Генетичен код на свойствата и техните характеристики накратко. Биосинтеза на протеини и нуклеинови киселини

Наследствената информация е информация за структурата на протеин (информация за какви аминокиселини в какъв редсе комбинират по време на синтеза на първичната протеинова структура).

Информацията за структурата на протеините е кодирана в ДНК, която при еукариотите е част от хромозомите и се намира в ядрото. Нарича се секцията от ДНК (хромозома), в която е кодирана информация за един протеин ген.

Транскрипция- Това е пренаписване на информация от ДНК в иРНК (информационна РНК). иРНК пренася информация от ядрото до цитоплазмата, до мястото на протеиновия синтез (до рибозомата).

Излъчванее процес на биосинтеза на протеини. Вътре в рибозомата тРНК антикодони са прикрепени към иРНК кодоните според принципа на комплементарност. Рибозомата свързва аминокиселините, донесени от tRNA, с пептидна връзка, за да образува протеин.

Реакциите на транскрипция, транслация, както и репликация (удвояване на ДНК) са реакции матричен синтез. ДНК служи като матрица за синтеза на иРНК, а иРНК служи като матрица за синтеза на протеини.

Генетичен коде начинът, по който информацията за структурата на протеина се записва в ДНК.

Генекодови свойства

1) Тройка: Една аминокиселина е кодирана от три нуклеотида. Тези 3 нуклеотида в ДНК се наричат ​​триплет, в иРНК - кодон, в тРНК - антикодон (но в Единния държавен изпит може да има и „код триплет“ и т.н.)

2) Съкращаване(дегенерация): има само 20 аминокиселини и има 61 триплета, кодиращи аминокиселини, така че всяка аминокиселина е кодирана от няколко триплета.

3) Еднозначност: Всеки триплет (кодон) кодира само една аминокиселина.

4) Универсалност: Генетичният код е еднакъв за всички живи организми на Земята.

Задачи

Задачи върху броя на нуклеотидите/аминокиселините
3 нуклеотида = 1 триплет = 1 аминокиселина = 1 тРНК

Задачи в ATGC
ДНК тРНК тРНК
A U A
Т А У
G C G
Ц Г Ц

Изберете една, най-правилната опция. иРНК е копие
1) един ген или група гени
2) вериги на протеинови молекули
3) една протеинова молекула
4) части от плазмената мембрана

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Първичната структура на протеиновата молекула, определена от нуклеотидната последователност на иРНК, се формира в процеса
1) излъчвания
2) транскрипции
3) редупликация
4) денатурация

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Коя последователност правилно отразява пътя на внедряване на генетичната информация
1) ген --> иРНК --> протеин --> признак
2) признак --> протеин --> иРНК --> ген --> ДНК
3) иРНК --> ген --> протеин --> признак
4) ген --> ДНК --> черта --> протеин

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Изберете правилната последователност на трансфер на информация в процеса на синтез на протеини в клетката
1) ДНК -> информационна РНК -> протеин
2) ДНК -> преносна РНК -> протеин
3) рибозомна РНК -> преносна РНК -> протеин
4) рибозомна РНК -> ДНК -> трансферна РНК -> протеин

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Същата аминокиселина съответства на CAA антикодона на трансферната РНК и триплета на ДНК
1) ГВА
2) ЦУУ
3) GTT
4) GAA

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Антикодонът AAU на трансферната РНК съответства на триплет на ДНК
1) ТТА
2) AAT
3) ААА
4) ТТТ

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Всяка аминокиселина в клетката е кодирана за
1) една ДНК молекула
2) няколко тройки
3) няколко гена
4) един нуклеотид

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Функционална единица на генетичния код
1) нуклеотид
2) триплет
3) аминокиселина
4) тРНК

Отговор

Изберете три опции. В резултат на реакции от матричен тип се синтезират молекули
1) полизахариди
2) ДНК
3) монозахариди
4) иРНК
5) липиди
6) катерица

Отговор

1. Определете последователността на процесите, които осигуряват биосинтеза на протеини. Запишете съответната последователност от числа.
1) образуване на пептидни връзки между аминокиселини
2) прикрепване на тРНК антикодона към комплементарния кодон на тРНК
3) синтез на иРНК молекули върху ДНК
4) движение на иРНК в цитоплазмата и нейното местоположение върху рибозомата
5) доставка на аминокиселини до рибозомата с помощта на тРНК

Отговор

2. Установете последователността на процесите на биосинтеза на протеини в клетката. Запишете съответната последователност от числа.
1) образуване на пептидна връзка между аминокиселини
2) взаимодействие между иРНК кодона и тРНК антикодона
3) освобождаване на тРНК от рибозомата
4) свързване на иРНК с рибозома
5) освобождаване на иРНК от ядрото в цитоплазмата
6) синтез на иРНК

Отговор

3. Установете последователността на процесите в биосинтезата на протеини. Запишете съответната последователност от числа.
1) синтез на иРНК върху ДНК
2) доставка на аминокиселини до рибозомата
3) образуване на пептидна връзка между аминокиселините
4) добавяне на аминокиселина към тРНК
5) свързване на иРНК с две рибозомни субединици

Отговор

4. Установете последователността на етапите на биосинтеза на протеини. Запишете съответната последователност от числа.
1) отделяне на протеинова молекула от рибозома
2) прикрепване на тРНК към началния кодон
3) транскрипция
4) удължаване на полипептидната верига
5) освобождаване на иРНК от ядрото в цитоплазмата

Отговор

5. Установете правилната последователност на процесите на биосинтеза на протеини. Запишете съответната последователност от числа.
1) добавяне на аминокиселина към пептид
2) синтез на иРНК върху ДНК
3) разпознаване по кодон на антикодон
4) комбиниране на иРНК с рибозома
5) освобождаване на иРНК в цитоплазмата

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Кой антикодон на трансферната РНК съответства на триплета TGA в молекулата на ДНК
1) ACU
2) ЦУГ
3) UGA
4) AHA

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Генетичният код е универсален, защото
1) всяка аминокиселина е кодирана от тройка нуклеотиди
2) мястото на аминокиселината в протеиновата молекула се определя от различни триплети
3) тя е еднаква за всички същества, живеещи на Земята
4) няколко триплета кодират една аминокиселина

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Нарича се участък от ДНК, съдържащ информация за една полипептидна верига
1) хромозома
2) триплет
3) геном
4) код

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Преводът е процесът, чрез който
1) броят на ДНК веригите се удвоява
2) иРНК се синтезира върху матрицата на ДНК
3) протеините се синтезират върху иРНК матрицата в рибозомата
4) водородните връзки между молекулите на ДНК се разкъсват

Отговор

Изберете три опции. Биосинтезата на протеини, за разлика от фотосинтезата, се случва
1) в хлоропластите
2) в митохондриите
3) при реакции на пластичен обмен
4) в реакции от матричен тип
5) в лизозомите
6) в левкопласти

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Матрицата за транслация е молекула
1) тРНК
2) ДНК
3) рРНК
4) иРНК

Отговор

Всички освен две от следните характеристики могат да се използват за описание на функции нуклеинова киселинав клетка. Определете две характеристики, които „отпадат“ от общия списък и запишете номерата, под които са посочени в таблицата.
1) осъществява хомеостаза
2) прехвърляне наследствена информацияот ядрото до рибозомата
3) участват в биосинтезата на протеини
4) са част от клетъчната мембрана
5) транспортни аминокиселини

Отговор

АМИНОКИСЕЛИНИ - иРНК КОДОНИ
Колко иРНК кодона кодират информация за 20 аминокиселини? Запишете само съответното число в отговора си.

Отговор

АМИНОКИСЕЛИНИ - НУКЛЕОТИДИ иРНК
1. Част от полипептида се състои от 28 аминокиселинни остатъка. Определете броя на нуклеотидите в секцията иРНК, съдържаща информация за първичната структура на протеина.

Отговор

2. Колко нуклеотида съдържа m-RNA, ако протеинът, синтезиран от нея, се състои от 180 аминокиселинни остатъка? Запишете само съответното число в отговора си.

Отговор

АМИНОКИСЕЛИНИ – ДНК НУКЛЕОТИДИ
1. Протеинът се състои от 140 аминокиселинни остатъка. Колко нуклеотида има в генната област, която кодира първичната структура на този протеин?

Отговор

2. Протеинът се състои от 180 аминокиселинни остатъка. Колко нуклеотида има в гена, който кодира последователността от аминокиселини в този протеин. Запишете само съответното число в отговора си.

Отговор

3. Фрагмент от ДНК молекула кодира 36 аминокиселини. Колко нуклеотида съдържа този фрагмент от ДНК молекула? Запишете съответното число в отговора си.

