Sự suy đồi của mã di truyền: những điều cơ bản

Mã di truyền được thể hiện như codon, một hệ thống mã hóa thông tin về cấu trúc của protein, vốn có trong tất cả các sinh vật sống trên hành tinh. Giải mã mất hàng thập kỷ, nhưng sự thật là anh tồn tại, khoa học được hiểu gần một thế kỷ. Tính linh hoạt, độ đặc hiệu, một chiều, và đặc biệt là sự suy đồi của mã di truyền có ý nghĩa sinh học.

Lịch sử của những khám phá

Vấn đề mã hóa thông tin di truyền luôn luôn là quan trọng trong sinh học. Bởi cấu trúc ma trận của mã di truyền, khoa học tiến triển khá chậm. Kể từ khi phát hiện J. Watson và Crick năm 1953. Cấu trúc xoắn kép của DNA bước vào một giai đoạn giải quyết một cấu trúc mã riêng của mình, trong đó đã thúc đẩy niềm tin vào sự hùng vĩ của thiên nhiên. Cấu trúc tuyến tính của protein và DNA của cấu trúc tương tự ngụ ý sự hiện diện của mã di truyền, sự tương ứng giữa hai văn bản, nhưng ghi nhận với bảng chữ cái khác nhau. Và nếu bảng chữ cái của các protein đã được biết đến, các vết DNA là chủ đề của nghiên cứu về sinh học, vật lý và toán học.

Không cần để mô tả tất cả các bước trong các giải pháp của bí ẩn này. thí nghiệm trực tiếp, chứng minh và khẳng định rằng giữa codon DNA và axit amin của protein có một rõ ràng và phù hợp tương ứng tổ chức vào năm 1964 Charles Janowski và S. Brenner. Một nữa - trong thời gian giải mã của mã di truyền trong ống nghiệm (in vitro) sử dụng kỹ thuật tổng hợp protein trong cấu trúc tế bào miễn phí.

Hoàn toàn đang giải mã E. Coli được ban hành vào năm 1966, nhà sinh vật học tại hội nghị chuyên đề tại Cold Spring Harbor (Mỹ). Sau đó, tôi mở dự phòng (suy biến) của mã di truyền. Điều này có nghĩa, nó giải thích khá đơn giản.

giải mã tiếp tục

Bắt giải mã dữ liệu mã di truyền đã trở thành một trong những sự kiện quan trọng nhất của thế kỷ trước. Ngày nay, khoa học tiếp tục khám phá chiều sâu các cơ chế phân tử của hệ thống mã hóa và các tính năng của nó và một dư thừa các dấu hiệu, những gì được thể hiện trong tài sản của sự suy đồi của mã di truyền. Một nghiên cứu riêng biệt của ngành công nghiệp - nguồn gốc và sự phát triển của hệ thống tài liệu mã hóa di truyền. Bằng chứng polynucleotides liên kết (DNA) và polypeptide (protein) cũng tạo động lực cho sự phát triển của sinh học phân tử. Và điều đó, đến lượt nó, công nghệ sinh học, công nghệ sinh học, khám phá trong chăn nuôi và trồng trọt.

Giáo điều và các quy tắc

Nhà giáo điều của sinh học phân tử - thông tin được chuyển từ DNA đến RNA thông tin, và sau đó với cô ấy trên protein. Theo hướng ngược lại truyền có thể từ ARN sang ADN và RNA trên RNA khác.

Nhưng ma trận hoặc cơ sở DNA luôn vẫn còn. Và tất cả các tính năng cơ bản khác của truyền thông tin - một sự phản ánh về bản chất của việc chuyển giao của ma trận. Cụ thể, bằng cách thực hiện truyền tải đến quá trình tổng hợp các phân tử ma trận khác, đó sẽ là sự tái hiện cấu trúc của thông tin di truyền.

mã di truyền

Dòng mã hóa cấu trúc của phân tử protein bằng phương tiện của codon bổ sung (ba) nucleotide, trong đó chỉ có 4 (adein, guanine, cytosine, thymine (uracil)), mà một cách tự nhiên dẫn đến sự hình thành chuỗi khác của nucleotide. Cùng một số nucleotide và bổ sung hóa học - đây là điều kiện chính để tổng hợp như vậy. (- axit amin protein nucleotide DNA) nhưng sự hình thành của một chất lượng phân tử protein phù hợp với số lượng và chất lượng của các monome không. Đây là mã di truyền tự nhiên - Hệ thống ghi âm trong chuỗi các nucleotide (codon) trình tự axit amin của protein.

mã di truyền có một số thuộc tính:

• Triplet.
• Sự độc đáo.
• Định hướng.
• Disjointness.
• Redundancy (suy biến) của mã di truyền.
• Linh hoạt.

