Генетичен код: описание, характеристики, история на изследванията

Всеки жив организъм има специален набор от протеини. Някои нуклеотидни съединения и тяхната последователност в ДНК молекула образуват генетичния код. Той предава информация за структурата на протеина. В генетиката е възприета определена концепция. Според нея, един ензим (полипептид) отговаря на един ген. Трябва да се каже, че изследванията на нуклеиновите киселини и протеини са проведени за доста дълъг период от време. По-нататък в статията ще разгледаме по-отблизо генетичния код и неговите свойства. Ще бъде дадена и кратка хронология на изследванията.

терминология

Генетичен код е метод за кодиране на последователност от аминокиселинни протеини, включваща нуклеотидна последователност. Този метод за формиране на информация е характерен за всички живи организми. Протеините са естествени органични вещества с високо молекулно тегло. Тези съединения също присъстват в живите организми. Те се състоят от 20 вида аминокиселини, които се наричат ​​канонични. Аминокиселините са подредени във верига и са свързани в строго определена последователност. Той определя протеинова структура и биологичните му свойства. Има и няколко вериги от аминокиселини в протеина.

ДНК и РНК

Дезоксирибонуклеиновата киселина е макромолекула. Тя отговаря за предаването, съхранението и прилагането на наследствена информация. ДНК използва четири азотни бази. Те включват аденин, гуанин, цитозин, тимин. РНК се състои от същите нуклеотиди, освен това, което съдържа тимин. Вместо това има нуклеотид, съдържащ урацил (U). РНК и ДНК молекулите са нуклеотидни вериги. Поради тази структура се формират последователности - "генетична азбука".

Въвеждане на информация

Синтез на протеин, който е кодиран от гена, се осъществява чрез комбиниране на иРНК върху ДНК матрицата (транскрипция). Също така, прехвърлянето на генетичния код в аминокиселинната последователност. Това означава, че има синтез на полипептидната верига на иРНК. За да се криптират всички аминокиселини и да се сигнализира крайът на протеиновата последователност е достатъчно 3 нуклеотида. Тази верига се нарича триплет.

История на изследванията

Проучване на протеини и. T нуклеинови киселини дълго време. В средата на 20-ти век най-накрая се появиха първите идеи за естеството на генетичния код. През 1953 г. е установено, че някои протеини са съставени от аминокиселинни последователности. Вярно е, че те все още не са могли да определят точния им брой и имаше много спорове по този въпрос. През 1953 г. две автори са публикувани от авторите Watson и Crick. Първият обяви вторичната структура на ДНК, а втората - за неговото допустимо копиране, използвайки матричен синтез. Освен това акцентът беше поставен върху факта, че специфична последователност от бази е код, който носи наследствена информация. Американският и съветският физик Георги Гамов разреши хипотезата за кодиране и намери метод за неговата проверка. През 1954 г. неговата работа е публикувана, по време на която той предлага предложение за установяване на съответствия между страничните аминокиселинни вериги и "дупки", които имат ромбоидна форма и използват това като кодиращ механизъм. Тогава той се нарича ромбичен. Обяснявайки работата си, Гамов призна, че генетичният код може да е триплет. Физиката на труда беше една от първите сред тези, които бяха считани за близки до истината.

класификация

След няколко години бяха предложени различни модели генетични кодове, представляващи два вида: припокриващи се и ненапосредстващи се. В основата на първата е влизането на един нуклеотид в няколко кодона. Към него принадлежи триъгълният, последователен и малък генетичен код. Вторият модел включва два типа. Не се припокриват са комбинационни и "код без запетаи". Първият вариант се основава на аминокиселинното кодиране на нуклеотидните триплети, а най-важното е неговият състав. Според "кода без запетаи", някои тройни отговарят на аминокиселини, а останалите не. В този случай се смяташе, че ако някакви значителни тризнаци са последователно подредени, други, които са били в различна рамка за четене, биха били ненужни. Учените смятат, че има възможност за избор на нуклеотидна последователност, която да отговаря на тези изисквания, и че има точно 20 триплета. Въпреки, че Гамов и др., Които поставиха под въпрос подобен модел, се смята за най-правилно за следващите пет години. В началото на втората половина на 20-ти век се появиха нови данни, които разкриха някои недостатъци в „кода без кома“. Установено е, че кодоните са способни да провокират протеинов синтез in vitro. Към 1965 г. е разбрано принципът на всичките 64 триплета. В резултат открихме излишъка на някои кодони. С други думи, аминокиселинната последователност е кодирана от няколко триплета.

Отличителни черти

Свойствата на генетичния код включват:

1. Triplet. Последователност от три нуклеотида е значителна единица код.
2. Непрекъснатост. Триплетите нямат препинателни знаци има непрекъснато четене на информация.
3. Disjointness. Нуклеотидът е част от само един триплет. В някои гени на вируси, бактерии и митохондрии, няколко протеина са кодирани и се получава четене на изместване на рамката.
4. Уникалността. Специфичният кодон съответства на не повече от една аминокиселина. Вярно е, че Euplotescrassus UGA може да кодира цистеин и силеноцистеин.
5. Дегенерацията. Специфична аминокиселина съответства на няколко кодона.
6. Универсалност. Генетичният код действа по същия принцип в организми с различна сложност. Това е същността на генното инженерство. Има обаче някои изключения.
7. Имунитет на шум. Мутационните нуклеотидни замествания са консервативни и радикални. Първият не води до промяна в класа на кодираната аминокиселина. Радикалните мутации променят класа на кодираната аминокиселина.

вариации

За първи път отклонението на генетичния код от стандартния беше открито през 1979 г., докато изучаваха митохондриалните гени в човешкото тяло. Освен това бяха идентифицирани повече подобни варианти, включително множество алтернативни митохондриални кодове. Те включват декодиране на CAA стоп кодона, който се използва като определение на триптофан в микоплазми. GUG и CCG в археите и бактериите често се използват като начални варианти. Понякога гените кодират протеин от стартов кодон, който се различава от стандарта, използван от този вид. В допълнение, в някои протеини селеноцистеинът и пиролизинът, които са нестандартни аминокиселини, се вкарват от рибозомата. Тя чете стоп кодона. Тя зависи от последователностите, открити в тРНК. В момента селеноцистеинът се счита за 21-ва, пиролизан - 22-та аминокиселина, присъстваща в състава на протеините.

Общи черти на генетичния код

Всички изключения обаче са рядкост. В живите организми главно генетичният код има редица общи черти. Те включват състава на кодона, който включва три нуклеотида (първите две принадлежат на решаващия), трансфера на тРНК кодони и рибозомите в аминокиселинната последователност.