Отговор

4. Полипептидът се състои от 20 аминокиселинни единици. Определете броя на нуклеотидите в генната област, която кодира тези аминокиселини в полипептида. Напишете отговора си като число.

Отговор

5. Колко нуклеотида в генна секция кодират протеинов фрагмент от 25 аминокиселинни остатъка? В отговора си запишете само съответното число.

Отговор

6. Колко нуклеотида във фрагмент от шаблонната верига на ДНК кодират 55 аминокиселини в полипептиден фрагмент? Запишете само съответното число в отговора си.

Отговор

АМИНОКИСЕЛИНИ – тРНК
1. Какъв брой тРНК са участвали в синтеза на протеин, който включва 130 аминокиселини? Напишете съответното число в отговора си.

Отговор

2. Фрагмент от протеинова молекула се състои от 25 аминокиселини. Колко tRNA молекули са участвали в създаването му? Запишете само съответното число в отговора си.

Отговор

АМИНОКИСЕЛИНИ - ТРИПЛЕТИ
1. Колко триплета съдържа ДНК фрагмент, кодиращ 36 аминокиселини? Запишете съответното число в отговора си.

Отговор

2. Колко триплета кодират 32 аминокиселини? В отговора си запишете само съответното число.

Отговор

НУКЛЕОТИДИ – АМИНОКИСЕЛИНИ
1. Какъв брой аминокиселини е криптиран в генна секция, съдържаща 129 нуклеотидни остатъка?

Отговор

2. Колко аминокиселини кодират 900 нуклеотида? В отговора си запишете само съответното число.

Отговор

3. Какъв е броят на аминокиселините в един протеин, ако неговият кодиращ ген се състои от 600 нуклеотида? В отговора си запишете само съответното число.

Отговор

4. Колко аминокиселини кодират 1203 нуклеотида? В отговора си запишете само броя на аминокиселините.

Отговор

5. Колко аминокиселини са необходими за синтеза на полипептид, ако кодиращата част на иРНК съдържа 108 нуклеотида? Запишете само съответното число в отговора си.

Отговор

mRNA NUCLEOTIDES - ДНК НУКЛЕОТИДИ
В протеиновия синтез участва молекула иРНК, чийто фрагмент съдържа 33 нуклеотидни остатъка. Определете броя на нуклеотидните остатъци в участък от шаблонната верига на ДНК.

Отговор

НУКЛЕОТИДИ - тРНК
Какъв брой транспортни РНК молекули са участвали в транслацията, ако генната област съдържа 930 нуклеотидни остатъка?

Отговор

ТРИПЛЕТИ - иРНК НУКЛЕОТИДИ
Колко нуклеотида има във фрагмент от молекула на иРНК, ако фрагментът от кодиращата верига на ДНК съдържа 130 триплета? Запишете само съответното число в отговора си.

Отговор

тРНК - АМИНОКИСЕЛИНИ
Определете броя на аминокиселините в протеина, ако 150 tRNA молекули са участвали в процеса на транслация. Запишете само съответното число в отговора си.

Отговор

ПРОСТО
Колко нуклеотида съставляват един иРНК кодон?

Отговор

Колко нуклеотида съставляват един стоп кодон на иРНК?

Отговор

Колко нуклеотида изграждат антикодона на тРНК?

Отговор

ТРУДЕН
Протеинът има относително молекулно тегло 6000. Определете броя на аминокиселините в протеинова молекула, ако отн. молекулна масаедин аминокиселинен остатък е 120. Запишете само съответното число в отговора си.

Отговор

В две вериги на една ДНК молекула има 3000 нуклеотида. В една от веригите е кодирана информация за структурата на протеина. Пребройте колко аминокиселини са кодирани в една ДНК верига. В отговора си запишете само числото, съответстващо на броя на аминокиселините.

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Същата аминокиселина съответства на антикодона UCA на трансферна РНК и триплет в гена на ДНК
1) GTA
2) ACA
3) TGT
4) TCA

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Синтезът на хемоглобин в клетката се контролира от определен сегмент от молекулата на ДНК, т.нар.
1) кодон
2) триплет
3) генетичен код
4) геном

Отговор

В кои от изброените клетъчни органели протичат реакциите на матричен синтез? Посочете три верни твърдения от общия списък и запишете номерата, под които са посочени.
1) центриоли
2) лизозоми
3) апарат на Голджи
4) рибозоми
5) митохондрии
6) хлоропласти

Отговор

Погледнете картината, изобразяваща процесите, протичащи в клетката, и посочете A) името на процеса, обозначен с буквата A, B) името на процеса, обозначен с буквата B, C) името на типа химична реакция. За всяка буква изберете съответния термин от предоставения списък.
1) репликация
2) транскрипция
3) излъчване
4) денатурация
5) екзотермични реакции
6) реакции на заместване
7) реакции на матричен синтез
8) реакции на разделяне

Отговор

Погледнете снимката и посочете (A) името на процес 1, (B) името на процес 2, (c) крайния продукт на процес 2. За всяка буква изберете съответния термин или концепция от предоставения списък.
1) тРНК
2) полипептид
3) рибозома
4) репликация
5) излъчване
6) спрежение
7) АТФ
8) транскрипция

Отговор

Установете съответствие между процесите и етапите на протеиновия синтез: 1) транскрипция, 2) транслация. Напишете числата 1 и 2 в правилния ред.
А) пренос на аминокиселини чрез тРНК
Б) Включена е ДНК
Б) синтез на иРНК
Г) образуване на полипептидна верига
Г) възниква върху рибозомата

Отговор

Всички знаци, изброени по-долу, с изключение на два, се използват за описание на процеса, показан на фигурата. Идентифицирайте две характеристики, които „отпадат“ от общия списък и запишете номерата, под които са посочени.
1) съгласно принципа на комплементарност, нуклеотидната последователност на ДНК молекула се превежда в нуклеотидната последователност на молекулите различни видовеРНК
2) процес на превръщане на нуклеотидна последователност в аминокиселинна последователност
3) процесът на прехвърляне на генетична информация от ядрото до мястото на протеинов синтез
4) процесът протича в рибозомите
5) резултатът от процеса е синтеза на РНК

Отговор

Молекулното тегло на полипептида е 30 000 c.u. Определете дължината на гена, който го кодира, ако молекулното тегло на една аминокиселина е средно 100, а разстоянието между нуклеотидите в ДНК е 0,34 nm. Запишете само съответното число в отговора си.

Отговор

Изберете две от изброените по-долу реакции, които са свързани с реакции на матричен синтез. Запишете номерата, под които са посочени.
1) синтез на целулоза
2) Синтез на АТФ
3) биосинтеза на протеини
4) окисление на глюкоза
5) ДНК репликация

Отговор

Изберете три верни отговора от шест и запишете номерата, под които са посочени в таблицата. Матричните реакции в клетките включват
1) ДНК репликация
2) фотолиза на водата
3) Синтез на РНК
4) хемосинтеза
5) биосинтеза на протеини
6) Синтез на АТФ

Отговор

Всички от следните характеристики, с изключение на две, могат да се използват за описание на процеса на биосинтеза на протеин в клетка. Определете две характеристики, които „отпадат“ от общия списък, и запишете номерата, под които са посочени във вашия отговор.
1) Процесът протича в присъствието на ензими.
2) Централната роля в процеса принадлежи на РНК молекулите.
3) Процесът е придружен от синтеза на АТФ.
4) Аминокиселините служат като мономери за образуване на молекули.
5) Сглобяването на протеинови молекули се извършва в лизозоми.

Отговор

Намерете три грешки в дадения текст. Посочете номерата на предложенията, в които са направени.(1) По време на биосинтеза на протеини възникват реакции на матричен синтез. (2) Реакциите на шаблонен синтез включват само реакции на репликация и транскрипция. (3) В резултат на транскрипцията се синтезира тРНК, матрица за която е цялата ДНК молекула. (4) След преминаване през порите на ядрото иРНК навлиза в цитоплазмата. (5) Информационната РНК участва в синтеза на tRNA. (6) Трансферната РНК доставя аминокиселини за сглобяване на протеини. (7) Енергията на АТФ молекулите се изразходва за свързването на всяка аминокиселина с тРНК.

Отговор

Всички с изключение на две от следните понятия се използват за описание на превода. Идентифицирайте две характеристики, които „изпадат“ от общия списък и запишете номерата, под които са посочени.
1) матричен синтез
2) митотично вретено
3) полизома
4) пептидна връзка
5) висши мастни киселини

Отговор

© Д. В. Поздняков, 2009-2019

Генетичният код е начин за кодиране на последователността от аминокиселини в протеинова молекула, използвайки последователността от нуклеотиди в молекула на нуклеинова киселина. Свойствата на генетичния код произтичат от характеристиките на това кодиране.

