Geneettinen koodi koostuu kahdesta nukleotidista. Proteiinien ja nukleiinihappojen biosynteesi

1. Koodi on tripletti.

2. Koodi on rappeutunut.

3. Koodi on yksiselitteinen.

4. Koodi on kollineaarinen.

5. Koodi ei ole päällekkäinen.

6. Koodi on yleinen.

1) Koodi on tripletti. 3 vierekkäistä nukleotidia kuljettavat tietoa yhdestä proteiinista. Tällaisia ​​kolmosia voi olla 64 (tämä osoittaa redundanssin geneettinen koodi), mutta vain 61 niistä kantaa proteiinitietoa (kodoneja). Kolmea triplettiä kutsutaan antikodoneiksi ja ne ovat pysäytyssignaaleja, joissa proteiinisynteesi pysähtyy.

2) Koodi on rappeutunut. Useat kodonit voivat koodata yhtä aminohappoa.

3) Koodi on selkeä. Jokainen kodoni koodaa vain yhtä aminohappoa.

4) Koodi on kollineaarinen. geenin nukleotidisekvenssi vastaa proteiinin aminohapposekvenssiä.

5) Koodia ei ohiteta. Sama nukleotidi ei voi olla osa kahta eri kodonia, vaan lukeminen etenee jatkuvasti, peräkkäin, stop-kodoniin asti. Koodissa ei ole "välimerkkejä".

6) Koodi on universaali. Sama kaikille eläville olennoille, ts. sama tripletti koodaa samaa aminohappoa.

61. Missä tapauksissa muutos geenin nukleotidisekvenssissä ei vaikuta koodaavan proteiinin rakenteeseen ja toimintaan?

1) jos nukleotidin korvaamisen seurauksena syntyy toinen samaa aminohappoa koodaava kodoni;

2) jos nukleotidikorvauksen tuloksena muodostunut kodoni koodaa eri aminohappoa, mutta samankaltaista kemialliset ominaisuudet, joka ei muuta proteiinin rakennetta;

3) jos nukleotidimuutoksia esiintyy intergeenisillä tai ei-toimivilla DNA-alueilla.

№62. DNA kopiointi.

Lyhyt arvostelu:

Replikointi- deoksiribonukleiinihapon tytärmolekyylin synteesiprosessi emo-DNA-molekyylin matriisissa. Emäsolun myöhemmän jakautumisen aikana jokainen tytärsolu saa yhden kopion DNA-molekyylistä, joka on identtinen alkuperäisen emosolun DNA:n kanssa. Tämä prosessi varmistaa, että geneettinen tieto siirtyy tarkasti sukupolvelta toiselle. DNA:n replikaation suorittaa monimutkainen entsyymikompleksi, joka koostuu 15-20 erilaisesta proteiinista, jota kutsutaan replisomiksi.

Jakautumishetkellä DNA tulee replikoida kokonaan ja vain kerran. Replikaatio tapahtuu kolmessa vaiheessa:

1. Replikaation aloitus (DNA-polymeraasi aloittaa DNA:n replikaation sitoutumalla nukleotidiketjun segmenttiin. Tietyssä kohdassa (replikaation aloituspisteessä) tapahtuu DNA:n paikallinen denaturaatio, ketjut hajaantuvat ja muodostuu kaksi replikaatiohaarukkaa, liikkuvat vastakkaisiin suuntiin.).

2. Pidentymä (molekyylien biosynteesin vaihe nukleiinihapot, joka koostuu monomeerien (nukleotidien) peräkkäisestä lisäämisestä kasvavaan DNA-ketjuun).

3. Replikaation lopettaminen (lopullinen vaihe tapahtuu sillä hetkellä, kun tyhjät osat täyttyvät nukleotideilla Okazaki-fragmenttien välillä).

Pääosa:

Koska DNA on perinnöllinen molekyyli, tämän ominaisuuden toteuttamiseksi sen on kopioitava itseään tarkasti ja säilytettävä siten kaikki alkuperäisessä DNA-molekyylissä saatavilla oleva informaatio tietyn nukleotidisekvenssin muodossa. Tämä saavutetaan erityisellä prosessilla, joka edeltää minkä tahansa kehon solun jakautumista, jota kutsutaan DNA-replikaatioksi - deoksiribonukleiinihapon tytärmolekyylin synteesiprosessiksi emo-DNA-molekyylin matriisissa.

DNA:n replikaatio tapahtuu kolmessa vaiheessa:

1. Initiaatio. Se johtuu siitä, että erityiset entsyymit - DNA-helikaasit, jotka purkavat kaksijuosteisen DNA-kierteen, rikkovat heikot vetysidokset, jotka yhdistävät kahden ketjun nukleotidit. Tämän seurauksena DNA-säikeet erottuvat ja vapaat typpipitoiset emäkset "puntuvat ulos" jokaisesta juosteesta (ns. replikaatiohaarukan ulkonäkö).

2. Pidentymä(nukleiinihappomolekyylien biosynteesin vaihe, joka koostuu monomeerien (nukleotidien) peräkkäisestä lisäämisestä kasvavaan DNA-ketjuun). Kumpikin DNA-juoste toimii mallina uuden juosteen synteesille. Koska emosäikeet ovat vastasuuntaisia, jatkuva DNA-replikaatio tapahtuu vain yhdessä juosteessa, jota kutsutaan johtavaksi juosteeksi. Erityinen entsyymi, DNA-polymeraasi, alkaa liikkua vapaata DNA-juostetta pitkin 5":n päästä 3":n päähän, mikä auttaa kiinnittämään solussa jatkuvasti syntetisoituneita vapaita nukleotideja vasta syntetisoidun DNA-juosteen 3" päähän. uuden juosteen synteesi jäljessä olevalla juosteella vaatii jatkuvaa uusien alukkeiden muodostumista (ns. alukkeita - DNA:n käyttämiä lyhyitä nukleiinihapon fragmentteja - polymeraasit DNA-synteesin käynnistämiseksi) replikaation aloittamiseksi, ja se suoritetaan pienissä 1000-2000 nukleotidin segmenteissä (Okazaki-fragmentit). Siemenet hajoavat, kun seuraavan Okazaki-fragmentin synteesi on valmis. Tuloksena olevat vierekkäiset DNA-fragmentit liitetään DNA-ligaasilla. Topoisomeraasi poistaa kierteen superkierteet, helikaasi varmistaa kaksoiskierteen purkamisen ja SSB-proteiini varmistaa yksijuosteisen DNA:n stabiilisuuden.

3. Replikaation lopettaminen (valmistuminen) tapahtuu, kun Okazaki-fragmenttien väliset raot täyttyvät nukleotideilla (DNA-ligaasin osallistuessa) kahden jatkuvan DNA:n kaksoisjuosteen muodostamiseksi ja kun kaksi replikaatiohaarukkaa kohtaavat. Sitten syntetisoitu DNA kierretään superheliksien muodostamiseksi.

63. Kuvaile DNA:n replikaation aikana eukaryooteissa tapahtuvien prosessien järjestys

Prokaryoottien ja eukaryoottien DNA-replikaatiomekanismit eroavat merkittävästi siinä, että toisessa tapauksessa johtavan ja jäljessä olevan DNA-juosteen synteesiä suorittavat erilaiset DNA-polymeraasit (alfa ja delta), kun taas E. colissa molemmat DNA-juosteet ovat syntetisoi DNA-polymeraasi III:n dimeeri. DNA-polymeraasi alfa käynnistää johtavan juosteen synteesin replikaation aloituspisteissä, ja DNA-polymeraasi delta käynnistää syklisen uudelleen Okazaki-fragmenttien synteesin, mikä ilmeisesti tunnistaa seuraavan alukkeen 5"-terminaalisen nukleotidin läsnäolon ja sen jälkeen dissosioitumisen templaatti-DNA ja kiinnitys siihen seuraavan Okazaki-fragmentin synteesin käynnistämiseksi uudelleen.

