve düşük hidrofobiklik (solda) veya bir alfa spirali (sağda) oluşturmak için karşılık gelen bir yetenek derecesine sahip amino asitleri belirleyin.

Blokluluk ve düzenlilik özelliği, CC'nin oluşumunda, yeni kodonların, daha önce kullanılandan en az farklı olandan farklı olduğu gerçeğiyle de açıklanabilir.

Aynı ilk bazlara sahip kodonlar (kodon konsolları), benzer biyosentez yollarına sahip amino asitleri kodlar. Tırmanmaya, piruvni, aspartial ve glutamat ailelerine ait amino asitlerin kodu, sırasıyla U, G, A ve C ön ekleridir. Amino asitlerin antik bir biyosentezi ve modern kodun özellikleri ile bağlantısı, bkz. "Eski Çift genetik Kod Amino asitlerin sentezi ile önceden belirlenmişti. "Bu verilere dayanarak, bazı araştırmacılar, amino asitler arasındaki biyosentetik ilişkilerin kod oluşumuna dayandığı sonucuna varmıştır. Ancak, biyosentetik yolların benzerliği, fizikokimyasal özelliklerin benzerliği anlamına gelmez .

11. Gürültü bağışıklığı. En genel formda, medeni kanunun gürültü bağışıklığı, amino asitlerin phyiko-kimyasal özelliklerinin çok değişken olmadığı anlamına gelir, amino asitlerin fizikokimyasal özellikleri değiştirildiği anlamına gelir.

Çoğu durumda üçüzdeki bir nükleotidin değiştirilmesi veya kodlanmış amino asidin değiştirilmesine neden olmaz veya aynı polarite ile amino asit için bir değiştirmeye neden olmaz.

GC'nin gürültü bağışıklığını sağlayan mekanizmalardan biri dejenerasyonudur. Ortalama Dejenerasyon - kodlanmış sinyallerin sayısı / kodlanmış sinyallerin 20 amino asit ve çeviri sonlandırma işareti bulunduğu toplam kodon sayısı sayısıdır. Tüm amino asitler ve sonlandırma işareti için ortalama dajenerasyon, kodlanmış sinyal üzerinde üç kodondur.

Gürültü bağışıklığını ölçmek için iki kavram tanıtıyoruz. Kodlanmış amino asitler sınıfındaki bir değişikliğe yol açmayan nükleotid ikame mutasyonları denir muhafazakar. Kodlanmış amino asit sınıfının değişimine yol açan nükleotid ikame mutasyonları denir radikal .

Her üçlü, 9 tek değiştirme sağlar. Toplam kodlama amino asitler üçüzler 61. Bu nedenle, tüm kodonlar için olası nükleotid ikamelerinin sayısı -

61 x 9 \u003d 549. Bunlardan:

23 Nükleotidlerin değiştirilmesi, durdurma kodonlarının görünümüne yol açar.

134 Değişiklikler, kodlanmış amino asidi değiştirmez.
230 Değişiklikler, kodlanmış amino asit sınıfını değiştirmez.
162 Değişim, yani amino asit sınıfının bir değişikliğine yol açar. radikaldir.
3. nükleotidin 183 ikamesi, 7, çeviri sonlandırıcılarının ortaya çıkmasına neden olur ve 176'sı muhafazakardır.
İlk nükleotidin 183 ikamesi, 9 terminatörlerin görünümüne yol açar, 114 konservatif ve 60 - radikaldir.
2. nükleotidin 183 ikamesi, 7 terminatörlerin görünümüne, 74-koruyucu madde, 102 radikaldir.

Bu hesaplamalar temelinde, muhafazakar ikame sayısının radikal değiştirme sayısına oranı olarak, kodun gürültü bağışıklığının nicel bir değerlendirmesini elde ediyoruz. 364/162 \u003d 2.25'e eşittir

Gürültü bağışıklığında dejenerasyonun mevduatının gerçek bir tahmini ile, farklı türlerde değişen proteinlerde amino asitlerin oluşum sıklığını dikkate almak gerekir.

Kodun gürültü bağışıklığının nedeni nedir? Çoğu araştırmacı, bu özelliğin alternatif GK seçiminin bir sonucu olduğuna inanıyor.

Stephen Freiland ve Lawrence Herst rastgele kodlar üretti ve yüz alternatif kodlardan sadece birinin evrensel GK'ya kıyasla daha az gürültü bağışıklığı olmadığını öğrendi.
Bu araştırmacılar, DNA mutasyonu ve transmasti sırasında hataların ortaya çıkmasında, aslında mevcut eğilimleri dikkate almak için ek bir kısıtlama getirdiklerinde daha ilginç bir gerçek keşfedilmiştir. Bu tür koşullar altında, bir milyon mümkün olan sadece bir kod, kanonik koddan daha iyi olmuştur.
Genetik kodun benzeri görülmemiş bir uygulanabilirliği, doğal seleksiyonun bir sonucu olarak ne oluşturduğunu açıklamak için en kolay. Belki biyolojik dünyada bir kez, her biri hatalara duyarlılığı olan birçok kod vardı. Gövde, onlarla daha iyi başa çıkmak, hayatta kalmak için daha fazla şansın vardı ve kanonik kod sadece varoluş mücadelesini kazandı. Bu varsayım oldukça gerçek görünüyor - çünkü alternatif kodların gerçekten var olduğunu biliyoruz. Gürültü bağışıklığı hakkında daha fazla bilgi için, kodlanmış evrim (S. Fryland, L. Heurst "kod evrimi". // Bilim dünyasında. - 2004, No. 7).