Всяка протеинова аминокиселина е съпоставена с три последователни нуклеотида на нуклеинова киселина - триплет, или кодон. Всеки нуклеотид може да съдържа една от четирите азотни бази. В РНК това са аденин (A), урацил (U), гуанин (G), цитозин (C). Чрез комбиниране на азотни бази (в този случай нуклеотидите, които ги съдържат) по различни начини, можете да получите много различни триплети: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC и т.н. Обща сумавъзможни комбинации - 64, т.е. 43.

Протеините на живите организми съдържат около 20 аминокиселини. Ако природата „планира“ да кодира всяка аминокиселина не с три, а с два нуклеотида, тогава разнообразието от такива двойки не би било достатъчно, тъй като ще има само 16 от тях, т.е. 42.

По този начин, основното свойство на генетичния код е неговата тройност. Всяка аминокиселина е кодирана от триплет нуклеотиди.

Тъй като има значително повече възможни различни триплети от аминокиселините, използвани в биологичните молекули, следното свойство е реализирано в живата природа: съкращаванегенетичен код. Много аминокиселини започнаха да се кодират не от един кодон, а от няколко. Например аминокиселината глицин е кодирана от четири различни кодона: GGU, GGC, GGA, GGG. Излишъкът също се нарича израждане.

Съответствието между аминокиселините и кодоните е показано в таблици. Например тези:

По отношение на нуклеотидите генетичният код има следното свойство: еднозначност(или специфичност): всеки кодон отговаря само на една аминокиселина. Например кодонът GGU може да кодира само глицин и никаква друга аминокиселина.

Отново. Излишъкът означава, че няколко триплета могат да кодират една и съща аминокиселина. Специфичност - всеки специфичен кодон може да кодира само една аминокиселина.

В генетичния код няма специални препинателни знаци (с изключение на стоп кодони, които показват края на синтеза на полипептид). Функцията на препинателни знаци се изпълнява от самите тройки - краят на един означава, че следващ ще започне друг. Това предполага следните две свойства на генетичния код: приемственостИ не препокриващи се. Непрекъснатостта се отнася до четенето на тройки непосредствено една след друга. Неприпокриването означава, че всеки нуклеотид може да бъде част само от един триплет. Така че първият нуклеотид на следващия триплет винаги идва след третия нуклеотид на предишния триплет. Кодонът не може да започва с втория или третия нуклеотид на предходния кодон. С други думи, кодът не се припокрива.

Генетичният код има свойството многофункционалност. Тя е еднаква за всички организми на Земята, което показва единството на произхода на живота. Има много редки изключения от това. Например, някои триплети в митохондриите и хлоропластите кодират аминокиселини, различни от техните обичайни. Това може да предполага, че в зората на живота е имало малко по-различни вариации на генетичния код.

И накрая, генетичният код има шумоустойчивост, което е следствие от свойството му като излишък. Точковите мутации, които понякога се появяват в ДНК, обикновено водят до заместване на една азотна основа с друга. Това променя триплета. Например беше AAA, но след мутацията стана AAG. Такива промени обаче не винаги водят до промяна в аминокиселината в синтезирания полипептид, тъй като и двата триплета, поради свойството на излишък на генетичния код, могат да съответстват на една аминокиселина. Като се има предвид, че мутациите често са вредни, свойството на шумоустойчивост е полезно.

Генетичният или биологичен код е едно от универсалните свойства на живата природа, доказващо единството на нейния произход. Генетичен коде метод за кодиране на последователността от аминокиселини на полипептид, използвайки последователност от нуклеотиди на нуклеинова киселина (информационна РНК или комплементарна ДНК секция, върху която се синтезира иРНК).

Има и други определения.

Генетичен код- това е съответствието на всяка аминокиселина (част от живите протеини) на определена последователност от три нуклеотида. Генетичен коде връзката между базите на нуклеиновите киселини и протеиновите аминокиселини.

IN научна литератураГенетичният код не означава последователността от нуклеотиди в ДНК на даден организъм, която определя неговата индивидуалност.

Неправилно е да се приеме, че един организъм или вид има един код, а друг има друг. Генетичният код е как аминокиселините се кодират от нуклеотиди (т.е. принцип, механизъм); той е универсален за всички живи същества, еднакъв за всички организми.

Ето защо е неправилно да се каже например „Генетичният код на човек“ или „Генетичният код на организъм“, което често се използва в псевдонаучната литература и филми.

В тези случаи обикновено имаме предвид генома на човек, организъм и т.н.

Разнообразието на живите организми и характеристиките на тяхната жизнена дейност се дължи преди всичко на разнообразието на протеините.

Специфичната структура на протеина се определя от реда и количеството на различните аминокиселини, които съставляват неговия състав. Аминокиселинната последователност на пептида е криптирана в ДНК с помощта на биологичен код. От гледна точка на разнообразието на набора от мономери, ДНК е по-примитивна молекула от пептида. ДНК е различни опцииредуващи се само четири нуклеотида. Това отдавна не позволява на изследователите да разглеждат ДНК като материал на наследствеността.

Как аминокиселините се кодират от нуклеотиди?

1) Нуклеиновите киселини (ДНК и РНК) са полимери, състоящи се от нуклеотиди.

Всеки нуклеотид може да съдържа една от четирите азотни бази: аденин (A, en: A), гуанин (G, G), цитозин (C, en: C), тимин (T, en: T). В случая на РНК тиминът се заменя с урацил (U, U).

При разглеждане на генетичния код се вземат предвид само азотните основи.

Тогава веригата на ДНК може да бъде представена като тяхната линейна последователност. Например:

Разделът на иРНК, допълващ този код, ще бъде както следва:

2) Протеините (полипептидите) са полимери, състоящи се от аминокиселини.

В живите организми 20 аминокиселини се използват за изграждане на полипептиди (още няколко са много редки). За да ги обозначите, можете да използвате и една буква (въпреки че по-често използват три - съкращение за името на аминокиселината).

Аминокиселините в полипептида също са свързани линейно чрез пептидна връзка. Да предположим например, че има част от протеин със следната последователност от аминокиселини (всяка аминокиселина е обозначена с една буква):

3) Ако задачата е да се кодира всяка аминокиселина с помощта на нуклеотиди, тогава се свежда до това как да се кодират 20 букви с помощта на 4 букви.

Това може да стане чрез съпоставяне на букви от 20-буквена азбука с думи, съставени от няколко букви от 4-буквена азбука.

Ако една аминокиселина е кодирана от един нуклеотид, тогава могат да бъдат кодирани само четири аминокиселини.

Ако всяка аминокиселина е свързана с два последователни нуклеотида във веригата на РНК, тогава могат да бъдат кодирани шестнадесет аминокиселини.

Наистина, ако има четири букви (A, U, G, C), тогава броят на техните различни двойки комбинации ще бъде 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), (UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[Скобите се използват за по-лесно възприемане.] Това означава, че само 16 различни аминокиселини могат да бъдат кодирани с такъв код (двубуквена дума): всяка ще има своя собствена дума (два последователни нуклеотида).

От математиката формулата за определяне на броя на комбинациите изглежда така: ab = n.

Тук n е броят на различните комбинации, a е броят на буквите от азбуката (или основата на числовата система), b е броят на буквите в думата (или цифрите в числото). Ако заместим 4-буквената азбука и думите, състоящи се от две букви в тази формула, получаваме 42 = 16.

Ако три последователни нуклеотида се използват като кодова дума за всяка аминокиселина, тогава могат да бъдат кодирани 43 = 64 различни аминокиселини, тъй като 64 различни комбинации могат да бъдат направени от четири букви, взети в групи от по три (например AUG, GAA, CAU , GGU и др.).

д.). Това вече е повече от достатъчно за кодиране на 20 аминокиселини.

Точно трибуквен код, използван в генетичния код. Наричат ​​се три последователни нуклеотида, кодиращи една аминокиселина триплет(или кодон).

Всяка аминокиселина е свързана със специфичен триплет от нуклеотиди.

В допълнение, тъй като комбинациите от триплети припокриват броя на аминокиселините в излишък, много аминокиселини са кодирани от няколко триплета.

Три триплета не кодират нито една от аминокиселините (UAA, UAG, UGA).

Те отбелязват края на предаването и се извикват стоп кодони(или безсмислени кодони).

Триплетът AUG кодира не само аминокиселината метионин, но и инициира транслацията (играе ролята на стартов кодон).

По-долу са дадени таблици на аминокиселинното съответствие на нуклеотидните триплети.

С помощта на първата таблица е удобно да се определи съответната аминокиселина от даден триплет. За второто - за дадена аминокиселина, съответните й триплети.