Okazaki-fragmenttien kypsyminen eukaryooteissa edellyttää RNA-alukkeiden poistamista käyttämällä 5"->3" eksonukleaasia (proteiinitekijät FEN-1 tai MF-1) ja RNaasi H1:tä sekä fragmenttien kovalenttista kytkentää toisiinsa DNA-ligaasin vaikutuksesta. minä

Tällä hetkellä ei tiedetä, mikä tarkalleen toimii laukaisusignaalina DNA:n replikaation alkamiselle S-vaiheessa. Aloitustapahtuma, jonka jälkeen DNA-synteesi alkaa, tapahtuu tietyissä paikoissa, joita kutsutaan "replikaatiohaarukoiksi". S-vaiheen aikana replikaatiohaarukoiden klusterit aktivoituvat samanaikaisesti kaikissa kromosomeissa.

Replikaation aloituskohdan sijainti geeneissä voi olla tärkeä biologinen merkitys. Se tosiasia, että monissa eläinviruksissa replikaatio alkaa tietyistä genomin kohdista, viittaa siihen, että replikaation aloituskohdat ovat erikoistuneita sekvenssejä kromosomaalisessa DNA:ssa. Keskimääräinen etäisyys replikaation aloituskohtien välillä on verrattavissa vierekkäisten kromatiinisilmukoiden keskimääräiseen etäisyyteen. Näin ollen on mahdollista, että jokaisessa silmukassa on vain yksi replikaation aloituskohta.

Kun kaksi replikaatiohaarukkaa eroavat samasta replikaation aloituskohdasta, tämän pisteen vastakkaisilla puolilla emonukleosomit päätyvät eri tytär-DNA-heliksiin. Tässä tapauksessa replikaation aloituskohdan tarkka sijainti transkriptioyksikössä määrittää olemassa olevien vanhempien histonien jakautumisen kahden tytärgeenin välillä. Kaikki nukleosomit eivät ole täsmälleen samanlaisia ​​- kromatiinin rakenne on erilainen geneettisen materiaalin eri alueilla. Replikaation aloituskohdan tarkalla sijainnilla geenissä voi siksi olla tärkeä biologinen merkitys, koska se määrittäisi kyseisen geenin kromatiinirakenteen seuraavan sukupolven soluissa.

DNA-replikaatiolaukaisin toimii selvästi kaikki tai ei mitään -periaatteella, koska S-vaiheessa alkava DNA:n replikaatio jatkuu, kunnes prosessi on valmis. Replikointiprosessia voi ohjata kaikki tai ei mitään -periaatteella vähintään kaksi eri tavoilla:

1) jokin yleinen järjestelmä voi spesifisesti tunnistaa jokaisen kromosomaalisen vyöhykkeen, dekondensoida sen ja siten tehdä kaikki replikaation aloituskohdat samanaikaisesti replikaatiokuplien muodostumisesta vastaavien proteiinien ulottuville;

2) replikaatioproteiinit voivat tunnistaa vain muutaman replikaation aloituskohdan tietystä joukosta, minkä jälkeen alkanut paikallinen replikaatio muuttaa replikaatioyksikön muun kromatiinin rakennetta siten, että replikaatio kaikissa muissa aloituspisteissä tulee mahdolliseksi.

On mahdollista, että kriittinen kohta tapahtumaketjussa, joka käynnistää DNA:n replikaation, on tietyn vaiheen saavuttaminen sentriolin duplikaatioprosessissa, joka toimii sekä osana tärkeää mikrotubulusten organisointikeskusta, joka liittyy läheisesti interfaasien ytimeen ja jokaisen karan navan komponentti mitoosin aikana. Sentrioli näyttää kaksinkertaistuvan templaattiprosessilla kerran solusykliä kohden (kuvio 11-19).

Vielä ei myöskään tiedetä, mikä määrittää kromosomivyöhykkeiden kiinteän replikaatiosekvenssin. Tämän sekvenssin selittämiseksi on ehdotettu kahta hypoteesia. Yhden niistä mukaan S-faasissa syntetisoituu erilaisia ​​replikatiivisia proteiineja, joista jokainen on spesifinen tietyn tyyppisille kromosomivyöhykkeille. eri aika. Toisen hypoteesin mukaan, joka nyt näyttää uskottavammalta, replikoituvat proteiinit yksinkertaisesti vaikuttavat niihin DNA:n osiin, jotka ovat heille helpommin saatavilla; esimerkiksi S-vaiheen aikana voi tapahtua jatkuvaa kromosomien dekondensaatiota ja yksi kerrallaan kromosominauhat tulevat replikaatioproteiinien ulottuville.

GENEETTINEN KOODI, tallennustapa perinnöllinen tieto nukleiinihappomolekyyleissä näitä happoja muodostavien nukleotidisekvenssien muodossa. Tietty nukleotidisekvenssi DNA:ssa ja RNA:ssa vastaa tiettyä aminohapposekvenssiä proteiinien polypeptidiketjuissa. Koodi on tapana kirjoittaa venäjän isoilla kirjaimilla tai Latinalainen aakkoset. Jokainen nukleotidi on merkitty kirjaimella, jolla sen molekyyliin sisältyvän typpipitoisen emäksen nimi alkaa: A (A) - adeniini, G (G) - guaniini, C (C) - sytosiini, T (T) - tymiini; RNA:ssa urasiili on tymiinin sijaan U (U). Jokaista koodaa kolmen nukleotidin yhdistelmä – tripletti tai kodoni. Lyhyesti, geneettisen tiedon siirron polku on tiivistetty ns. Molekyylibiologian keskeinen dogma: DNA `RNA f-proteiini.

SISÄÄN erikoistapaukset Tietoa voidaan siirtää RNA:sta DNA:han, mutta ei koskaan proteiineista geeneihin.

Geneettisen tiedon käyttöönotto tapahtuu kahdessa vaiheessa. Solun tumassa, informaatiossa tai matriisissa, RNA (transkriptio) syntetisoituu DNA:lle. Tässä tapauksessa DNA-nukleotidisekvenssi "kirjoitetaan uudelleen" (koodataan uudelleen) mRNA-nukleotidisekvenssiin. Sitten mRNA siirtyy sytoplasmaan, kiinnittyy ribosomiin ja siinä, kuten matriisissa, syntetisoituu proteiinin polypeptidiketju (translaatio). Aminohapot kiinnitetään rakenteilla olevaan ketjuun käyttämällä siirto-RNA:ta sekvenssissä, joka määräytyy mRNA:n nukleotidien järjestyksen mukaan.

Neljästä ”kirjaimesta” voit tehdä 64 erilaista kolmikirjaimista ”sanaa” (kodonia). 64 kodonista 61 koodaa spesifisiä aminohappoja ja kolme on vastuussa polypeptidiketjun synteesin loppuun saattamisesta. Koska proteiineja muodostavaa 20 aminohappoa kohden on 61 kodonia, joitain aminohappoja koodaa useampi kuin yksi kodoni (ns. koodidegeneraatio). Tämä redundanssi lisää koodin luotettavuutta ja koko proteiinien biosynteesin mekanismia. Toinen koodin ominaisuus on sen spesifisyys (yksiselitteisyys): yksi kodoni koodaa vain yhtä aminohappoa.

Lisäksi koodi ei mene päällekkäin - tiedot luetaan yhteen suuntaan peräkkäin, tripletti tripletiltä. Suurin osa hämmästyttävä omaisuus koodi - sen universaalisuus: se on sama kaikissa elävissä olennoissa - bakteereista ihmisiin (lukuun ottamatta mitokondrioiden geneettistä koodia). Tiedemiehet pitävät tätä vahvistuksena käsityksestä, jonka mukaan kaikki organismit ovat peräisin yhdestä yhteisestä esi-isästä.

Geneettisen koodin purkaminen eli kunkin kodonin "merkityksen" ja tiedon lukusääntöjen määrittäminen tehtiin vuosina 1961–1965. ja sitä pidetään yhtenä molekyylibiologian silmiinpistävimmistä saavutuksista.

