Дегенерација на генетскиот код: општи информации

Генетскиот код, изразен во кодони, е систем на кодирање на информации за структурата на протеините, својствени за сите живи организми на планетата. Неговото декодирање траеше една деценија, но фактот дека тој постои, науката е разбрана речиси еден век. Универзалноста, специфичноста, едноконечноста, а особено дегенеративноста на генетскиот код, имаат важно биолошко значење.

Историја на откритија

Проблемот со шифрирањето на генетските информации отсекогаш бил клучен во биологијата. На матриксната структура на генетскиот код, науката се придвижи прилично бавно. Од откривањето на Џ. Ватсон и Ф. Крик во 1953 година, двојната спирална структура на ДНК ја започнала фазата на раздвојување на самата структура на кодот кој поттикна вера во големината на природата. Линеарната структура на протеините и истата ДНК структура подразбира постоење на генетски код како кореспонденција меѓу два текста, но евидентирана со користење на различни азбуки. И ако беше позната азбуката на протеините, знаците на ДНК станаа предмет на изучување на биолозите, физичарите и математичарите.

Нема смисла да се опишат сите чекори во решавањето на оваа загатка. Директен експеримент, кој докажа и потврди дека постои јасна и конзистентна кореспонденција помеѓу ДНК кодоните и амино киселините на протеинот, беше изведена во 1964 од страна на В. Јановски и С. Бренер. И тогаш - периодот на декодирање на генетскиот код in vitro (in vitro) со употреба на техники на синтеза на протеини во клетки без структури.

Целосно дешифрираниот код на Е. Коли беше објавен во 1966 година на симпозиум за биолози во Халд Спрингс Харбор (САД). Тогаш беше откриена вишок (дегенерација) на генетскиот код. Што значи тоа, беше објаснето многу едноставно.

Декодирањето продолжува

Добивањето податоци за дешифрирањето на наследниот код стана едно од најзначајните настани од минатиот век. Денес, науката продолжува да ги проучува длабочините на механизмите за молекуларно кодирање и неговите системски карактеристики и преголемото знаци, во кои се изразува дегенеративноста на генетскиот код. Посебна гранка на студија е појавата и еволуцијата на системот за кодирање на наследниот материјал. Доказите за поврзување на полинуклеотиди (ДНК) и полипептиди (протеини) даваат поттик за развојот на молекуларната биологија. И тоа, пак, биотехнологија, биоинженеринг, откритија во одгледувањето и растителното производство.

Догми и правила

Главната догма на молекуларната биологија е информациите пренесени од ДНК во информациската РНК, а потоа и од него до протеинот. Во спротивна насока, преносот е возможен со РНК на ДНК и со РНК на друга РНК.

Но, матрицата или фондацијата е секогаш ДНК. И сите други основни карактеристики на пренос на информации се одраз на оваа матрица природа на преносот. Имено, трансфери со вршење на синтеза на матрицата на други молекули, што ќе стане структура на репродукција на наследни информации.

Генетски код

Линеарно кодирање на структурата на протеинските молекули се врши со помош на комплементарни кодони (триплети) на нуклеотиди, од кои само 4 (адеин, гуанин, цитозин, тимин (урацил)), кои спонтано доведуваат до формирање на друг нуклеотиден синџир. Истиот број и хемиска комплементарност на нуклеотидите е главниот услов за таква синтеза. Но, кога се формира протеинска молекула, не постои квалитет на квантитетот и квалитетот на мономери (ДНК нуклеотиди - амино киселини на протеинот). Ова е природен наследен код - системот на снимање во секвенцата на нуклеотиди (кодони), секвенца на амино киселини во протеинот.

Генетскиот код има неколку својства:

• Триплетот.
• Единственост.
• Директивност.
• Не-преклопување.
• Вишок (дегенерација) на генетскиот код.
• Разновидност.

Еве краток опис, фокусирајќи се на биолошкото значење.

Триплет, континуитет и присуство на стоп светла

Секоја од 61 аминокиселини одговара на еден сенс триплет (триплет) на нуклеотиди. Три тројки не носат информации за аминокиселината и се запираат кодони. Секој нуклеотид во синџирот е дел од триплет, и не постои сам по себе. На крајот и на почетокот на синџирот на нуклеотиди одговорни за еден протеин, постојат стоп кодони. Тие започнуваат или запираат превод (синтеза на протеинската молекула).

Специфичност, не-преклопување и едноконечност

Секој кодон (триплет) кодира само една амино киселина. Секој триплет не зависи од соседната и не се преклопува. Еден нуклеотид може да влезе само во еден триплет во еден синџир. Синтезата на протеинот е секогаш само во еден правец, со кој се регулираат стоп кодоните.

Вишок на генетскиот код

Секој триплет на нуклеотиди кодира една амино киселина. Вкупно 64 нуклеотиди, 61 од нив кодираат амино киселини (семантички кодони) и три - безначајни, односно аминокиселината не е кодирана (стоп кодони). Вишок (дегенерација) на генетскиот код лежи во фактот дека во секој триплет може да се направат замени - радикални (доведе до замена на амино киселини) и конзервативни (не ја менуваат класата на амино киселини). Лесно е да се пресмета дека ако во триплет може да се направат 9 замени (позиции 1, 2 и 3), секој нуклеотид може да се замени со 4 - 1 = 3 други варијанти, тогаш вкупниот број на можни варијанти на нуклеотидни замени ќе биде 61 до 9 = 549.

Дегенеративноста на генетскиот код се манифестира во фактот дека 549 варијанти се многу повеќе од потребно за шифрирање на информации за 21 аминокиселини. Од 549 варијанти, 23 замени ќе доведат до формирање стоп кодони, 134 + 230 замени се конзервативни, а 162 замени се радикални.

Правилото на дегенерација и исклучување

Ако два кодони имаат два идентични први нуклеотиди, а останатите се претставени со нуклеотиди од иста класа (пурин или пиримидин), тие носат информации за истата аминокиселина. Ова е правило на дегенерација или вишок на генетскиот код. Два исклучоци - AUA и UGA - првиот кодира метионин, иако мора да има изолеуцин, а вториот - стоп кодон, иако тоа би требало да го кодира триптофан.

Значењето на дегенеративноста и универзалноста

Овие две својства на генетскиот код имаат најголемо биолошко значење. Сите својства наведени погоре се карактеристични за наследни информации за сите форми на живи организми на нашата планета.

Дегенеративноста на генетскиот код има адаптивна вредност, како што е повеќекратно дуплирање на еден аминокиселински код. Покрај тоа, ова значи намалување на значењето (дегенерација) на третиот нуклеотид во кодонот. Оваа опција го минимизира мутационото оштетување во ДНК, што ќе доведе до груби повреди во структурата на протеинот. Ова е заштитниот механизам на живите организми на планетата.