Нека разгледаме пример за внедряване на генетичен код. Нека има иРНК със следното съдържание:

Нека разделим нуклеотидната последователност на триплети:

Нека свържем всеки триплет с аминокиселината на полипептида, който кодира:

Метионин - Аспарагинова киселина - Серин - Треонин - Триптофан - Левцин - Левцин - Лизин - Аспарагин - Глутамин

Последният триплет е стоп кодон.

Свойства на генетичния код

Свойствата на генетичния код до голяма степен са следствие от начина, по който се кодират аминокиселините.

Първото и очевидно свойство е тройност.

Отнася се до факта, че кодовата единица е последователност от три нуклеотида.

Важно свойство на генетичния код е неговата не препокриващи се. Нуклеотид, включен в един триплет, не може да бъде включен в друг.

Тоест, последователността AGUGAA може да се чете само като AGU-GAA, но не, например, така: AGU-GUG-GAA. Тоест, ако двойка GU е включена в един триплет, това вече не може да бъде интегрална частдруг.

Под еднозначностГенетичният код разбира, че всеки триплет съответства само на една аминокиселина.

Например триплетът AGU кодира аминокиселината серин и нищо друго.

Генетичен код

Този триплет уникално съответства само на една аминокиселина.

От друга страна, няколко триплета могат да съответстват на една аминокиселина. Например, същият серин, в допълнение към AGU, съответства на AGC кодона. Това свойство се нарича изражданегенетичен код.

Дегенерацията позволява на много мутации да останат безвредни, тъй като често заместването на един нуклеотид в ДНК не води до промяна в стойността на триплета. Ако се вгледате внимателно в таблицата на аминокиселинното съответствие на триплетите, можете да видите, че ако една аминокиселина е кодирана от няколко триплета, те често се различават в последния нуклеотид, т.е. може да бъде всичко.

Отбелязват се и някои други свойства на генетичния код (непрекъснатост, шумоустойчивост, универсалност и др.).

Устойчивостта като адаптация на растенията към условията на живот. Основни реакции на растенията към действието на неблагоприятни фактори.

Устойчивостта на растенията е способността да издържат на въздействието на екстремни фактори на околната среда (засушаване на почвата и въздуха).

Уникалността на генетичния код се проявява в това, че

Това свойство е развито в процеса на еволюцията и е генетично фиксирано. В райони с неблагоприятни условия са се образували стабилни декоративни форми и местни сортове устойчиви на суша културни растения. Определено ниво на устойчивост, присъщо на растенията, се разкрива само под въздействието на екстремни фактори на околната среда.

В резултат на появата на такъв фактор започва фазата на дразнене - рязко отклонение от нормата на редица физиологични параметри и бързото им връщане към нормалното. След това има промяна в скоростта на метаболизма и увреждане на вътреклетъчните структури. При това се потискат всички синтетични, активират се всички хидролитични и общото енергоснабдяване на организма намалява. Ако ефектът на фактора не надвишава праговата стойност, започва фазата на адаптация.

Адаптираното растение реагира по-малко на повтарящо се или нарастващо излагане на екстремен фактор. На ниво организъм, взаимодействието между органите се добавя към адаптационните механизми. Отслабване на движението на водните потоци, минерални и органични съединенияизостря конкуренцията между органите, растежът им спира.

Определена биостабилност в растенията. максималната стойност на екстремния фактор, при който растенията все още образуват жизнеспособни семена. Агрономическата стабилност се определя от степента на намаляване на добива. Растенията се характеризират със своята устойчивост на специфичен вид екстремни фактори - зимуващи, газоустойчиви, солеустойчиви, устойчиви на суша.

Тип кръгли червеи, за разлика от плоските, те имат първична телесна кухина - шизоцел, образувана поради разрушаването на паренхима, който запълва празнините между стената на тялото и вътрешни органи– функцията му е транспортна.

Поддържа хомеостазата. Формата на тялото е кръгла в диаметър. Обвивката е кутикулирана. Мускулите са представени от слой надлъжни мускули. Червата са проходни и се състоят от 3 отдела: преден, среден и заден. Устният отвор е разположен на вентралната повърхност на предния край на тялото. Фаринксът има характерен триъгълен лумен. Отделителна системапредставени от протонефридии или специална кожа - хиподермални жлези. Повечето видове са двудомни и се размножават само полово.

Развитието е директно, по-рядко с метаморфоза. Имат постоянен клетъчен състав на тялото и им липсва способност за регенерация. Предстомашието се състои от устната кухина, фаринкса, хранопровода.

Те нямат средна или задна част. Отделителната система се състои от 1-2 гигантски клетки на хиподермата. Надлъжните екскреторни канали лежат в страничните гребени на хиподермата.

Свойства на генетичния код. Доказателство за триплет код. Декодиране на кодони. Стоп кодони. Концепцията за генетично потискане.

Идеята, че ген кодира информация в първичната структура на протеин, е конкретизирана от F.

Крик в неговата хипотеза за последователност, според която последователността на генните елементи определя последователността на аминокиселинните остатъци в полипептидната верига. Валидността на хипотезата за последователността се доказва от колинеарността на структурите на гена и полипептида, който кодира. Най-значимото развитие през 1953 г. е съображението, че. Че кодът най-вероятно е триплет.

; Базови двойки ДНК: A-T, T-A, G-C, C-G - могат да кодират само 4 аминокиселини, ако всяка двойка отговаря на една аминокиселина. Както знаете, протеините съдържат 20 основни аминокиселини. Ако приемем, че всяка аминокиселина има 2 базови двойки, тогава могат да бъдат кодирани 16 аминокиселини (4*4) - това отново не е достатъчно.

Ако кодът е триплетен, тогава 64 кодона (4*4*4) могат да бъдат направени от 4 базови двойки, което е повече от достатъчно за кодиране на 20 аминокиселини. Крик и колегите му приемат, че кодът е триплетен; между кодоните няма "запетая", т.е. четенето на кода в гена става с фиксирана точкав една посока. През лятото на 1961 г. Киренберг и Матеи съобщават за декодирането на първия кодон и предлагат метод за установяване състава на кодоните в безклетъчна система за синтез на протеини.

Така кодонът за фенилаланин се транскрибира като UUU в иРНК. Освен това, в резултат на прилагането на методи, разработени от Корана, Ниренберг и Ледер през 1965 г.

кодов речник е съставен в него модерна форма. По този начин, появата на мутации в Т4 фагите, причинени от загубата или добавянето на бази, е доказателство за триплетната природа на кода (свойство 1). Тези заличавания и добавки, водещи до изместване на рамката при „четене“ на кода, бяха елиминирани само чрез възстановяване на коректността на кода; това предотврати появата на мутанти. Тези експерименти също показаха, че триплетите не се припокриват, тоест всяка основа може да принадлежи само на един триплет (свойство 2).

Повечето аминокиселини имат няколко кодона. Код, в който броят на аминокиселините по-малко числоКодоните се наричат ​​изродени (свойство 3), т.е.

д. дадена аминокиселина може да бъде кодирана от повече от един триплет. В допълнение, три кодона изобщо не кодират никаква аминокиселина („безсмислени кодони“) и действат като „стоп сигнал“. Стоп кодонът е крайната точка на функционална единица на ДНК, цистронът. Стоп кодоните са еднакви при всички видове и са представени като UAA, UAG, UGA. Забележителна характеристика на кода е, че той е универсален (свойство 4).

Във всички живи организми едни и същи триплети кодират едни и същи аминокиселини.

Съществуването на три типа мутантни кодонови терминатори и тяхното потискане са демонстрирани в Е. coli и дрожди. Откриването на супресорни гени, които „интерпретират” безсмислени алели на различни гени, показва, че преводът на генетичния код може да се промени.

Мутациите, засягащи антикодона на тРНК, променят тяхната специфичност на кодона и създават възможност за потискане на мутациите на ниво транслация. Потискането на ниво транслация може да възникне поради мутации в гените, кодиращи определени рибозомни протеини. В резултат на тези мутации рибозомата „прави грешки“, например, при четенето на безсмислени кодони и ги „интерпретира“, използвайки някои немутантни тРНК. Наред с генотипното потискане, действащо на ниво транслация, е възможно и фенотипно потискане на безсмислени алели: когато температурата се понижава, когато клетките са изложени на аминогликозидни антибиотици, които се свързват с рибозоми, например стрептомицин.

22. Размножаване на висшите растения: вегетативно и безполово. Спорообразуване, структура на спори, равни и разноспорови.Възпроизводството като свойство на живата материя, т.е.способността на индивида да създаде себеподобни, съществува в ранните етапи на еволюцията.