Geneettinen koodi ymmärretään yleensä merkkijärjestelmäksi, joka osoittaa nukleotidiyhdisteiden järjestyksen DNA:ssa ja RNA:ssa, mikä vastaa toista merkkijärjestelmää, joka näyttää aminohappoyhdisteiden sekvenssin proteiinimolekyylissä.

On tärkeää!

Kun tiedemiehet onnistuivat tutkimaan geneettisen koodin ominaisuuksia, universaalisuus tunnustettiin yhdeksi tärkeimmistä. Kyllä, niin oudolta kuin se kuulostaakin, kaikkea yhdistää yksi, yleinen, yhteinen geneettinen koodi. Se muodostui pitkän ajan kuluessa, ja prosessi päättyi noin 3,5 miljardia vuotta sitten. Näin ollen sen kehityksen jälkiä voidaan jäljittää koodin rakenteessa sen perustamisesta nykypäivään.

Kun puhumme geneettisen koodin elementtien järjestyksestä, tarkoitamme, että se on kaukana kaoottisesta, mutta sillä on tiukasti määritelty järjestys. Ja tämä määrää myös suurelta osin geneettisen koodin ominaisuudet. Tämä vastaa kirjainten ja tavujen järjestelyä sanoissa. Kun rikomme tavanomaista järjestystä, suurin osa kirjojen tai sanomalehtien sivuilta lukemistamme muuttuu naurettavaksi juoruksi.

Geneettisen koodin perusominaisuudet

Yleensä koodi sisältää jonkinlaista salattua tietoa erityisellä tavalla. Koodin tulkitsemiseksi sinun on tiedettävä erottuvia piirteitä.

Joten geneettisen koodin tärkeimmät ominaisuudet ovat:

• kolminkertaisuus;
• rappeutuminen tai redundanssi;
• yksiselitteisyys;
• jatkuvuus;
• jo yllä mainittua monipuolisuutta.

Katsotaanpa jokaista omaisuutta tarkemmin.

1. Kolminkertainen

Tällöin kolme nukleotidiyhdistettä muodostaa peräkkäisen ketjun molekyylissä (eli DNA:ssa tai RNA:ssa). Tämän seurauksena syntyy triplettiyhdiste tai se koodaa yhtä aminohapoista, sen sijaintia peptidiketjussa.

Kodonit (ne ovat myös koodisanoja!) erottuvat niiden kytkentäsekvenssien ja niihin kuuluvien typpiyhdisteiden (nukleotidien) tyypistä.

Genetiikassa on tapana erottaa 64 kodonityyppiä. Ne voivat muodostaa yhdistelmiä neljää tyyppiä 3 nukleotidia kussakin. Tämä vastaa luvun 4 nostamista kolmanteen potenssiin. Siten 64 nukleotidiyhdistelmien muodostaminen on mahdollista.

2. Geneettisen koodin redundanssi

Tämä ominaisuus havaitaan, kun yhden aminohapon salaamiseen tarvitaan useita kodoneja, yleensä välillä 2-6. Ja vain tryptofaani voidaan koodata yhdellä tripletillä.

3. Yksiselitteisyys

Se sisältyy geneettisen koodin ominaisuuksiin terveen geneettisen perinnön indikaattorina. Esimerkiksi GAA-tripletti, joka on ketjussa kuudentena, voi kertoa lääkäreille veren hyvästä tilasta, normaalista hemoglobiinista. Hän kantaa tietoa hemoglobiinista, ja se on myös sen koodaama. Ja jos henkilöllä on anemia, yksi nukleotideista korvataan toisella koodin kirjaimella - U, joka on signaali sairaudesta.

4. Jatkuvuus

Tallennettaessa tätä geneettisen koodin ominaisuutta on muistettava, että kodonit, kuten ketjun linkit, eivät sijaitse etäisyyden päässä, vaan välittömässä läheisyydessä, yksi toisensa jälkeen nukleiinihappoketjussa, ja tämä ketju ei katkea - sillä ei ole alkua eikä loppua.

5. Monipuolisuus

Emme saa koskaan unohtaa, että kaikkea maan päällä yhdistää yhteinen geneettinen koodi. Ja siksi kädellisissä ja ihmisissä, hyönteisissä ja linnuissa, satavuotiassa baobab-puussa ja maasta tuskin noussut ruohonkorressa samankaltaisia ​​aminohappoja koodaavat samanlaiset kolmoset.

Juuri geeneissä on perustieto tietyn organismin ominaisuuksista, eräänlainen ohjelma, jonka organismi perii aikaisemmin eläneiltä ja joka on olemassa geneettisenä koodina.

Venäjän federaation opetus- ja tiedeministeriö Liittovaltion virasto koulutus

Osavaltio oppilaitos korkeampi ammatillinen koulutus"Altain osavaltio Teknillinen yliopisto niitä. I.I. Polzunov"

Luonnontieteiden ja systeemianalyysin laitos

Tiivistelmä aiheesta "Geneettinen koodi"

1. Geneettisen koodin käsite

3. Geneettinen tieto

Bibliografia

1. Geneettisen koodin käsite

Geneettinen koodi - ominaista eläville organismeille yksi järjestelmä tallentaa perinnöllistä tietoa nukleiinihappomolekyyleihin nukleotidisekvenssin muodossa. Jokainen nukleotidi on merkitty isolla kirjaimella, joka alkaa sen koostumukseen sisältyvän typpipitoisen emäksen nimen: - A (A) adeniini; - G (G) guaniini; - C(C) sytosiini; - T (T) tymiini (DNA:ssa) tai U (U) urasiili (mRNA:ssa).

Geneettisen koodin käyttöönotto solussa tapahtuu kahdessa vaiheessa: transkriptio ja translaatio.

Ensimmäinen niistä esiintyy ytimessä; se koostuu mRNA-molekyylien synteesistä vastaavissa DNA-osissa. Tässä tapauksessa DNA-nukleotidisekvenssi "kirjoitetaan uudelleen" RNA-nukleotidisekvenssiksi. Toinen vaihe tapahtuu sytoplasmassa, ribosomeissa; tässä tapauksessa mRNA:n nukleotidisekvenssi transloidaan proteiinin aminohapposekvenssiksi: tämä vaihe tapahtuu siirto-RNA:n (tRNA) ja vastaavien entsyymien osallistuessa.

2. Geneettisen koodin ominaisuudet

1. Kolminkertainen

Jokaista aminohappoa koodaa 3 nukleotidin sekvenssi.

Tripletti tai kodoni on kolmen nukleotidin sekvenssi, joka koodaa yhtä aminohappoa.

Koodi ei voi olla monopletti, koska 4 (eri nukleotidien määrä DNA:ssa) on pienempi kuin 20. Koodi ei voi olla dupletti, koska 16 (2:n 4 nukleotidin yhdistelmien ja permutaatioiden lukumäärä) on pienempi kuin 20. Koodi voi olla tripletti, koska 64 (yhdistelmien ja permutaatioiden lukumäärä 4 - 3) on yli 20.

2. Degeneraatio.

Kaikkia aminohappoja, paitsi metioniinia ja tryptofaania, koodaa useampi kuin yksi tripletti: 2 aminohappoa 1 tripletistä = 2 9 aminohappoa 2 tripletistä = 18 1 aminohappo 3 triplettiä = 3 5 aminohappoa 4 tripletistä = 20 3 aminohappoa 6 tripletistä = 18 Yhteensä 61 triplettiä koodaa 20 aminohappoa.

3. Geenien välisten välimerkkien esiintyminen.

Geeni on DNA:n osa, joka koodaa yhtä polypeptidiketjua tai yhtä tRNA-, rRNA- tai sRNA-molekyyliä.

tRNA-, rRNA- ja sRNA-geenit eivät koodaa proteiineja.

Jokaisen polypeptidiä koodaavan geenin lopussa on vähintään yksi kolmesta lopetuskodonista tai lopetussignaalista: UAA, UAG, UGA. He lopettavat lähetyksen.

Perinteisesti AUG-kodoni, ensimmäinen johtosekvenssin jälkeen, kuuluu myös välimerkkeihin. Se toimii isona kirjaimena. Tässä asennossa se koodaa formyylimetioniinia (prokaryooteissa).