Sonuç olarak, 20 kanonik amino asit için üretilebilecek olası genetik kodların sayısını hesaplamayı öneriyorum. Bazı nedenlerden dolayı, bu sayı hiçbir yere rastlamadı. Bu nedenle, üretilen GK'nın mutlaka 20 amino asit ve bir durdurma sinyalinin en az bir kodonu kodlamasına ihtiyacımız var.

Zihinsel olarak kodonlardan bir siparişte bahsettik. Aşağıdaki gibi tartışacağız. Tam olarak 21 kod varsa, her bir amino asit ve duruş sinyali tam olarak bir kodonu kaplayacaktır. Bu durumda, olası GK 21 olacak!

22 kodon varsa, o zaman OV'ün herhangi bir 21 anlamından birine sahip olabilecek bir ekstra kodon görünür ve bu kodonun 22 koltuktan herhangi birine yerleştirilebilirken, kalan kodonlar davanın tam olarak farklı bir anlamı vardır, 21 kodon durumuna gelince. Sonra 21! X (21x22) kombinasyon sayısını alırız.

Kodonlar 23 yaşındaysa, benzer şekilde muhasebe, 21 kodonun OS (21! Seçenekler) 'nin (21! Seçenekler) tam olarak farklı bir anlamı olduğunu ve iki kodonun 21 farklı anlamı A (21 2 bu kodonların anlamı). Bu iki kodon için farklı hükümlerin sayısı 23x22 olacaktır. 23 kodon için toplam GK seçeneği sayısı - 21! X21 2 x23x22

Kodonlar 24 ise - o zaman GK sayısı 21'e eşit olacaktır! X21 3 x24x23x22, ...

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

Kodonlar 64 ise, olası GK'nın sayısı 21! X21 43 x64! / 21! \u003d 21 43 x64! ~ 9.1x10 145.

Genetik kodun altında, DNA ve RNA'daki nükleotit bileşiklerinin sıralı düzenlemesini gösteren, bu, protein molekülündeki amino asit bileşiklerinin dizisini gösteren başka bir ikonik sisteme karşılık gelen böyle bir işaret sistemini anlamak gelenekseldir.

Bu önemli!

Bilim adamları genetik kodun özelliklerini keşfetmeyi başardığında, evrensellik ana biri olarak kabul edildi. Evet, garip bir şekilde geliyor, her şey bir, evrensel, genel genetik kodu birleştirir. Büyük zaman aralığı boyunca kuruldu ve süreç yaklaşık 3,5 milyar yıl önce sona erdi. Sonuç olarak, kod yapısında, evrimi izlerinin izleri, doğum anından bugüne kadar izlenebilir.

Genetik koddaki unsurların dizisi hakkında söylendiğinde, kaotikten uzak olduğu, ancak kesinlikle tanımlanmış bir sıraya sahip olduğu anlaşılmaktadır. Ve bu aynı zamanda genetik kodun özelliklerini büyük ölçüde belirler. Bu, kelimelerdeki harflerin ve hecelerin konumuna eşdeğerdir. Her zamanki siparişi kırmaya değer ve kitaplar veya gazete sayfalarında okuyacağımızın çoğu saçma bir Abrakadabra'ya dönüşecek.

Genetik kodun ana özellikleri

Tipik olarak, kod özel bir şekilde şifrelenmiş herhangi bir bilgiyi taşır. Kodu deşifre etmek için, ayırt edici özellikleri bilmeniz gerekir.

Böylece, genetik kodun ana özellikleri şunlardır:

• üçlü;
• dejenerlik veya fazlalık;
• farklılığın;
• süreklilik;
• yukarıdaki çok yönlülük zaten bahsetti.

Bize her bir tesiste duralım.

1. üçüz

Bu, üç nükleotit bileşiği, molekülün (yani DNA veya RNA) içindeki bir sıralı zincir oluşturduğu zamandır. Sonuç olarak, bir üçüz bağlantısı oluşturulur veya amino asitlerden birini, peptid devresindeki konumundan birini kodlar.

Bileşik dizilerine ve bileşimlerine dahil edilen bu azot bileşiklerinin (nükleotitler) göre kodonlar (kod kelimeleridir!) Vardır.

Genetik olarak, 64 kodlama türünü ayırma alışılmıştır. Her birinin dört tür nükleotidin kombinasyonlarını oluşturabilirler. Bu, 4 sayının üçüncü dereceye kadar montajına eşdeğerdir. Böylece, 64-nükleotit kombinasyonlarının oluşumu mümkündür.