Формите на размножаване могат да бъдат разделени на 2 вида: безполово и сексуално. Самото безполово размножаване се осъществява без участието на зародишни клетки, с помощта на специализирани клетки - спори. Те се образуват в органи безполово размножаване– спорангии в резултат на митотично делене.

При покълването си спората възпроизвежда нов индивид, подобен на майката, с изключение на спорите на семенните растения, при които спората е загубила функцията си за размножаване и разпръскване. Спорите могат да се образуват и чрез редукционно делене, като едноклетъчните спори се разпръскват.

Възпроизвеждането на растения с помощта на вегетативно (част от издънка, лист, корен) или разделяне на едноклетъчни водорасли наполовина се нарича вегетативно (луковица, резници).

Половото размножаване се осъществява от специални полови клетки - гамети.

Гаметите се образуват в резултат на мейозата, има женски и мъжки. В резултат на тяхното сливане се появява зигота, от която впоследствие се развива нов организъм.

Растенията се различават по видовете гамети. В някои едноклетъчни организми той функционира като гамета в определени моменти. Разнополовите организми (гамети) се сливат – този полов процес се нарича hologamia.Ако мъжките и женските гамети са морфологично сходни и подвижни, това са изогамети.

И сексуалният процес - изогамен. Ако женските гамети са малко по-големи и по-малко подвижни от мъжките, тогава това са хетерогамети и процесът е хетерогамия. Оогамия – женските гамети са много големи и неподвижни, мъжките са малки и подвижни.

12345678910Напред ⇒

Генетичен код - съответствие между ДНК триплети и протеинови аминокиселини

Необходимостта от кодиране на структурата на протеините в линейната последователност от нуклеотиди на иРНК и ДНК е продиктувана от факта, че по време на транслацията:

• няма съответствие между броя на мономерите в матрицата на иРНК и продукта - синтезирания протеин;
• няма структурно сходство между РНК и протеиновите мономери.

Това изключва допълващо взаимодействиемежду матрицата и продукта - принципът, по който се осъществява изграждането на нови ДНК и РНК молекули при репликация и транскрипция.

От това става ясно, че трябва да има „речник“, който позволява да се разбере коя последователност от mRNA нуклеотиди осигурява включването на аминокиселини в протеин в дадена последователност. Този „речник“ се нарича генетичен, биологичен, нуклеотиден или аминокиселинен код. Той ви позволява да шифровате аминокиселините, които изграждат протеините, като използвате специфична последователност от нуклеотиди в ДНК и иРНК. Характеризира се с определени свойства.

Тройност.Един от основните въпроси при определяне на свойствата на кода беше въпросът за броя на нуклеотидите, които трябва да определят включването на една аминокиселина в протеина.

Беше установено, че кодиращите елементи в криптирането на аминокиселинна последователност наистина са триплети от нуклеотиди, или тризнаци,които бяха наименувани "кодони".

Значението на кодоните.

Възможно е да се установи, че от 64 кодона включването на аминокиселини в синтезираната полипептидна верига кодира 61 триплета, а останалите 3 - UAA, UAG, UGA - не кодират включването на аминокиселини в протеина и първоначално са били наречени безсмислени или безсмислени кодони. Въпреки това, по-късно беше показано, че тези триплети сигнализират завършването на транслацията и затова те се наричат ​​терминиращи или стоп кодони.

Кодоните на иРНК и триплетите от нуклеотиди в кодиращата верига на ДНК с посока от 5' към 3' края имат същата последователност от азотни бази, с изключение на това, че в ДНК вместо урацил (U), характерен за иРНК, има е тимин (Т).

Специфичност.

Всеки кодон отговаря само на една специфична аминокиселина. В този смисъл генетичният код е строго еднозначен.

Таблица 4-3.

Еднозначността е едно от свойствата на генетичния код, проявяващо се в това, че...

Основни компоненти на системата за синтез на протеини

Бележки: elF( еукариотни инициационни фактори) — иницииращи фактори; eEF ( еукариотни фактори на удължаване) — коефициенти на удължение; eRF ( еукариотни освобождаващи фактори) са фактори за прекратяване.

Дегенерация. В иРНК и ДНК има 61 триплета, всеки от които кодира включването на една от 20 аминокиселини в протеина.

От това следва, че в информационните молекули включването на една и съща аминокиселина в протеина се определя от няколко кодона. Това свойство на биологичния код се нарича израждане.

При човека само 2 аминокиселини са кодирани с един кодон - Met и Tri, докато Leu, Ser и Apr - с шест кодона, а Ala, Val, Gly, Pro, Tre - с четири кодона (табл.

Излишъкът от кодиращи последователности е най-ценното свойство на кода, тъй като повишава устойчивостта на информационния поток към неблагоприятните въздействия на външната и вътрешната среда. Когато се определя естеството на аминокиселината, която трябва да бъде включена в протеин, третият нуклеотид в кодона няма толкова важно, като първите две. Както се вижда от табл. 4-4, за много аминокиселини заместването на нуклеотид в третата позиция на кодона не влияе на неговото значение.

Линейност на записа на информация.

По време на транслацията кодоните на иРНК се „четат“ от фиксирана начална точка последователно и не се припокриват. Информационният запис не съдържа сигнали, показващи края на един кодон и началото на следващия. AUG кодонът е иницииращият кодон и се чете както в началото, така и в други части на иРНК като Met. Следващите го триплети се четат последователно без пропуски до стоп кодона, при който е завършен синтезът на полипептидната верига.

Универсалност.

Доскоро се смяташе, че кодът е абсолютно универсален, т.е. значението на кодовите думи е еднакво за всички изследвани организми: вируси, бактерии, растения, земноводни, бозайници, включително хора.

По-късно обаче стана известно едно изключение; оказа се, че митохондриалната иРНК съдържа 4 триплета, които имат различно значение от това в иРНК с ядрен произход. Така в митохондриалната иРНК триплетът UGA кодира Tri, AUA кодира Met, а ACA и AGG се четат като допълнителни стоп кодони.

Колинеарност на ген и продукт.

При прокариотите е установено линейно съответствие между кодонната последователност на гена и аминокиселинната последователност в протеиновия продукт или, както се казва, има колинеарност между гена и продукта.

Таблица 4-4.

Генетичен код

Бележки: U - урацил; С - цитозин; А - аденин; G - гуанин; *—терминиращ кодон.

При еукариотите базовите последователности в гена, които са колинеарни с аминокиселинната последователност в протеина, се прекъсват от нитрони.

Следователно в еукариотните клетки аминокиселинната последователност на протеина е колинеарна с последователността на екзоните в гена или зрялата иРНК след пост-транскрипционно отстраняване на интрони.

Във всяка клетка и организъм всички анатомични, морфологични и функционални характеристики се определят от структурата на протеините, които ги съставят. Наследственото свойство на тялото е способността да синтезира определени протеини. Аминокиселините са разположени в полипептидна верига, от която зависят биологичните характеристики.
Всяка клетка има своя собствена последователност от нуклеотиди в полинуклеотидната верига на ДНК. Това е генетичният код на ДНК. Чрез него се записва информация за синтеза на определени протеини. Тази статия описва какво представлява генетичният код, неговите свойства и генетична информация.

Малко история

Идеята, че може да съществува генетичен код, е формулирана от J. Gamow и A. Down в средата на ХХ век. Те описват, че нуклеотидната последователност, отговорна за синтеза на определена аминокиселина, съдържа най-малко три единици. По-късно те доказаха точния брой от три нуклеотида (това е единица на генетичния код), който беше наречен триплет или кодон. Има общо шестдесет и четири нуклеотида, тъй като киселинната молекула, където се намира РНК, е изградена от четири различни нуклеотидни остатъка.

Какво е генетичен код

Методът за кодиране на последователността на аминокиселинните протеини, дължащ се на последователността на нуклеотидите, е характерен за всички живи клетки и организми. Това е генетичният код.
В ДНК има четири нуклеотида:

• аденин - А;
• гуанин - G;
• цитозин - С;
• тимин - Т.

Те се обозначават с главни латински или (в рускоезичната литература) руски букви.
РНК също съдържа четири нуклеотида, но един от тях е различен от ДНК:

• аденин - А;
• гуанин - G;
• цитозин - С;
• урацил - U.

Всички нуклеотиди са подредени във вериги, като ДНК има двойна спирала, а РНК има единична спирала.
Протеините са изградени от двадесет аминокиселини, където те, разположени в определена последователност, определят неговите биологични свойства.