4. Yksiselitteisyys.

Jokainen tripletti koodaa vain yhtä aminohappoa tai on translaation terminaattori.

Poikkeuksena on AUG-kodoni. Prokaryooteissa se koodaa ensimmäisessä asemassa (iso kirjain) formyylimetioniinia ja missä tahansa muussa asemassa se koodaa metioniinia.

5. Kompakti tai sisäisten välimerkkien puuttuminen.

Geenin sisällä jokainen nukleotidi on osa merkittävää kodonia.

Vuonna 1961 Seymour Benzer ja Francis Crick osoittivat kokeellisesti koodin kolmoisluonteisuuden ja sen tiiviyden.

Kokeen ydin: "+" -mutaatio - yhden nukleotidin lisäys. "-" mutaatio - yhden nukleotidin menetys. Yksittäinen "+" tai "-" mutaatio geenin alussa pilaa koko geenin. Kaksinkertainen "+" tai "-" mutaatio pilaa myös koko geenin. Kolminkertainen "+" tai "-" mutaatio geenin alussa pilaa vain osan siitä. Nelinkertainen "+" tai "-" mutaatio pilaa jälleen koko geenin.

Koe osoittaa, että koodi on tripletti eikä geenin sisällä ole välimerkkejä. Koe suoritettiin kahdella vierekkäisellä faagigeenillä ja osoitti lisäksi, että geenien välillä oli välimerkkejä.

3. Geneettinen tieto

Geneettinen tieto on organismin ominaisuuksien ohjelma, joka on saatu esi-isiltä ja sisällytetty perinnöllisiin rakenteisiin geneettisen koodin muodossa.

Oletetaan, että geneettisen tiedon muodostuminen seurasi seuraavaa kaavaa: geokemialliset prosessit - mineraalien muodostuminen - evoluutiokatalyysi (autokatalyysi).

On mahdollista, että ensimmäiset primitiiviset geenit olivat mikrokiteisiä savikiteitä, ja jokainen uusi savikerros rakennetaan edellisen rakenteellisten piirteiden mukaisesti, ikään kuin se saisi siitä tietoa rakenteesta.

Geneettisen tiedon toteuttaminen tapahtuu proteiinimolekyylien synteesiprosessissa käyttämällä kolmea RNA:ta: lähetti-RNA (mRNA), kuljetus-RNA (tRNA) ja ribosomaalinen RNA (rRNA). Tiedonsiirtoprosessi tapahtuu: - suoran viestintäkanavan kautta: DNA - RNA - proteiini; ja - kanavan kautta palautetta: ympäristö - proteiini - DNA.

Elävät organismit pystyvät vastaanottamaan, tallentamaan ja välittämään tietoa. Lisäksi elävillä organismeilla on luontainen halu käyttää itseään ja ympäröivää maailmaa koskevia tietoja mahdollisimman tehokkaasti. Perinnöllinen, geeneihin upotettu ja elävän organismin olemassaololle, kehittymiselle ja lisääntymiselle välttämätön tieto välittyy jokaisesta yksilöstä hänen jälkeläisilleen. Nämä tiedot määräävät organismin kehityksen suunnan, ja sen vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa reaktio yksilöön voi vääristyä, mikä varmistaa jälkeläisten kehityksen. Elävän organismin evoluutioprosessissa uutta tietoa syntyy ja se muistetaan, mukaan lukien tiedon arvo sille kasvaa.

Perinnöllisten tietojen käyttöönoton aikana tietyin edellytyksin ulkoinen ympäristö tietyn biologisen lajin organismien fenotyyppi muodostuu.

Geneettinen tieto määrää kehon morfologisen rakenteen, kasvun, kehityksen, aineenvaihdunnan, henkisen rakenteen, alttiuden sairauksille ja geenivirheille.

Monet tiedemiehet, jotka oikeutetusti korostivat tiedon roolia elävien olentojen muodostumisessa ja kehityksessä, totesivat tämän seikan yhdeksi elämän tärkeimmistä kriteereistä. Joten, V.I. Karagodin uskoo: "Eläminen on sellainen tiedon ja sen koodaamien rakenteiden olemassaolon muoto, joka varmistaa tämän tiedon lisääntymisen sopivissa ympäristöolosuhteissa." Tiedon ja elämän välisen yhteyden panee merkille myös A.A. Ljapunov: "Elämä on erittäin järjestäytynyt aineen tila, joka käyttää yksittäisten molekyylien tilojen koodaamaa tietoa pysyvien reaktioiden kehittämiseen." Kuuluisa astrofyysikkomme N.S. Kardashev korostaa myös elämän informaatiokomponenttia: ”Elämä syntyy, kun on mahdollista syntetisoida erityisiä molekyylejä, jotka pystyvät muistamaan ja käyttämään aluksi yksinkertaisinta tietoa. ympäristöön ja omaa rakennettaan, jota he käyttävät itsesäilytykseen, lisääntymiseen ja, mikä on meille erityisen tärkeää, vielä enemmän tiedon saamiseen." Ekologi F. Tipler kiinnittää huomiota tähän elävien organismien kykyyn tallentaa ja välittää tietoa. kirja "Kuolemattomuuden fysiikka": "Määritän elämän eräänlaiseksi koodatuksi informaatioksi, joka säilyy luonnollisella valinnalla." Lisäksi hän uskoo, että jos näin on, niin elämäntietojärjestelmä on ikuinen, ääretön ja kuolematon.

Geneettisen koodin löytäminen ja molekyylibiologian lakien vahvistaminen osoittivat tarpeen yhdistää moderni genetiikka ja darwinilainen evoluutioteoria. Näin syntyi uusi biologinen paradigma - synteettinen evoluutioteoria (STE), jota voidaan jo pitää ei-klassisena biologiana.

Darwinin evoluution perusajatuksia sen kolmikon kanssa - perinnöllisyys, vaihtelevuus, luonnonvalinta - elävän maailman evoluution modernissa ymmärryksessä täydentävät ajatukset, jotka eivät pelkästään luonnonvalinta, mutta valinta, joka määräytyy geneettisesti. Synteettisen tai yleisen evoluution kehityksen alkua voidaan pitää S.S.:n työnä. Chetverikov populaatiogenetiikasta, jossa osoitettiin, että valinnan kohteena eivät ole yksittäiset ominaisuudet ja yksilöt, vaan koko populaation genotyyppi, mutta se suoritetaan fenotyyppisiä piirteitä yksittäisiä yksilöitä. Tämä saa aikaan hyödyllisten muutosten leviämisen koko väestöön. Siten evoluutiomekanismi toteutuu sekä geneettisen tason satunnaisten mutaatioiden kautta että arvokkaimpien ominaisuuksien (informaation arvon!) periytymisen kautta, jotka määräävät mutaatiopiirteiden sopeutumisen ympäristöön ja tarjoavat elinkelpoisimmat jälkeläiset.

Vuodenaikojen ilmastonmuutokset, erilaiset luonnolliset tai ihmisen aiheuttamia katastrofeja toisaalta ne johtavat muutokseen populaatioiden geenin toistotiheydessä ja sen seurauksena perinnöllisen vaihtelevuuden vähenemiseen. Tätä prosessia kutsutaan joskus geneettiseksi ajautumiseksi. Ja toisaalta muutoksiin erilaisten mutaatioiden pitoisuudessa ja populaation sisältämien genotyyppien monimuotoisuuden vähenemiseen, mikä voi johtaa muutoksiin valinnan suunnassa ja intensiteetissä.

4. Ihmisen geneettisen koodin dekoodaus

Toukokuussa 2006 tutkijat, jotka pyrkivät purkamaan ihmisen genomin, julkaisivat täydellisen geneettisen kartan kromosomista 1, joka oli viimeinen ihmisen kromosomi, jota ei ollut täysin sekvensoitu.