2. Genetik kodun fazlalığı

Bu özellik, genellikle 2-6 içinde, tek bir amino asidi şifrelemek için birkaç kodonun gerekli olduğunda izlenir. Ve sadece triptofan bir üçüz kullanılarak kodlanabilir.

3. Tanınmayan

Genetik kodun özelliklerine sağlıklı kalıtımın bir göstergesi olarak girer. Örneğin, kanın iyi durumu hakkında, normal hemoglobin hakkında, doktorlara zincir TRIPLET GAA'daki altıncı sırada söyleyebilir. Hemoglobin hakkında bilgi veren ve aynı zamanda kodlanmıştır ve bir kişi anemi ile hastalanırsa, nükleotidlerden biri, bir hastalık sinyalidir - bu bir hastalık sinyalidir.

4. Süreklilik

Genetik kodun bu özelliğini kaydederken, zincirin bağlantıları gibi kodonların bir mesafede bulunmadığından, ancak doğrudan yakınlıkta, nükleik asit devresinde birbirleriyle, bu zincir kesintiye uğramadığı unutulmamalıdır. Başlangıç \u200b\u200bya da son yok.

5. Evrensellik

Biri, dünyadaki her şeyin ortak bir genetik kodla birleştiğini asla unutmamalıdır. Ve bu nedenle, Prima ve Erkek, Böcek ve Kuşlar, bir asırlık Baobab'da ve patlatma toprağının altından büyük bir şekilde ezilmiş aynı üçüzler benzer amino asitler tarafından kodlanmıştır.

Belirli bir vücudun özellikleri hakkındaki ana bilgilerin, vücudun daha önce yaşayan ve genetik bir kod olarak bulunanlar tarafından miras alındığı bir tür programın attığı genlerdedir.

- Kalıtsal bilgiyi nükleik asit moleküllerinde bir nükleotit dizisi şeklinde tek bir kayıt sistemi. Genetik kod, azotlu bazlar ile karakterize edilen, sadece dört nükleotid harfinden oluşan bir alfabenin kullanımına dayanır: A, T, G, C.

Genetik kodun ana özellikleri aşağıdaki gibidir:

1. Üçüz genetik kodu. Üçlü (kodon), bir amino asidi kodlayan üç nükleotid dizisidir. Protein 20 amino asit içerdiğinden, her birinin bir nükleotit ile kodlanamayacağı açıktır (çünkü DNA'da sadece dört tip nükleotit vardır, daha sonra bu durumda, 16 amino asit çözünmemiş kalır). Amino asitleri kodlamak için iki nükleotit de yoksundur, çünkü bu durumda, sadece 16 amino asit kodlanabilir. Bu, bir amino asidini kodlayan en küçük sayıda nükleotidin üçe eşit olduğu anlamına gelir. (Bu durumda, olası nükleotit üçüz sayısı 43 \u003d 64'tür.

2. Kodun artıklığı (dejeneracy), üçlülüğünün bir sonucudur ve bir amino asidin birkaç üçüzle kodlanabileceği anlamına gelir (amino asitler 20 ve üçüz - 64). Dışlama, sadece bir üçüzle kodlanmış olan metiyonin ve triptofandır. Ek olarak, bazı üçüzler özel işlevler gerçekleştirir. Öyleyse, IRNN molekülünde, üçü UAA, UAG, UGA - polipeptit zincirinin sentezini durduran kodonları, yani, yani durdurma sinyallerini sonlandırıyor. DNA devresinin başında olan metiyonin (aura) karşılık gelen bir üçüz, amino asidi kodlamaz ve (uyarma) okumayı başlatmanın işlevini gerçekleştirir.

3. Aynı anda, tanım özelliğinde var olan kodun fazlalığı ile aynı anda, bu, belirtilen bir amino asidin her kodona karşılık geldiği anlamına gelir.

4. COLLINEARN KODU, yani GENE'deki nükleotit sekansı, proteindeki amino asitlerin sırasına karşılık gelir.

5. Genetik kod tamamen kompakt değildir, yani "noktalama işaretleri" içermez. Bu, okuma sürecinin örtüşen kolonların (üçüz) olasılığına izin vermediği anlamına gelir ve belirli bir kodondan başlayarak, okuma, bir üçüzün sinyallerini durdurmak için bir üçüz için bir üçüz'dür (kodonların sonlandırılması). Örneğin, IRNN'de Auggutsuuuugug'un azotojöz bazları dizisi sadece bu tür üçüzler tarafından okunacak: Ağustos, GOG, Tsuu, Au, GUG, Aug, Ugg, GSU, GUG, vb. Veya Aug, GSU, UGC, TSU, vb. Herhangi bir şekilde (söyleyelim, kodu Auga, noktalama işaretleri, kodon UGC, noktalama işaretleri Y ve T. s.).

6. Genetik Kod Universal, yani tüm organizmaların nükleer genleri, bu organizmaların organizasyon seviyesi ve sistematik konumundan bağımsız olarak proteinler hakkındaki bilgileri eşit olarak kodlarlar.