Свойства на генетичния код

Тройност. Единицата на генетичния код се състои от три букви, тя е триплет. Това означава, че съществуващите двадесет аминокиселини са кодирани от три специфични нуклеотида, наречени кодони или трипети. Има шестдесет и четири комбинации, които могат да бъдат създадени от четири нуклеотида. Това количество е повече от достатъчно за кодиране на двадесет аминокиселини.
Дегенерация. Всяка аминокиселина съответства на повече от един кодон, с изключение на метионин и триптофан.
Еднозначност. Един кодон кодира една аминокиселина. Например в ген здрав човекс информация за бета целта на хемоглобина, триплетът на GAG и GAA кодира А при всеки със сърповидно-клетъчна болест, един нуклеотид е променен.
Колинеарност. Последователността от аминокиселини винаги съответства на последователността от нуклеотиди, които генът съдържа.
Генетичният код е непрекъснат и компактен, което означава, че няма препинателни знаци. Тоест, започвайки от определен кодон, се получава непрекъснато четене. Например AUGGGUGTSUAUAUGUG ще се чете като: AUG, GUG, TSUU, AAU, GUG. Но не AUG, UGG и така нататък или нещо друго.
Универсалност. Такава е за абсолютно всички земни организми, от хората до рибите, гъбите и бактериите.

Таблица

Не всички налични аминокиселини са включени в представената таблица. Хидроксипролин, хидроксилизин, фосфосерин, йодни производни на тирозин, цистин и някои други отсъстват, тъй като те са производни на други аминокиселини, кодирани от m-RNA и образувани след модификация на протеини в резултат на транслация.
От свойствата на генетичния код е известно, че един кодон е способен да кодира една аминокиселина. Изключение прави генетичният код, който изпълнява допълнителни функции и кодира валин и метионин. ИРНК, намираща се в началото на кодона, прикрепя t-РНК, която носи формилметион. След завършване на синтеза, той се отцепва и отнема формилния остатък със себе си, превръщайки се в метионинов остатък. По този начин горните кодони са инициаторите на синтеза на полипептидната верига. Ако не са в началото, значи не са по-различни от останалите.

Генетична информация

Тази концепция означава програма от свойства, която се предава от предците. Тя е заложена в наследствеността като генетичен код.
Генетичният код се реализира по време на протеиновия синтез:

• информационна РНК;
• рибозомна рРНК.

Информацията се предава чрез директна комуникация (ДНК-РНК-протеин) и обратна комуникация (среда-протеин-ДНК).
Организмите могат да го приемат, съхраняват, предават и използват най-ефективно.
Предаваната по наследство информация определя развитието на определен организъм. Но поради взаимодействие с заобикаляща средареакцията на последния е изкривена, поради което се получава еволюция и развитие. По този начин в тялото се въвежда нова информация.

Декодиране на човешкия код

През деветдесетте години стартира проектът за човешкия геном, в резултат на който през две хилядни бяха открити фрагменти от геном, съдържащи 99,99% от човешките гени. Фрагменти, които не участват в протеиновия синтез и не са кодирани, остават неизвестни. Ролята им засега остава неизвестна.

Последно открита през 2006 г., хромозома 1 е най-дългата в генома. Повече от триста и петдесет заболявания, включително рак, възникват в резултат на нарушения и мутации в него.

Ролята на подобни изследвания не може да бъде надценена. Когато откриха какъв е генетичният код, стана известно по какви модели протича развитието, как се формират морфологичната структура, психиката, предразположението към определени заболявания, метаболизма и дефектите на индивидите.

Водещо научно списание Природатасъобщават за откриването на втори генетичен код - нещо като "код в код", който наскоро беше разбит от молекулярни биолози и компютърни програмисти. Освен това, за да го идентифицират, те не са използвали еволюционна теория, а информационни технологии.

Новият код се нарича Сплайсинг код. Намира се вътре в ДНК. Този код контролира основния генетичен код по много сложен, но предвидим начин. Кодът на снаждане контролира как и кога се сглобяват гени и регулаторни елементи. Разгадаването на този код в рамките на един код помага да се хвърли светлина върху някои от дългогодишните мистерии на генетиката, които изплуваха след Проекта за последователност на човешкия геном. Една от тези мистерии беше защо в такъв сложен организъм като човешкия има само 20 000 гена? (Учените очакваха да открият много повече.) Защо гените се разделят на сегменти (екзони), които са разделени от некодиращи елементи (интрони) и след това се съединяват заедно (т.е. снаждат) след транскрипция? И защо гените се включват в някои клетки и тъкани, но не и в други? В продължение на две десетилетия молекулярните биолози се опитват да изяснят механизмите на генетичната регулация. Тази статия посочва много важен моментв разбирането на това, което наистина се случва. Той не отговаря на всички въпроси, но демонстрира, че вътрешният код съществува. Този код е система за предаване на информация, която може да бъде дешифрирана толкова ясно, че учените биха могли да предвидят как геномът може да се държи в определени ситуации и с необяснима точност.

Представете си, че чувате оркестър в съседната стая. Отваряте вратата, поглеждате вътре и виждате трима или четирима музиканти в стаята, които свирят музикални инструменти. Ето как Брандън Фрей, който помогна за разбиването на кода, казва, че изглежда човешкият геном. Той казва: „Можехме да открием само 20 000 гена, но знаехме, че те са произведени голяма сумапротеинови продукти и регулаторни елементи. как? Един метод се нарича алтернативно снаждане.". Могат да се сглобяват различни екзони (части от гени). различни начини. „Например, три гена за протеина неурексин могат да създадат повече от 3000 генетични съобщения, които помагат да се контролира окабеляването на мозъка.“, казва Фрей. В статията се казва още, че учените знаят, че 95% от нашите гени са алтернативно сплайсирани и в повечето случаи транскриптите (РНК молекули, образувани в резултат на транскрипция) се експресират по различен начин в различните видове клетки и тъкани. Трябва да има нещо, което контролира как тези хиляди комбинации се сглобяват и изразяват. Това е задачата на Сплайсинг кодекса.

Читателите, които искат бърз преглед на откритието, могат да прочетат статията на Science Dailyозаглавен „Изследователите, които разбиха „кода на снаждане“, разкриват мистерията зад биологичната сложност“. В статията се казва: „Учени от университета в Торонто са придобили фундаментални нови прозрения за това как живите клетки използват ограничен брой гени, за да образуват невероятно сложни органи като мозъка.“. Самата природа започва със статия на Хайди Ледфорд „Код в кода“. Това беше последвано от доклад на Техедор и Валкарсел, озаглавен „Генна регулация: Разбиване на втория генетичен код. И накрая, решаващият момент беше документ на екип от изследователи от Университета на Торонто, ръководен от Бенджамин Д. Бленкоу и Брандън Д. Фрей, „Разбиване на кода за снаждане“.

Тази статия е победа за информационната наука, която ни напомня за разбивачите на кодове от Втората световна война. Техните методи включват алгебра, геометрия, теория на вероятностите, векторно смятане, теория на информацията, оптимизация на програмния код и други съвременни техники. Това, от което не се нуждаеха, беше еволюционната теория, което никога не е споменавано в научни статии. Четейки тази статия, можете да видите под какъв стрес са авторите на тази увертюра:

„Ние описваме схема на „сплайсинг код“, която използва комбинации от стотици свойства на РНК, за да предвиди тъканно-специфични промени в алтернативното снаждане на хиляди екзони. Кодът установява нови класове модели на снаждане, разпознава различни регулаторни програми в различни тъкани и установява контролирани от мутации регулаторни последователности. Разкрихме широко разпространени регулаторни стратегии, включително: непредвидено използване големи асоциацииИмоти; идентифициране на ниски нива на включване на екзони, които са атенюирани от свойствата на специфични тъкани; проявлението на свойствата в интроните е по-дълбоко, отколкото се смяташе досега; и модулиране на нивата на сплайс варианти чрез структурни характеристики на транскрипта. Кодът помогна да се идентифицира клас екзони, чието включване заглушава експресията в тъканите на възрастни чрез активиране на разграждането на иРНК и чието изключване насърчава експресията по време на ембриогенезата. Кодът улеснява откриването и подробното характеризиране на регулирани алтернативни сплайсинг събития в мащаб на генома.