Alustava ihmisen geenikartta julkaistiin vuonna 2003, mikä merkitsi Human Genome Projectin muodollista päätökseen saattamista. Sen puitteissa sekvensoitiin genomifragmentteja, jotka sisälsivät 99 % ihmisen geeneistä. Geenitunnistuksen tarkkuus oli 99,99 %. Projektin valmistumiseen mennessä vain neljä 24 kromosomista oli kuitenkin sekvensoitu kokonaan. Tosiasia on, että geenien lisäksi kromosomit sisältävät fragmentteja, jotka eivät koodaa mitään ominaisuuksia eivätkä osallistu proteiinisynteesiin. Näiden fragmenttien rooli kehon elämässä on edelleen tuntematon, mutta yhä useammat tutkijat ovat taipuvaisia ​​uskomaan, että heidän tutkimuksensa vaatii erityistä huomiota.

Geneettinen koodi on tapa koodata aminohapposekvenssi proteiinimolekyylissä käyttämällä nukleiinihappomolekyylin nukleotidisekvenssiä. Geneettisen koodin ominaisuudet johtuvat tämän koodauksen ominaisuuksista.

Jokainen proteiinin aminohappo yhdistetään kolmeen peräkkäiseen nukleiinihapponukleotidiin - kolmikko, tai kodoni. Jokainen nukleotidi voi sisältää yhden neljästä typpipitoisesta emäksestä. RNA:ssa näitä ovat adeniini (A), urasiili (U), guaniini (G), sytosiini (C). Yhdistelemällä typpipitoisia emäksiä (tässä tapauksessa niitä sisältäviä nukleotideja) eri tavoin saadaan aikaan monia erilaisia ​​triplettejä: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC jne. Kaikki yhteensä mahdollisia yhdistelmiä - 64, eli 43.

Elävien organismien proteiinit sisältävät noin 20 aminohappoa. Jos luonto "suunnitteli" koodaamaan jokaista aminohappoa ei kolmella, vaan kahdella nukleotidilla, niin tällaisten parien monimuotoisuus ei riittäisi, koska niitä olisi vain 16, ts. 42.

Täten, geneettisen koodin pääominaisuus on sen kolminkertaisuus. Jokaista aminohappoa koodaa nukleotiditripletti.

Koska mahdollisia erilaisia ​​triplettejä on huomattavasti enemmän kuin biologisissa molekyyleissä käytettyjä aminohappoja, on elävässä luonnossa toteutunut seuraava ominaisuus: redundanssi geneettinen koodi. Monia aminohappoja ei alkanut koodata yksi kodoni, vaan useat. Esimerkiksi aminohappoa glysiiniä koodaa neljä eri kodonia: GGU, GGC, GGA, GGG. Redundanssiksi kutsutaan myös rappeutumista.

Aminohappojen ja kodonien välinen vastaavuus on esitetty taulukoissa. Esimerkiksi nämä:

Mitä tulee nukleotideihin, geneettisellä koodilla on seuraava ominaisuus: yksiselitteisyys(tai spesifisyyttä): jokainen kodoni vastaa vain yhtä aminohappoa. Esimerkiksi GGU-kodoni voi koodata vain glysiiniä eikä muita aminohappoja.

Uudelleen. Redundanssi tarkoittaa, että useat tripletit voivat koodata samaa aminohappoa. Spesifisyys - jokainen spesifinen kodoni voi koodata vain yhtä aminohappoa.

Geneettisessä koodissa ei ole erityisiä välimerkkejä (lukuun ottamatta stop-kodoneja, jotka osoittavat polypeptidisynteesin päättymisen). Kolmoset itse suorittavat välimerkkien toiminnon - yhden loppu tarkoittaa, että seuraava alkaa seuraavaksi. Tämä tarkoittaa seuraavia kahta geneettisen koodin ominaisuutta: jatkuvuus Ja ei-limittäinen. Jatkuvuus tarkoittaa kolmosten lukemista välittömästi peräkkäin. Ei-päällekkäisyys tarkoittaa, että jokainen nukleotidi voi olla osa vain yhtä triplettiä. Joten seuraavan tripletin ensimmäinen nukleotidi tulee aina edellisen tripletin kolmannen nukleotidin jälkeen. Kodoni ei voi alkaa edellisen kodonin toisella tai kolmannella nukleotidilla. Toisin sanoen koodi ei mene päällekkäin.

Geneettisellä koodilla on ominaisuus monipuolisuus. Se on sama kaikille maan organismeille, mikä osoittaa elämän alkuperän yhtenäisyyden. Tästä on hyvin harvinaisia ​​poikkeuksia. Esimerkiksi jotkin mitokondrioissa ja kloroplasteissa olevat tripletit koodaavat muita kuin tavanomaisia ​​aminohappoja. Tämä saattaa viitata siihen, että elämän aamunkoitteessa geneettisessä koodissa oli hieman erilaisia ​​muunnelmia.

Lopuksi geneettinen koodi on melunsietokyky, mikä on seurausta sen omaisuudesta redundanssina. Pistemutaatiot, joita joskus esiintyy DNA:ssa, johtavat yleensä yhden typpipitoisen emäksen korvaamiseen toisella. Tämä muuttaa kolmosen. Esimerkiksi se oli AAA, mutta mutaation jälkeen siitä tuli AAG. Tällaiset muutokset eivät kuitenkaan aina johda syntetisoidun polypeptidin aminohapon muutokseen, koska molemmat tripletit voivat geneettisen koodin redundanssiominaisuuden vuoksi vastata yhtä aminohappoa. Koska mutaatiot ovat usein haitallisia, melunsietoominaisuus on hyödyllinen.

Geneettinen eli biologinen koodi on yksi elävän luonnon universaaleista ominaisuuksista, joka todistaa sen alkuperän yhtenäisyyden. Geneettinen koodi on menetelmä polypeptidin aminohapposekvenssin koodaamiseksi käyttämällä nukleiinihapponukleotidien sekvenssiä (lähetti-RNA tai komplementaarinen DNA-leikkaus, jolle mRNA syntetisoidaan).

Muitakin määritelmiä on.

Geneettinen koodi- tämä on kunkin aminohapon (elävien proteiinien osan) vastaavuus tietylle kolmen nukleotidin sekvenssille. Geneettinen koodi on nukleiinihappoemästen ja proteiinien aminohappojen välinen suhde.

SISÄÄN tieteellistä kirjallisuutta Geneettinen koodi ei tarkoita organismin DNA:ssa olevaa nukleotidisekvenssiä, joka määrää sen yksilöllisyyden.

On väärin olettaa, että yhdellä organismilla tai lajilla on yksi koodi ja toisella toinen. Geneettinen koodi on se, kuinka nukleotidit koodaavat aminohappoja (eli periaate, mekanismi); se on universaali kaikille eläville olennoille, sama kaikille organismeille.

Siksi on väärin sanoa esimerkiksi "Henkilön geneettinen koodi" tai "Organismin geneettinen koodi", jota käytetään usein pseudotieteellisessä kirjallisuudessa ja elokuvissa.

Näissä tapauksissa tarkoitamme yleensä henkilön, organismin jne. genomia.

Elävien organismien monimuotoisuus ja niiden elämäntoiminnan ominaisuudet johtuvat ensisijaisesti proteiinien monimuotoisuudesta.

Proteiinin erityinen rakenne määräytyy järjestyksen ja määrän mukaan erilaisia ​​aminohappoja, sisältyy sen koostumukseen. Peptidin aminohapposekvenssi on salattu DNA:han käyttämällä biologista koodia. Monomeerijoukon monimuotoisuuden näkökulmasta DNA on primitiivisempi molekyyli kuin peptidi. DNA on erilaisia ​​vaihtoehtoja vuorotellen vain neljä nukleotidia. Tämä pitkään aikaan esti tutkijoita pitämästä DNA:ta perinnöllisenä materiaalina.

Miten nukleotidit koodaavat aminohappoja?

1) Nukleiinihapot (DNA ja RNA) ovat polymeerejä, jotka koostuvat nukleotideista.

Jokainen nukleotidi voi sisältää yhden neljästä typpipitoisesta emäksestä: adeniini (A, en: A), guaniini (G, G), sytosiini (C, en: C), tymiini (T, en: T). RNA:n tapauksessa tymiini korvataan urasiililla (U, U).

