הקוד הגנטי המבוטא בקודונים הואמערכת של קידוד מידע על המבנה של חלבונים, הטמון בכל אורגניזמים החיים של כדור הארץ. פענוח שלו לקח עשור, אבל העובדה שהוא קיים, המדע הבין כמעט מאה שנים. אוניברסליות, סגוליות, חדות אחת, ובעיקר ניוון הקוד הגנטי, הם בעלי חשיבות ביולוגית גדולה.
הבעיה של קידוד מידע גנטימאז ומתמיד מפתח בביולוגיה. למבנה המטריצה של הקוד הגנטי, המדע עבר לאט. מאז גילויו של ג 'יי ווטסון ופ' קריק בשנת 1953, המבנה הסלילי הכפול של הדנ"א החל את השלב של חשיפת מבנה הקוד, שהניע את האמונה בגדולת הטבע. המבנה הליניארי של החלבונים ומבנה הדנ"א זהה רמז לקיומו של קוד גנטי כתכתובת בין שני טקסטים, אך נרשם באמצעות אלפביתות שונות. ואם האלפבית של חלבונים היה ידוע, אז הסימנים DNA הפך לנושא של מחקר של ביולוגים, פיסיקאים מתמטיקאים.
אין טעם לתאר את כל השלביםחידות. ניסוי ישיר, אשר הוכיח ואישר כי יש התכתבות ברורה ועקבית בין קודונים של ה- DNA לבין חומצות האמינו של החלבון, בוצע בשנת 1964 על ידי ג 'יי Janowski ו ס ברנר. ואז - תקופה של פענוח קוד גנטי במבחנה (במבחנה) באמצעות טכניקות של סינתזה חלבון במבנים ללא תאים.
קוד פענוח מלא ה. קוליי נחשפה ב -1966 בסימפוזיון של ביולוגים בקולד ספרינג הארבור (ארה"ב). ואז התגלה יתירות (ניוון) של הקוד הגנטי. מה זה אומר, זה היה הסביר בפשטות.
קבלת נתונים על פענוח של תורשתיקוד הפך לאחד האירועים המשמעותיים ביותר של המאה הקודמת. כיום, המדע ממשיך ללמוד לעומק את המנגנונים של קידוד מולקולרי ואת התכונות המערכיות שלו ואת השפע של סימנים, שבו ניוון של הקוד הגנטי באה לידי ביטוי. ענף נפרד של המחקר הוא הופעתה ואבולוציה של מערכת קידוד עבור חומר תורשתי. עדויות של הקשר של polynucleotides (DNA) ופוליפפטידים (חלבונים) נתן דחיפה להתפתחות של ביולוגיה מולקולרית. וזה, בתורו, ביוטכנולוגיה, הנדסה ביולוגית, תגליות גידול ו גידול צמחים.
הדוגמה העיקרית של הביולוגיה המולקולרית היא המידע המועבר מה- DNA ל- RNA של המידע, ולאחר מכן ממנו אל החלבון. בכיוון ההפוך, השידור אפשרי עם RNA על DNA עם RNA על רנ"א אחר.
אבל המטריצה או הבסיס הם תמיד DNA. וכל שאר התכונות הבסיסיות של העברת מידע הן השתקפות של טבע מטריקס זה של השידור. כלומר, העברה על ידי ביצוע סינתזה על המטריצה של מולקולות אחרות, אשר יהפוך את המבנה של רבייה של מידע תורשתי.
קידוד לינארי של המבנה של מולקולות חלבוןמתבצע בעזרת קודונים משלימים (שלישיות) של נוקלאוטידים, מתוכם רק 4 (adein, guanine, cytosine, thymine (uracil)), אשר מוביל באופן ספונטני להיווצרות של שרשרת נוקליאוטידים אחרת. אותו מספר והשלמה כימית של נוקליאוטידים הוא התנאי העיקרי לסינתזה. אבל כאשר מולקולה חלבון נוצר, אין איכות הכמות והאיכות של מונומרים (DNA נוקליאוטידים - חומצות אמינו של החלבון). זהו קוד התורשתי הטבעי - מערכת ההקלטה ברצף של נוקליאוטידים (קודונים) רצף חומצות האמינו בחלבון.