Екипът, разбил кода включва специалисти от катедрата по електронно и компютърно инженерство, както и от катедрата по молекулярна генетика. (Самият Фрей работи за подразделение на Microsoft Corporation, Microsoft Research) Подобно на разбивачите на кодове от миналото, Фрей и Баръш разработиха "нов метод за компютърно подпомаган биологичен анализ, който открива "кодови думи", скрити в генома". Използвайки огромни количества данни, генерирани от молекулярни генетици, екип от изследователи направи обратно инженерство на сплайсинг кода докато не можеха да предвидят как ще постъпи. След като изследователите разбраха това, те тестваха кода срещу мутации и видяха как екзоните се вмъкват или изтриват. Те откриха, че кодът може дори да причини специфични за тъканта промени или да действа по различен начин в зависимост от това дали мишката е възрастен или ембрион. Един ген, Xpo4, е свързан с рак; Изследователите отбелязват: „Тези данни подкрепят заключението, че експресията на ген Xpo4 трябва да бъде строго контролирана, за да се избегнат възможни вредни последици, включително туморогенеза (рак), тъй като той е активен по време на ембриогенезата, но е намален в изобилие в тъканите на възрастни. Оказва се, че те са били абсолютно изненадани от нивото на контрол, което са видели. Умишлено или не, Фрей използва езика на интелигентния дизайн, а не случайни вариации и подбор като следа. Той отбеляза: „Разбирането на сложна биологична система е като разбирането на сложна електронна верига.“

Хайди Ледфорд каза, че очевидната простота на генетичния код на Уотсън-Крик, с неговите четири бази, триплетни кодони, 20 аминокиселини и 64 ДНК „символа“ – крие цял свят от сложност отдолу. Заключен в този по-прост код, кодът за снаждане е много по-сложен.

Но между ДНК и протеините лежи РНК, един собствен свят на сложност. РНК е трансформатор, който понякога носи генетични съобщения и понякога ги контролира, като включва много структури, които могат да повлияят на нейната функция. В статия, публикувана в същия брой, екип от изследователи, ръководен от Бенджамин Д. Бленкоу и Брандън Д. Фрей от Университета на Торонто в Онтарио, Канада, съобщава за усилия за разкриване на втори генетичен код, който може да предскаже как сегментите на информационната РНК транскрибирани от специфичен ген, могат да се смесват и съпоставят, за да образуват различни продукти в различни тъкани. Този процес е известен като алтернативно снаждане. Този път няма проста таблица - вместо това има алгоритми, които комбинират повече от 200 различни свойства на ДНК с определяне на структурата на РНК.

Работата на тези изследователи сочи бързия напредък, постигнат от изчислителните методи при сглобяването на модел на РНК. В допълнение към разбирането на алтернативния сплайсинг, компютърните науки помагат на учените да предскажат структурите на РНК и да идентифицират малки регулаторни части от РНК, които не кодират протеини. "Времето е прекрасно", казва Кристофър Берг, компютърен биолог от Масачузетския технологичен институт в Кеймбридж. „Ще имаме голям успех в бъдеще“.

Компютърни науки, изчислителна биология, алгоритми и кодове – тези понятия не са били част от речника на Дарвин, когато е развивал своята теория. Мендел имаше много опростен модел за това как чертите се разпределят по време на наследяването. Освен това идеята, че характеристиките са кодирани, е въведена едва през 1953 г. Виждаме, че оригиналният генетичен код се регулира от още по-сложен код, включен в него. Това са революционни идеи. Освен това има всички признаци, че това ниво на контрол не е последното. Ледфорд ни напомня, че РНК и протеините например имат триизмерна структура. Функциите на молекулите могат да се променят, когато се променя формата им. Трябва да има нещо, което контролира сгъването, така че триизмерната структура да прави това, което функцията изисква. Освен това достъпът до гените изглежда е контролиран друг код, хистонов код. Този код е кодиран от молекулярни маркери или "опашки" на хистонови протеини, които служат като центрове за усукване и супернавиване на ДНК. Описвайки нашето време, Ледфорд говори за "непрекъснат ренесанс в РНК информатиката".

Техедор и Валкарсел са съгласни, че сложността се крие зад простотата. „Концепцията е много проста: ДНК прави РНК, която след това прави протеин.“, - започват статията си. „Но в действителност всичко е много по-сложно“. През 50-те години на миналия век научихме, че всички живи организми, от бактерии до хора, имат основен генетичен код. Но скоро разбрахме, че сложните организми (еукариоти) имат някои неестествени и трудни за разбиране свойства: техните геноми имат особени участъци, интрони, които трябва да бъдат премахнати, за да могат екзоните да се съединят. Защо? Днес мъглата се разсейва: „Основното предимство на този механизъм е, че позволява на различни клетки да избират алтернативни начини за снаждане на прекурсорната информационна РНК (пре-иРНК) и по този начин да произвеждат различни съобщения от един и същ ген,“- обясняват те, - "и тогава различни иРНК могат да кодират различни протеини с различни функции". Получавате повече информация от по-малко код, при условие че има този друг код вътре в кода, който знае как да го направи.

Това, което прави разбиването на кода на сплайсинг толкова трудно е, че факторите, които контролират сглобяването на екзони, се определят от много други фактори: последователности, разположени близо до границите на екзоните, интронни последователности и регулаторни фактори, които или помагат, или възпрепятстват механизма за снаждане. Освен това, „ефектите на определена последователност или фактор могат да варират в зависимост от местоположението му по отношение на границите интрон-екзон или други регулаторни мотиви“, обясняват Техедор и Валкарсел. "Следователно най-голямото предизвикателство при прогнозирането на тъканно-специфичното снаждане е изчисляването на алгебрата на безбройните мотиви и връзките между регулаторните фактори, които ги разпознават.".

За да разреши този проблем, екип от изследователи въведе огромно количество данни в компютър за последователностите на РНК и условията, при които са били формирани. „След това компютърът беше натоварен със задачата да идентифицира комбинацията от свойства, които биха обяснили най-добре експериментално установената тъканно-специфична селекция на екзони.“. С други думи, изследователите са направили обратно инженерство на кода. Подобно на разбивачите на кодове от Втората световна война, след като учените опознаят алгоритъма, те могат да правят прогнози: „Той правилно и точно идентифицира алтернативни екзони и предсказа тяхната диференциална регулация между двойки видове тъкани.“ И както всяка добра научна теория, откритието даде ново прозрение: „Това ни позволи да предоставим нова представа за идентифицираните по-рано регулаторни мотиви и посочи неизвестни преди това свойства на известни регулатори, както и неочаквани функционални връзки между тях.“, отбелязват изследователите. „Например, кодът предполага, че включването на екзони, водещи до обработени протеини, е общ механизъм за контролиране на процеса на генна експресия по време на прехода от ембрионална тъкан към тъкан на възрастен.“.

Техедор и Валкарсел смятат публикуването на своя документ за важна първа стъпка: „Работата... е по-добре да се разглежда като откриването на първия фрагмент от много по-голям Розетски камък, необходим за дешифриране на алтернативните послания на нашия геном.“ Според тези учени бъдещите изследвания несъмнено ще подобрят познанията им за този нов код. В заключение на статията си те споменават еволюцията мимоходом и го правят много по необичаен начин. Те казват: „Това не означава, че еволюцията е създала тези кодове. Това означава, че напредъкът ще изисква разбиране на взаимодействието на кодовете. Друга изненада беше, че наблюдаваната до момента степен на опазване повдига въпроса за възможното съществуване на „специфични за видовете кодове“..

Кодът вероятно действа във всяка една клетка и следователно трябва да отговаря за повече от 200 вида клетки на бозайници. Освен това трябва да се справи с огромно разнообразие от алтернативни модели на снаждане, да не говорим прости решенияотносно включването или пропускането на отделен екзон. Ограниченото еволюционно запазване на алтернативната регулация на сплайсинга (изчислено на около 20% между хора и мишки) повдига въпроса за съществуването на специфични за видовете кодове. Освен това връзката между ДНК обработката и генната транскрипция влияе върху алтернативния сплайсинг и последните доказателства сочат ДНК опаковане от хистонови протеини и ковалентни модификации на хистони (така наречения епигенетичен код) при регулиране на сплайсинг. Следователно бъдещите методи ще трябва да установят точното взаимодействие между хистоновия код и сплайсинг кода. Същото се отнася и за все още малко разбраното влияние на сложните РНК структури върху алтернативния сплайсинг.

Кодове, кодове и още кодове. Фактът, че учените не казват почти нищо за дарвинизма в тези статии, показва, че еволюционните теоретици, които се придържат към стари идеи и традиции, имат за какво да се замислят, след като прочетат тези статии. Но онези, които са ентусиазирани от биологията на кодовете, ще се окажат в челните редици. Те имат чудесна възможност да се възползват от вълнуващото уеб приложение, което разбивачите на кодове са създали, за да насърчат по-нататъшни изследвания. Може да се намери на уебсайта на Университета в Торонто, наречен Alternative Splicing Prediction Website. Посетителите ще търсят напразно каквото и да е споменаване на еволюцията тук, въпреки старата аксиома, че нищо в биологията няма смисъл без нея. Нова версияТози израз от 2010 г. може да звучи така: „Нищо в биологията няма смисъл, освен ако не се разглежда в светлината на компютърните науки.“ .