Geneettistä koodia harkittaessa otetaan huomioon vain typpipitoiset emäkset.

Sitten DNA-ketju voidaan esittää niiden lineaarisena sekvenssinä. Esimerkiksi:

Tätä koodia täydentävä mRNA-osio on seuraava:

2) Proteiinit (polypeptidit) ovat polymeerejä, jotka koostuvat aminohapoista.

Elävissä organismeissa polypeptidien rakentamiseen käytetään 20 aminohappoa (muutama muu on erittäin harvinaista). Niiden nimeämiseen voit käyttää myös yhtä kirjainta (vaikka useammin he käyttävät kolmea - lyhenne aminohapon nimestä).

Polypeptidin aminohapot on myös liitetty lineaarisesti peptidisidoksella. Oletetaan esimerkiksi, että proteiinissa on osa, jossa on seuraava aminohapposekvenssi (jokainen aminohappo on merkitty yhdellä kirjaimella):

3) Jos tehtävänä on koodata jokainen aminohappo nukleotidien avulla, niin se tulee 20 kirjaimen koodaamiseen 4 kirjaimella.

Tämä voidaan tehdä yhdistämällä 20-kirjaimien aakkosten kirjaimet sanoihin, jotka koostuvat useista 4-kirjaimisen aakkosten kirjaimista.

Jos yksi nukleotidi koodaa yhtä aminohappoa, vain neljä aminohappoa voidaan koodata.

Jos jokainen aminohappo liittyy kahteen peräkkäiseen nukleotidiin RNA-ketjussa, kuusitoista aminohappoa voidaan koodata.

Todellakin, jos kirjaimia on neljä (A, U, G, C), niin niiden eri pariyhdistelmien lukumäärä on 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), ( UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[Hakasulkeja käytetään havaitsemisen helpottamiseksi.] Tämä tarkoittaa, että vain 16 erilaista aminohappoa voidaan koodata sellaisella koodilla (kaksikirjaiminen sana): jokaisella on oma sana (kaksi peräkkäistä nukleotidia).

Matematiikasta kaava yhdistelmien lukumäärän määrittämiseksi näyttää tältä: ab = n.

Tässä n on eri yhdistelmien lukumäärä, a on aakkosten kirjainten lukumäärä (tai numerojärjestelmän perusta), b on kirjainten lukumäärä sanassa (tai numeroiden lukumäärä numerossa). Jos korvaamme tähän kaavaan 4-kirjaimisen aakkoston ja kahdesta kirjaimesta koostuvat sanat, saadaan 42 = 16.

Jos kunkin aminohapon koodisanana käytetään kolmea peräkkäistä nukleotidia, niin 43 = 64 erilaista aminohappoa voidaan koodata, koska neljästä kirjaimesta voidaan tehdä 64 erilaista yhdistelmää kolmen ryhmissä (esim. AUG, GAA, CAU , GGU jne.).

d.). Tämä on jo enemmän kuin tarpeeksi koodaamaan 20 aminohappoa.

Tarkalleen geneettisessä koodissa käytetty kolmikirjaiminen koodi. Kutsutaan kolmea peräkkäistä yhtä aminohappoa koodaavaa nukleotidia kolmikko(tai kodoni).

Jokainen aminohappo liittyy tiettyyn nukleotiditriplettiin.

Lisäksi, koska triplettien yhdistelmät menevät päällekkäin ylimääräisten aminohappojen lukumäärän kanssa, monia aminohappoja koodaavat useat tripletit.

Kolme triplettiä ei koodaa mitään aminohapoista (UAA, UAG, UGA).

Ne merkitsevät lähetyksen loppua ja niitä kutsutaan stop kodonit(tai järjettömiä kodoneja).

AUG-tripletti ei koodaa vain aminohappoa metioniinia, vaan myös käynnistää translaation (toimii aloituskodonin roolissa).

Alla on taulukot aminohappovastaavuudesta nukleoiditripleteille.

Ensimmäisen taulukon avulla on kätevää määrittää vastaava aminohappo tietystä tripletistä. Toiselle - tietylle aminohapolle sitä vastaavat tripletit.

Tarkastellaan esimerkkiä geneettisen koodin toteuttamisesta. Olkoon mRNA, jonka sisältö on seuraava:

Jaetaan nukleotidisekvenssi kolmoisiksi:

Yhdistetään jokainen tripletti sen koodaaman polypeptidin aminohappoon:

Metioniini - Asparagiinihappo - Seriini - Treoniini - Tryptofaani - Leusiini - Leusiini - Lysiini - Asparagiini - Glutamiini

Viimeinen tripletti on stop-kodoni.

Geneettisen koodin ominaisuudet

Geneettisen koodin ominaisuudet ovat suurelta osin seurausta tavasta, jolla aminohappoja koodataan.

Ensimmäinen ja ilmeinen ominaisuus on kolminkertaisuus.

Se viittaa siihen tosiasiaan, että koodiyksikkö on kolmen nukleotidin sekvenssi.

Geneettisen koodin tärkeä ominaisuus on sen ei-limittäinen. Yhteen triplettiin sisältyvä nukleotidi ei voi sisältyä toiseen.

Toisin sanoen sekvenssi AGUGAA voidaan lukea vain muodossa AGU-GAA, mutta ei esimerkiksi näin: AGU-GUG-GAA. Toisin sanoen, jos GU-pari sisältyy yhteen triplettiin, se ei voi jo olla olennainen osa toinen.

Alla yksiselitteisyys Geneettinen koodi ymmärtää, että jokainen tripletti vastaa vain yhtä aminohappoa.

Esimerkiksi AGU-tripletti koodaa aminohappoa seriiniä eikä mitään muuta.

Geneettinen koodi

Tämä tripletti vastaa yksilöllisesti vain yhtä aminohappoa.

Toisaalta useat tripletit voivat vastata yhtä aminohappoa. Esimerkiksi sama seriini, AGU:n lisäksi, vastaa AGC-kodonia. Tätä ominaisuutta kutsutaan rappeutumista geneettinen koodi.

Degeneraatio mahdollistaa sen, että monet mutaatiot pysyvät vaarattomina, koska usein yhden nukleotidin korvaaminen DNA:ssa ei johda tripletin arvon muutokseen. Jos tarkastellaan tarkasti taulukkoa aminohappovastaavuudesta tripleteille, voit nähdä, että jos aminohappoa koodaavat useat tripletit, ne eroavat usein viimeisestä nukleotidista, eli se voi olla mikä tahansa.

Myös joitain muita geneettisen koodin ominaisuuksia on huomioitu (jatkuvuus, kohinansieto, yleismaailmallisuus jne.).

Resilienssi kuin kasvien sopeutuminen elinolosuhteisiin. Kasvien perusreaktiot epäsuotuisten tekijöiden vaikutukseen.

Kasvien kestävyys on kykyä kestää äärimmäisten ympäristötekijöiden (maaperän ja ilman kuivuus) vaikutuksia.

Geneettisen koodin ainutlaatuisuus ilmenee siinä, että

Tämä ominaisuus kehitettiin evoluutioprosessin aikana ja se oli geneettisesti kiinteä. Epäsuotuisten olosuhteiden alueelle on muodostunut vakaita koristemuotoja ja paikallisia kuivuutta kestäviä viljelykasveja. Kasveille luontainen erityinen vastustuskyky paljastuu vain äärimmäisten ympäristötekijöiden vaikutuksesta.

Tällaisen tekijän alkamisen seurauksena ärsytysvaihe alkaa - useiden fysiologisten parametrien jyrkkä poikkeama normista ja niiden nopea palautuminen normaaliksi. Sitten tapahtuu muutos aineenvaihdunnassa ja solunsisäisten rakenteiden vaurioituminen. Samaan aikaan kaikki synteettiset tukahdutetaan, kaikki hydrolyyttiset aktivoituvat ja kehon yleinen energian saanti vähenee. Jos tekijän vaikutus ei ylitä kynnysarvoa, alkaa mukautusvaihe.