לקוד הגנטי יש מספר מאפיינים:
הנה תיאור קצר, המתמקד במשמעות הביולוגית.
כל אחת מ 61 חומצות האמינו תואמת אחתשלישיה משולשת (שלישיה) של נוקליאוטידים. שלוש שלישיות אינן נושאות מידע על חומצת האמינו, והן קובעות עצירה. כל נוקליאוטיד בשרשרת הוא חלק משלישייה, ואינו קיים בפני עצמו. בסוף ובראש שרשרת של נוקליאוטידים האחראים על חלבון בודד, יש קודונים להפסיק. הם מתחילים או להפסיק את התרגום (סינתזה של מולקולת חלבון).
כל קודון (משולש) מקודד רק אחדחומצת אמינו. כל שליש לא תלוי אחד שכן ואין חפיפה. נוקליאוטיד יחיד יכול להזין רק שליש אחד בשרשרת. סינתזה של החלבון הוא תמיד רק בכיוון אחד, אשר מסדיר את הקודים לעצור.
כל שלוש של נוקליאוטידים מקודד אחדחומצת אמינו. סך של 64 נוקלאוטידים, 61 מהם - חומצת אמינו מקודד (קודון תחושה), ושלושה - חסר משמעות, חומצת אמינו כלומר הוא אינו מקודד (קודון סיום). היתירות (הניוון) של הקוד הגנטי היא כי החלפות יכולות להתבצע בכל שלישייה - רדיקלי (המוביל אמינו החלפת חומצה) ושמרני (חומצות אמינו אינן משנות בכיתה). קל לחשב כי אם שלישייה יכולה להתבצע 9 החלפות (1, 2 ו 3 עמדה), כל נוקלאוטיד יכול להיות מוחלף על ידי 1 - 4 = 3 ההתגלמויות האחרות, המספר הכולל של החלפות נוקלאוטיד אפשריות יהיה 61 עד 9 = 549.
ניוון הקוד הגנטי מתבטא בזה 549 וריאנטים הוא הרבה יותר נחוץ עבור קידוד מידע על 21 חומצות אמינו. מתוך 549 וריאנטים, 23 תחליפים יוביל להיווצרות של קודונים להפסיק, 134 + 230 תחליפים הם שמרניים, ו 162 תחליפים הם רדיקליים.
אם שני קודונים יש שני זהים הראשוןנוקליאוטידים, והשאר הנותרים מיוצגים על ידי נוקליאוטידים מאותו סוג (purine או pyrimidine), ואז הם נושאים מידע על אותה חומצת אמינו. זהו הכלל של ניוון או יתירות של הקוד הגנטי. שני חריגים - AUA ו UGA - הראשון encodes methionine, אם כי היה צריך להיות isoleucine, והשני - קודון להפסיק, למרות שזה היה צריך לקודד טריפטופן.
אלה שני המאפיינים של הקוד הגנטי שיש להםהמשמעות הביולוגית הגדולה ביותר. כל המאפיינים המפורטים לעיל אופייניים למידע התורשתי של כל צורות האורגניזמים החיים על הפלנטה שלנו.
ניוון של קוד גנטי ישערך אדפטיבי, כגון שכפול מרובות של קוד חומצת אמינו אחת. בנוסף, משמעות הדבר היא ירידה במובה (ניוון) של נוקליאוטיד השלישי בקודון. אפשרות זו ממזער נזק מוטציה ב- DNA, אשר יוביל להפרות חמורות במבנה של החלבון. זהו מנגנון ההגנה של אורגניזמים חיים של הפלנטה.
</ p>>
