Ο γενετικός κώδικας, που εκφράζεται σε κωδικόνια, είναιένα σύστημα για την κωδικοποίηση πληροφοριών σχετικά με τη δομή των πρωτεϊνών, που είναι εγγενής σε όλους τους ζώντες οργανισμούς του πλανήτη. Η αποκωδικοποίησή της χρειάστηκε μια δεκαετία και η επιστήμη το κατάλαβε για σχεδόν έναν αιώνα. Η καθολικότητα, η εξειδίκευση, η ομοιότητα και ιδιαίτερα ο εκφυλισμός του γενετικού κώδικα έχουν σημαντική βιολογική σημασία.
Το πρόβλημα της κωδικοποίησης των γενετικών πληροφοριώνήταν πάντα κλειδί στη βιολογία. Η επιστήμη προχώρησε μάλλον αργά στη δομή μήτρας του γενετικού κώδικα. Από την ανακάλυψη του J. Watson και του F. Crick το 1953 της δομής διπλής έλικας του DNA, ξεκίνησε το στάδιο της επίλυσης της ίδιας της δομής του κώδικα, γεγονός που ώθησε την πίστη στο μεγαλείο της φύσης. Η γραμμική δομή των πρωτεϊνών και η ίδια δομή του DNA υποδήλωναν την παρουσία ενός γενετικού κώδικα ως την αντιστοιχία δύο κειμένων, αλλά καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας διαφορετικά αλφάβητα. Και αν το αλφάβητο των πρωτεϊνών ήταν γνωστό, τότε τα σημάδια του DNA έγιναν αντικείμενο μελέτης από βιολόγους, φυσικούς και μαθηματικούς.
Δεν έχει νόημα να περιγράψουμε όλα τα βήματα για την επίλυση αυτού του ζητήματοςαινίγματα Ένα άμεσο πείραμα, το οποίο απέδειξε και επιβεβαίωσε ότι υπάρχει σαφής και συνεπής αντιστοιχία μεταξύ των κωδικώνων του DNA και των αμινοξέων μιας πρωτεΐνης, διεξήχθη το 1964 από τους C. Janowski και S. Brenner. Και στη συνέχεια - η περίοδος αποκωδικοποίησης του γενετικού κώδικα in vitro (in vitro) χρησιμοποιώντας τεχνικές σύνθεσης πρωτεϊνών σε δομές απαλλαγμένες από κύτταρα.
Πλήρως αποκωδικοποιημένος κωδικός Ε.Η Coli εκδόθηκε το 1966 σε συμπόσιο βιολόγων στο Cold Spring Harbor (ΗΠΑ). Στη συνέχεια αποκαλύφθηκε ο πλεονασμός (εκφυλισμός) του γενετικού κώδικα. Αυτό σημαίνει ότι εξηγείται απλά.
Λήψη στοιχείων για την αποκρυπτογράφηση της κληρονομικήςΟ κώδικας έχει γίνει ένα από τα σημαντικότερα γεγονότα του περασμένου αιώνα. Σήμερα, η επιστήμη συνεχίζει να διερευνήσει σε βάθος τους μηχανισμούς του συστήματος μοριακού κωδικοποίησης και τα χαρακτηριστικά του και μια υπεραφθονία των σημείων, τι εκφράζεται με την ιδιότητα του εκφυλισμού του γενετικού κώδικα. Μια ξεχωριστή μελέτη της βιομηχανίας - την προέλευση και την εξέλιξη του κληρονομικού συστήματος υλικού κωδικοποίησης. Στοιχεία που συνδέουν πολυνουκλεοτίδια (DNA) και πολυπεπτίδια (πρωτεΐνες) έδωσε ώθηση στην ανάπτυξη της μοριακής βιολογίας. Και αυτό, με τη σειρά της, η βιοτεχνολογία, Εμβιομηχανική, ανακαλύψεις στην αναπαραγωγή και καλλιέργεια φυτών.
Το κύριο δόγμα της μοριακής βιολογίας είναι ότι οι πληροφορίες μεταφέρονται από το DNA στο αγγελιοφόρο RNA, και στη συνέχεια από αυτό σε πρωτεΐνες. Στην αντίθετη κατεύθυνση, είναι δυνατή η μεταφορά από RNA σε DNA και από RNA σε άλλο RNA.
Αλλά το DNA παραμένει το πλέγμα ή η βάση.Και όλα τα άλλα θεμελιώδη χαρακτηριστικά της μεταφοράς πληροφοριών είναι μια αντανάκλαση αυτού του χαρακτήρα μήτρας της μεταφοράς. Δηλαδή, η μεταφορά μέσω της εφαρμογής της σύνθεσης στη μήτρα άλλων μορίων, η οποία θα γίνει η δομή της αναπαραγωγής κληρονομικών πληροφοριών.
Γραμμική κωδικοποίηση της δομής των πρωτεϊνικών μορίωνπου διεξάγεται χρησιμοποιώντας συμπληρωματικά κωδικώνια (τριπλέτες) νουκλεοτιδίων, εκ των οποίων μόνο 4 (αδεΐνη, γουανίνη, κυτοσίνη, θυμίνη (ουρακίλη)), η οποία αυθόρμητα οδηγεί στο σχηματισμό άλλης αλυσίδας νουκλεοτιδίων. Ο ίδιος αριθμός και η χημική συμπληρωματικότητα των νουκλεοτιδίων είναι η κύρια προϋπόθεση για μια τέτοια σύνθεση. Αλλά όταν σχηματίζεται ένα μόριο πρωτεΐνης, η ποιότητα συμμόρφωσης με την ποσότητα και την ποιότητα των μονομερών δεν είναι (τα νουκλεοτίδια του DNA είναι πρωτεϊνικά αμινοξέα). Αυτός είναι ο φυσικός κληρονομικός κώδικας - το σύστημα καταγραφής στην αλληλουχία νουκλεοτιδίων (κωδικώνια) της αλληλουχίας αμινοξέων στην πρωτεΐνη.