Sopeutunut kasvi reagoi vähemmän toistuvaan tai lisääntyvään altistumiseen äärimmäiselle tekijälle. Organisaatiotasolla sopeutumismekanismeihin lisätään elinten välinen vuorovaikutus. Veden virtausten, mineraalien ja orgaaniset yhdisteet pahentaa kilpailua elinten välillä, niiden kasvu pysähtyy.

Biostabiilisuus kasveissa määritelty. äärimmäisen tekijän enimmäisarvo, jolla kasvit muodostavat vielä elinkelpoisia siemeniä. Agronominen stabiilisuus määräytyy sadon vähenemisen asteen mukaan. Kasveille on ominaista niiden kestävyys tietyntyyppisiä äärimmäisiä tekijöitä vastaan ​​- talvehtiminen, kaasunkestävä, suolankestävä, kuivuutta kestävä.

Tyyppi pyöreät madot, toisin kuin litteissä, niillä on ensisijainen ruumiinontelo - skitsokoeli, joka muodostuu parenkyyman tuhoutumisesta, joka täyttää ruumiin seinämän ja sisäelimet– Sen tehtävänä on kuljetus.

Se ylläpitää homeostaasia. Rungon muoto on halkaisijaltaan pyöreä. Sisäosa on kynsimainen. Lihaksia edustaa kerros pitkittäisiä lihaksia. Suoli on läpimenevä ja koostuu 3 osasta: etu-, keski- ja takaosasta. Suun aukko sijaitsee kehon etupään vatsapinnalla. Nielussa on tyypillinen kolmionmuotoinen luumen. Eritysjärjestelmä edustaa protonefridia tai erityinen iho - hypodermaaliset rauhaset. Useimmat lajit ovat kaksikotisia ja lisääntyvät vain seksuaalisesti.

Kehitys on suoraa, harvemmin metamorfoosia. Heillä on kehon jatkuva solukoostumus, eikä niillä ole kykyä uusiutua. Etupohja koostuu suuontelon, nielu, ruokatorvi.

Niissä ei ole keski- tai takaosaa. Eritysjärjestelmä koostuu 1-2 hypodermiksen jättisolusta. Pitkittäiset erityskanavat sijaitsevat hypodermiksen lateraalisissa harjanteissa.

Geneettisen koodin ominaisuudet. Todiste triplettikoodista. Kodonien dekoodaus. Lopeta kodonit. Geneettisen tukahduttamisen käsite.

Ajatuksen siitä, että geeni koodaa informaatiota proteiinin primäärirakenteessa, konkretisoi F.

Crick sekvenssihypoteesissaan, jonka mukaan geenielementtien sekvenssi määrää polypeptidiketjun aminohappotähteiden sekvenssin. Sekvenssihypoteesin paikkansapitävyyden todistaa geenin ja sen koodaaman polypeptidin rakenteiden kolineaarisuus. Vuoden 1953 merkittävin kehitys oli se, että. Että koodi on todennäköisesti tripletti.

; DNA-emäsparit: A-T, T-A, G-C, C-G - voivat koodata vain 4 aminohappoa, jos jokainen pari vastaa yhtä aminohappoa. Kuten tiedät, proteiinit sisältävät 20 emäksistä aminohappoa. Jos oletetaan, että jokaisessa aminohapossa on 2 emäsparia, niin 16 aminohappoa (4*4) voidaan koodata - tämä ei taaskaan riitä.

Jos koodi on tripletti, niin 64 kodonia (4*4*4) voidaan valmistaa 4 emäsparista, mikä on enemmän kuin tarpeeksi koodaamaan 20 aminohappoa. Crick ja hänen kollegansa olettivat, että koodi oli tripletti, kodonien välillä ei ollut "pilkkuja" eli erotusmerkkejä; koodin lukeminen geenin sisällä tapahtuu kiinteä piste yhteen suuntaan. Kesällä 1961 Kirenberg ja Mattei raportoivat ensimmäisen kodonin dekoodauksesta ja ehdottivat menetelmää kodonien koostumuksen määrittämiseksi soluttomassa proteiinisynteesijärjestelmässä.

Siten fenyylialaniinin kodoni transkriptoitiin UUU:na mRNA:ssa. Lisäksi Koranan, Nirenbergin ja Lederin vuonna 1965 kehittämien menetelmien soveltamisen seurauksena.

siihen koottiin koodisanakirja moderni muoto. Siten emästen katoamisen tai lisäyksen aiheuttamien mutaatioiden esiintyminen T4-faageissa oli todiste koodin triplettiluonteesta (ominaisuus 1). Nämä poistot ja lisäykset, jotka johtivat kehyssiirtymiin koodia "luettaessa", eliminoitiin vain palauttamalla koodin oikeellisuus, mikä esti mutanttien ilmaantumisen. Nämä kokeet osoittivat myös, että tripletit eivät mene päällekkäin, eli jokainen emäs voi kuulua vain yhdelle tripletille (ominaisuus 2).

Useimmilla aminohapoilla on useita kodoneja. Koodi, jossa aminohappojen lukumäärä pienempi numero Kodoneja kutsutaan degeneroituneiksi (ominaisuus 3), ts.

e. tiettyä aminohappoa voi koodata useampi kuin yksi tripletti. Lisäksi kolme kodonia ei koodaa yhtään aminohappoa ("nonsense-kodonit") ja toimivat "pysäytyssignaalina". Pysäytyskodoni on DNA:n toiminnallisen yksikön, cistronin, päätepiste. Stop-kodonit ovat samat kaikissa lajeissa ja niitä edustaa UAA, UAG, UGA. Huomattava koodin ominaisuus on, että se on universaali (ominaisuus 4).

Kaikissa elävissä organismeissa samat kolmoset koodaavat samoja aminohappoja.

Kolmen tyyppisen mutanttikodoniterminaattorin olemassaolo ja niiden suppressio on osoitettu E. colissa ja hiivassa. Eri geenien nonsense-alleeleja "tulkkivien" suppressorigeenien löytö osoittaa, että geneettisen koodin translaatio voi muuttua.

Mutaatiot, jotka vaikuttavat tRNA:iden antikodoniin, muuttavat niiden kodonispesifisyyttä ja luovat mahdollisuuden mutaatioiden suppressioon translaatiotasolla. Suppressio translaatiotasolla voi johtua tiettyjä ribosomaalisia proteiineja koodaavien geenien mutaatioista. Näiden mutaatioiden seurauksena ribosomi "tekee virheitä" esimerkiksi lukeessaan järjettömiä kodoneja ja "tulkii" niitä käyttämällä joitain ei-mutantteja tRNA:ita. Translaatiotasolla toimivan genotyyppisuppression ohella nonsense-alleelien fenotyyppinen suppressio on myös mahdollista: lämpötilan laskeessa, kun solut altistetaan ribosomeihin sitoutuville aminoglykosidiantibiooteille, esimerkiksi streptomysiinille.

22. Korkeampien kasvien lisääntyminen: kasvullinen ja suvuton. Itiöityminen, itiörakenne, tasa- ja heterosporomainen Lisääntyminen elävän aineen ominaisuutena, eli yksilön kyky synnyttää omaa lajiaan, oli olemassa evoluution alkuvaiheissa.

Lisääntymismuodot voidaan jakaa kahteen tyyppiin: aseksuaaliseen ja seksuaaliseen. Itse aseksuaalinen lisääntyminen tapahtuu ilman sukusolujen osallistumista erikoistuneiden solujen - itiöiden - avulla. Ne muodostuvat elimiin suvuton lisääntyminen– itiöitä mitoottisen jakautumisen seurauksena.

Itämisensä aikana itiö synnyttää uuden, emon kaltaisen yksilön, lukuun ottamatta siemenkasvien itiöitä, joissa itiö on menettänyt lisääntymis- ja leviämiskykynsä. Itiöt voivat muodostua myös pelkistysjakautumalla, jolloin yksisoluiset itiöt valuvat ulos.