Đây là một mô tả ngắn gọn, tập trung vào ý nghĩa sinh học.

Triplet, tính liên tục và tính sẵn sàng đèn đỏ

Mỗi 61 axit amin tương ứng với một ngữ nghĩa t (triplet) nucleotide. Ba ba không mang thông tin về các axit amin và là codon stop. Mỗi nucleotide trong chuỗi là một thành viên của bộ ba, và không tồn tại của chính nó. Vào cuối và bắt đầu một chuỗi các nucleotide tương ứng với một loại protein duy nhất, là codon stop. Họ bắt đầu hoặc dừng phát sóng (sự tổng hợp của một phân tử protein).

Đặc hiệu, và disjointness nhất điểm

Mỗi codon (bộ ba) mã hóa chỉ có một axit amin. Mỗi bộ ba độc lập với và không trùng lặp liền kề. Một nucleotide có thể thuộc về một bộ ba trong chuỗi. tổng hợp protein luôn là theo một hướng duy nhất, đó là kiểm soát codon stop.

Các dư thừa của mã di truyền

Mỗi bộ ba nucleotide mã hóa một axit amin. Tổng cộng có 64 nucleotide, 61 trong số họ - axit amin được mã hóa (codon cảm giác), và ba - vô nghĩa, tức là axit amin không mã hóa (codon dừng). Các dư thừa (suy biến) của mã di truyền là sự thay thế có thể được thực hiện trong mỗi bộ ba - triệt để (dẫn đến amin thay thế axit) và bảo thủ (axit amin không thay đổi lớp). Nó rất dễ dàng để tính toán rằng nếu một bộ ba có thể được thực hiện 9 thay thế (1, 2 và 3 vị trí), mỗi nucleotide có thể được thay thế bằng 4-1 = 3 hiện thân khác, tổng số lần thay người nucleotide có thể sẽ là 61-9 = 549.

Sự suy đồi của mã di truyền được thể hiện trong thực tế là 549 tùy chọn - đó là nhiều hơn cần thiết để có thông tin zakodirovki khoảng 21 axit amin. Trong trường hợp này các lựa chọn thay thế 549 23 dẫn đến sự hình thành của một codon stop, 134 + 230 thay - đang thay thế bảo thủ, và 162 - triệt để.

Quy tắc suy đồi và ngoại lệ

Nếu hai codon có hai giống hệt nucleotide đầu tiên, các nucleotide còn lại được trình bày với một lớp (purine hoặc pyrimidin), các thông tin mà họ mang axit amin giống nhau. Điều này thường là sự suy đồi hay dư thừa của mã di truyền. Hai trường hợp ngoại lệ - AUA và UGA - đầu tiên mã hóa methionine, mặc dù sẽ phải isoleucine, và lần thứ hai - một codon dừng, nhưng sẽ phải mã hóa tryptophan.

Có nghĩa là suy đồi và tính linh hoạt

Hai tính chất của mã di truyền có giá trị sinh học cao nhất. Tất cả các thuộc tính liệt kê ở trên là đặc trưng của thông tin di truyền của tất cả các dạng sinh vật sống trên hành tinh của chúng ta.

Sự suy đồi của mã di truyền có giá trị thích nghi, như việc sao chép lặp đi lặp lại của một mã axit amin duy nhất. Bên cạnh đó, điều này có nghĩa việc giảm đáng kể (thoái hóa) của các nucleotide thứ ba trong một codon. một hiện thân như giảm thiểu các tổn thương đột biến trong ADN, mà đòi hỏi vi phạm nghiêm trọng trong cấu trúc protein. Đây là một cơ chế bảo vệ của cơ thể sống của hành tinh.