Връзки и бележки

Радваме се, че успяхме да ви разкажем за тази история в деня, в който беше публикувана. Може би това е едно от най-значимите научни статиина годината. (Разбира се, всяко голямо откритие, направено от други групи учени, като Уотсън и Крик, е значимо.) Единственото нещо, което можем да кажем за това е: „Уау!“ Това откритие е забележително потвърждение на Сътворението по замисъл и огромно предизвикателство за Дарвиновата империя. Чудя се как еволюционистите ще се опитат да коригират своята опростена история за случайни мутации и естествен подбор, който е изобретен още през 19 век, в светлината на тези нови данни.

Разбирате ли за какво говорят Техедор и Валкарсел? Видовете могат да имат свой собствен код, уникален за тези видове. „Следователно ще зависи от бъдещи методи за установяване на точното взаимодействие между хистоновия [епигенетичен] код и кода на снаждане“, отбелязват те. Преведено това означава: „Дарвинистите нямат нищо общо с това. Те просто не могат да се справят." Ако простият генетичен код на Уотсън-Крик беше проблем за дарвинистите, какво щяха да кажат сега за сплайсинг код, който създава хиляди преписи от едни и същи гени? Как се справят с епигенетичния код, който контролира генната експресия? И кой знае, може би в това невероятно „взаимодействие“, за което тепърва започваме да научаваме, са включени други кодове, напомнящи Розетския камък, който току-що започва да излиза от пясъка?

Сега, когато мислим за кодове и компютърни науки, започваме да мислим за различни парадигми за нови изследвания. Ами ако геномът действа отчасти като мрежа за съхранение? Ами ако включва криптография или алгоритми за компресиране? Трябва да помним за съвременните информационни системи и технологии за съхранение на информация. Може дори да открием елементи на стеганография. Несъмнено има допълнителни механизми на съпротива, като дублиране и корекции, които могат да помогнат да се обясни съществуването на псевдогени. Копията на целия геном може да са отговор на стрес. Някои от тези явления могат да бъдат полезни индикатори исторически събития, които нямат нищо общо с универсален общ прародител, но помагат за изследване на сравнителната геномика в рамките на информатиката и дизайна на резистентност и помагат да се разбере причината за болестта.

Еволюционистите се оказват в голямо затруднение. Изследователите се опитаха да модифицират кода, но всичко, което получиха, беше рак и мутации. Как ще се ориентират в областта на фитнеса, ако тя е пълна с бедствия, чакащи да се случат веднага щом някой започне да се намесва в тези неразривно свързани кодове? Знаем, че има известна вградена устойчивост и преносимост, но цялата картина е невероятно сложна, проектирана, оптимизирана информационна система, а не произволна комбинация от части, с които може да се играе безкрайно. Цялата идея на кода е концепцията за интелигентен дизайн.

А. Е. Уайлдър-Смит придава особено значение на това. Кодът предполага споразумение между двете части. Споразумението си е предварително споразумение. Това включва планиране и цел. Използваме символа SOS, както би казал Уайлдър-Смит, по конвенция като сигнал за бедствие. SOS не изглежда като бедствие. Не мирише на бедствие. Не се чувства като бедствие. Хората нямаше да разберат, че тези писма представляват катастрофа, ако не разбираха същността на самото споразумение. По същия начин кодонът за аланин, HCC, не изглежда, не мирише и не се усеща като аланин. Кодонът не би имал нищо общо с аланина, освен ако не съществува предварително установено споразумение между двете кодиращи системи (протеиновия код и ДНК кода), че „GCC трябва да означава аланин“. За да се предаде това съгласие, се използва семейство преобразуватели, аминоацил-тРНК синтетази, които превеждат един код в друг.

Това беше за укрепване на теорията на дизайна през 50-те години и много креационисти го проповядваха ефективно. Но еволюционистите са като сговорчиви търговци. Те създадоха своите приказки за Тинкърбел, който разбива кода и създава нови видове чрез мутация и селекция, и убедиха много хора, че чудеса могат да се случват и днес. Е, добре, днес сме в 21 век и знаем епигенетичния код и сплайсинг кода – два кода, които са много по-сложни и динамични от простия ДНК код. Ние знаем за кодовете в кодовете, за кодовете над кодовете и под кодовете - знаем цяла йерархия от кодове. Този път еволюционистите не могат просто да си пъхнат пръста в оръжието и да ни блъфират с красивите си речи, когато и от двете страни има оръжия - цял арсенал, насочен към основните им дизайнерски елементи. Всичко е игра. Около тях е израснала цяла ера на компютърните науки, те отдавна са излезли от мода и приличат на гърците, които се опитват да изкачат света с копия. модерни танковеи хеликоптери.

Тъжно е да се каже, но еволюционистите не разбират това или дори да разбират, няма да се предадат. Между другото, тази седмица, точно когато беше публикувана статията за Кодекса за снаждане, най-ядосаният и омразен напоследъкреторика срещу креационизма и интелигентния дизайн. Предстои да чуем още много подобни примери. И докато те държат микрофоните и контролират институциите, много хора ще се хващат на стръвта им, смятайки, че науката продължава да им дава основания. Ние ви казваме всичко това, за да прочетете този материал, да го изучите, да го разберете и да се оборудвате с информацията, от която се нуждаете, за да победите тази фанатична, подвеждаща глупост с истината. А сега давай!

Генетичният код обикновено се разбира като система от знаци, показваща последователното подреждане на нуклеотидните съединения в ДНК и РНК, което съответства на друга система от знаци, показваща последователността на аминокиселинните съединения в протеинова молекула.

Важно е!

Когато учените успяха да проучат свойствата на генетичния код, универсалността беше призната за една от основните. Да, колкото и странно да звучи, всичко е обединено от един, универсален, общ генетичен код. Той се е формирал за дълъг период от време и процесът е приключил преди около 3,5 милиарда години. Следователно в структурата на кода могат да се проследят следи от неговата еволюция, от момента на неговото създаване до днес.

Когато говорим за последователността на подреждане на елементите в генетичния код, имаме предвид, че тя далеч не е хаотична, а има строго определен ред. И това също до голяма степен определя свойствата на генетичния код. Това е еквивалентно на подреждането на букви и срички в думите. След като нарушим обичайния ред, повечето от това, което четем на страниците на книгите или вестниците, ще се превърнат в нелепо бълбукане.

Основни свойства на генетичния код

Обикновено кодът съдържа някакъв вид криптирана информация по специален начин. За да дешифрирате кода, трябва да знаете отличителните черти.

И така, основните свойства на генетичния код са:

• тройност;
• израждане или излишък;
• недвусмисленост;
• непрекъснатост;
• вече споменатата по-горе гъвкавост.

Нека разгледаме по-отблизо всеки имот.

1. Тройка

Това е, когато три нуклеотидни съединения образуват последователна верига в рамките на една молекула (т.е. ДНК или РНК). В резултат на това се създава триплетно съединение или кодира една от аминокиселините, нейното местоположение в пептидната верига.

Кодоните (те също са кодови думи!) се отличават по своята последователност от връзки и по вида на онези азотни съединения (нуклеотиди), които са част от тях.

В генетиката е обичайно да се разграничават 64 вида кодони. Те могат да образуват комбинации от четири вида 3 нуклеотида всеки. Това е еквивалентно на повишаване на числото 4 на трета степен. По този начин е възможно образуването на 64 нуклеотидни комбинации.

2. Излишък на генетичния код

Това свойство се наблюдава, когато са необходими няколко кодона за криптиране на една аминокиселина, обикновено в диапазона 2-6. И само триптофанът може да бъде кодиран с помощта на един триплет.

3. Еднозначност

Той е включен в свойствата на генетичния код като индикатор за здраво генетично наследство. Например триплетът GAA, който е на шесто място във веригата, може да каже на лекарите за доброто състояние на кръвта, за нормалния хемоглобин. Именно той е носител на информация за хемоглобина и също е кодиран от него.И ако човек има анемия, един от нуклеотидите се заменя с друга буква от кода - U, което е сигнал за заболяването.

4. Приемственост

Когато записвате това свойство на генетичния код, трябва да се помни, че кодоните, като връзки във веригата, са разположени не на разстояние, а в непосредствена близост, един след друг във веригата на нуклеиновата киселина и тази верига не е прекъсната - няма начало и край.

5. Универсалност

Никога не трябва да забравяме, че всичко на Земята е обединено от общ генетичен код. И затова при приматите и хората, при насекомите и птиците, при стогодишното дърво баобаб и стръкче трева, едва изникнало от земята, подобни триплети са кодирани от подобни аминокиселини.

Именно в гените се съдържа основната информация за свойствата на даден организъм, вид програма, която организмът наследява от онези, които са живели по-рано и която съществува като генетичен код.