Kasvien lisääntymistä vegetatiivisella (osa versosta, lehtiä, juuria) tai yksisoluisten levien jakautumista kahtia kutsutaan vegetatiiviseksi (sipuli, pistokkaat).

Seksuaalista lisääntymistä suorittavat erityiset sukusolut - sukusolut.

Sukusolut muodostuvat meioosin seurauksena, on naisia ​​ja miehiä. Niiden fuusion seurauksena ilmaantuu tsygootti, josta kehittyy myöhemmin uusi organismi.

Kasvit eroavat sukusolujen tyypeistä. Joissakin yksisoluisissa organismeissa se toimii sukusoluna tiettyinä aikoina. Eri sukupuolten organismit (sukusolut) sulautuvat - tätä seksuaalista prosessia kutsutaan hologamia. Jos uros- ja naaraspuoliset sukusolut ovat morfologisesti samanlaisia ​​ja liikkuvia, nämä ovat isogameetteja.

Ja seksuaalinen prosessi - isogaminen. Jos naispuoliset sukusolut ovat jonkin verran suurempia ja vähemmän liikkuvia kuin miesten sukusolut, niin nämä ovat heterogameetteja, ja prosessi on heterogamia. Oogamy - naisten sukusolut ovat erittäin suuria ja liikkumattomia, urospuoliset sukusolut ovat pieniä ja liikkuvia.

12345678910Seuraava ⇒

Geneettinen koodi - DNA-triplettien ja proteiinien aminohappojen välinen vastaavuus

Tarve koodata proteiinien rakenne mRNA:n ja DNA:n nukleotidien lineaarisessa sekvenssissä sanelee se tosiasia, että translaation aikana:

• mRNA-matriisissa olevien monomeerien lukumäärän ja tuotteen - syntetisoidun proteiinin - välillä ei ole vastaavuutta;
• RNA:n ja proteiinimonomeerien välillä ei ole rakenteellista samankaltaisuutta.

Tämä sulkee pois täydentävää vuorovaikutusta matriisin ja tuotteen välillä - periaate, jolla uusien DNA- ja RNA-molekyylien rakentaminen suoritetaan replikaation ja transkription aikana.

Tästä käy selväksi, että täytyy olla "sanakirja", jonka avulla voidaan selvittää, mikä mRNA-nukleotidisekvenssi varmistaa aminohappojen sisällyttämisen proteiiniin tietyssä sekvenssissä. Tätä "sanakirjaa" kutsutaan geneettiseksi, biologiseksi, nukleotidi- tai aminohappokoodiksi. Sen avulla voit salata proteiinit muodostavat aminohapot käyttämällä tiettyä nukleotidisekvenssiä DNA:ssa ja mRNA:ssa. Sille on ominaista tietyt ominaisuudet.

Kolmiosaisuus. Yksi tärkeimmistä kysymyksistä koodin ominaisuuksien määrittämisessä oli kysymys nukleotidien määrästä, jonka pitäisi määrittää yhden aminohapon sisällyttäminen proteiiniin.

Havaittiin, että koodaavat elementit aminohapposekvenssin salauksessa ovat todellakin nukleotiditriplettejä tai kolmoset, jotka nimettiin "kodonit".

Kodonien merkitys.

On mahdollista todeta, että 64 kodonista aminohappojen sisällyttäminen syntetisoituun polypeptidiketjuun koodaa 61 triplettiä ja loput 3 - UAA, UAG, UGA - eivät koodaa aminohappojen sisällyttämistä proteiiniin ja olivat alunperin kutsutaan merkityksettömiksi tai ei-sense-kodoneiksi. Myöhemmin kuitenkin osoitettiin, että nämä kolmiot osoittavat translaation päättymistä, ja siksi niitä alettiin kutsua terminaatio- tai lopetuskodoneiksi.

DNA:n koodaavan juosteen mRNA:n kodoneilla ja nukleotiditripleteillä, joiden suunta on 5'-3'-päästä, on sama typpipitoisten emästen sekvenssi, paitsi että DNA:ssa on mRNA:lle ominaisen urasiilin (U) sijaan. on tymiini (T).

Spesifisyys.

Jokainen kodoni vastaa vain yhtä tiettyä aminohappoa. Tässä mielessä geneettinen koodi on ehdottoman yksiselitteinen.

Taulukko 4-3.

Yksiselitteisyys on yksi geneettisen koodin ominaisuuksista, joka ilmenee siinä, että...

Proteiinisyntetisointijärjestelmän pääkomponentit

Huomautuksia: elF( eukaryoottiset aloitustekijät) — aloituskertoimet; eEF ( eukaryoottiset venymätekijät) — venymätekijät; eRF ( eukaryoottisia vapauttavia tekijöitä) ovat päätetekijöitä.

Degeneraatio. mRNA:ssa ja DNA:ssa on 61 triplettiä, joista jokainen koodaa yhden 20 aminohaposta proteiiniin.

Tästä seuraa, että informaatiomolekyyleissä saman aminohapon sisällyttäminen proteiiniin määräytyy useiden kodonien avulla. Tätä biologisen koodin ominaisuutta kutsutaan degeneraatioksi.

Ihmisillä vain 2 aminohappoa koodaa yksi kodoni - Met ja Tri, kun taas Leu, Ser ja Apr - kuudella kodonilla ja Ala, Val, Gly, Pro, Tre - neljällä kodonilla (taulukko

Koodaussekvenssien redundanssi on koodin arvokkain ominaisuus, koska se lisää tietovirran vakautta ulkoisen ja sisäisen ympäristön haitallisiin vaikutuksiin. Kun määritetään proteiiniin sisällytettävän aminohapon luonnetta, kodonin kolmannella nukleotidilla ei ole yhtä paljon tärkeä, kuten kaksi ensimmäistä. Kuten taulukosta näkyy. 4-4, monien aminohappojen kohdalla nukleotidin korvaaminen kodonin kolmannessa asemassa ei vaikuta sen merkitykseen.

Tiedon tallennuksen lineaarisuus.

Translaation aikana mRNA-kodonit "luetaan" kiinteästä aloituspisteestä peräkkäin, eivätkä ne mene päällekkäin. Tietotietue ei sisällä signaaleja, jotka osoittaisivat yhden kodonin loppua ja seuraavan alkua. AUG-kodoni on aloituskodoni ja se luetaan sekä mRNA:n alussa että muissa osissa nimellä Met. Sitä seuraavat tripletit luetaan peräkkäin ilman aukkoja stop-kodoniin asti, jossa polypeptidiketjun synteesi on valmis.

Monipuolisuus.

Viime aikoihin asti uskottiin, että koodi oli täysin universaali, ts. koodisanojen merkitys on sama kaikille tutkituille organismeille: viruksille, bakteereille, kasveille, sammakkoeläimille, nisäkkäille, myös ihmisille.

Myöhemmin kuitenkin tuli tunnetuksi yksi poikkeus: kävi ilmi, että mitokondrio-mRNA sisältää 4 triplettiä, joilla on eri merkitys kuin tumasta peräisin olevassa mRNA:ssa. Siten mitokondrioiden mRNA:ssa tripletti UGA koodaa Tri:tä, AUA koodaa Met:tä ja ACA ja AGG luetaan lisälopetuskodoneina.

Geenin ja tuotteen kolineaarisuus.

Prokaryooteissa on havaittu lineaarinen vastaavuus geenin kodonisekvenssin ja proteiinituotteen aminohapposekvenssin välillä tai, kuten sanotaan, geenin ja tuotteen välillä on kolineaarisuutta.

Taulukko 4-4.

Geneettinen koodi

Huomautuksia: U - urasiili; C - sytosiini; A - adeniini; G - guaniini; * - lopetuskodoni.

Eukaryooteissa nitronit katkaisevat emässekvenssit geenissä, jotka ovat samansuuntaisia ​​proteiinin aminohapposekvenssin kanssa.

Siksi eukaryoottisoluissa proteiinin aminohapposekvenssi on samansuuntainen geenin tai kypsän mRNA:n eksonisekvenssin kanssa sen jälkeen, kun intronit on poistettu transkription jälkeen.