Ο γενετικός κώδικας έχει πολλές ιδιότητες:
Δίνουμε μια σύντομη περιγραφή, εστιάζοντας στη βιολογική αξία.
Κάθε ένα από τα 61 αμινοξέα αντιστοιχεί σε ένανοηματική τριπλή (τρόικα) νουκλεοτιδίων. Τρεις τριάδες δεν φέρουν πληροφορίες για το αμινοξύ και είναι κωδικόνια στάσης. Κάθε νουκλεοτίδιο στην αλυσίδα είναι μέρος της τριπλής και δεν υπάρχει από μόνη της. Στο τέλος και στην αρχή της αλυσίδας των νουκλεοτιδίων που είναι υπεύθυνα για μία πρωτεΐνη, υπάρχουν κωδικόνια σταματήματος. Ξεκινούν ή σταματούν τη μετάφραση (πρωτεϊνική σύνθεση).
Κάθε κωδικόνιο (τριπλή) κωδικοποιεί μόνο ένααμινοξύ. Κάθε τριάδα δεν εξαρτάται από το γειτονικό και δεν επικαλύπτεται. Ένα νουκλεοτίδιο μπορεί να εισέλθει μόνο μία τριάδα σε μια αλυσίδα. Η σύνθεση πρωτεϊνών πηγαίνει πάντοτε μόνο σε μία κατεύθυνση, η οποία ρυθμίζεται από κωδικόνια σταματήματος.
Κάθε τριπλή νουκλεοτιδίων κωδικοποιεί μίααμινοξύ. Μόνο 64 νουκλεοτίδια, από τα οποία 61 κωδικοποιούν τα αμινοξέα (κωδικωνίων αίσθησης) και τα τρία δεν έχουν νόημα, δηλαδή δεν κωδικοποιούν το αμινοξύ (κωδικόνια διακοπής). Ο πλεονασμός (γενετική) του γενετικού κώδικα έγκειται στο γεγονός ότι σε κάθε τριπλέτα μπορούν να γίνουν υποκαταστάσεις - ρίζες (να οδηγήσουν στην αντικατάσταση αμινοξέων) και συντηρητικές (δεν αλλάζουν την κατηγορία των αμινοξέων). Είναι εύκολο να υπολογιστεί ότι εάν σε μια τριπλέτα μπορούν να γίνουν 9 υποκαταστάσεις (1, 2 και 3), κάθε νουκλεοτίδιο μπορεί να αντικατασταθεί από 4 - 1 = 3 άλλες παραλλαγές, τότε ο συνολικός αριθμός πιθανών υποκαταστάσεων νουκλεοτιδίων θα είναι 61 με 9 = 549.
Вырожденность генетического кода проявляется в Ότι οι 549 παραλλαγές είναι πολύ περισσότερο από ό, τι είναι απαραίτητο για την κωδικοποίηση των πληροφοριών σε 21 αμινοξέα. Την ίδια στιγμή, από τις 549 παραλλαγές, 23 υποκαταστάσεις θα οδηγήσουν στο σχηματισμό κωδικώνων διακοπής, οι 134 + 230 υποκαταστάσεις είναι συντηρητικές και 162 υποκαταστάσεις είναι ριζικές.
Εάν δύο κωδικόνια έχουν δύο ταυτόσημα πρώτατο νουκλεοτίδιο και το υπόλοιπο αντιπροσωπεύονται από νουκλεοτίδια της ίδιας κατηγορίας (πουρίνη ή πυριμιδίνη), φέρουν πληροφορίες για το ίδιο αμινοξύ. Αυτός είναι ο κανόνας του εκφυλισμού ή του πλεονασμού του γενετικού κώδικα. Δύο εξαιρέσεις - η AUA και η CAA - η πρώτη κωδικοποιεί τη μεθειονίνη, αν και θα είχε ισολευκίνη, και η δεύτερη - ένα κωδικόνιο λήξης, παρόλο που έπρεπε να κωδικοποιήσει την τρυπτοφάνη.
Είναι αυτές οι δύο ιδιότητες του γενετικού κώδικα που έχουντη μεγαλύτερη βιολογική αξία. Όλες οι ιδιότητες που αναφέρονται παραπάνω είναι χαρακτηριστικές της κληρονομικής πληροφόρησης όλων των μορφών ζωντανών οργανισμών στον πλανήτη μας.
Ο εκφυλισμός του γενετικού κώδικα έχειπροσαρμοστική τιμή, όπως επανειλημμένη επανάληψη ενός κώδικα απλού αμινοξέος. Επιπλέον, αυτό σημαίνει μείωση της σημασίας (εκφυλισμού) του τρίτου νουκλεοτιδίου στο κωδικόνιο. Αυτή η επιλογή ελαχιστοποιεί τη μεταλλακτική βλάβη στο DNA, γεγονός που θα συνεπαγόταν σοβαρές παραβιάσεις στη δομή της πρωτεΐνης. Αυτός είναι ένας αμυντικός μηχανισμός των ζωντανών οργανισμών του πλανήτη.
