Degenerasi kode genetik: dasar-dasar

Kode genetik dinyatakan sebagai kodon, sistem pengkodean informasi tentang struktur protein, yang melekat dalam semua organisme hidup dari planet ini. Dekripsi membutuhkan waktu puluhan tahun, tetapi kenyataan bahwa ia ada, ilmu dipahami hampir satu abad. Fleksibilitas, spesifisitas, searah, dan terutama degenerasi kode genetik memiliki makna biologis.

Sejarah penemuan

Masalah pengkodean informasi genetik selalu kunci dalam biologi. Dengan struktur matriks kode genetik, ilmu pengetahuan berkembang agak lambat. Sejak penemuan J. Watson dan Crick pada tahun 1953. Struktur double helix DNA memasuki fase pemecahan struktur kode itu sendiri, yang mendorong kepercayaan dalam keagungan alam. Struktur linear protein dan DNA dari struktur yang sama tersirat adanya kode genetik, korespondensi antara dua teks, tapi direkam dengan huruf yang berbeda. Dan jika alfabet protein telah dikenal, tanda DNA adalah subjek penelitian biologi, fisika dan matematika.

Tidak perlu untuk menggambarkan semua langkah dalam pemecahan teka-teki ini. Percobaan langsung, membuktikan dan menegaskan bahwa antara kodon DNA dan asam amino dari protein yang ada jelas dan konsisten masing-masing diadakan pada tahun 1964 Charles Janowski dan S. Brenner. Dan kemudian - saat decoding kode genetik in vitro (in vitro) menggunakan teknik sintesis protein dalam struktur sel-bebas.

Sepenuhnya kode didekripsi E. Coli diundangkan pada tahun 1966, ahli biologi di simposium di Cold Spring Harbor (USA). Lalu aku membuka redundansi (degenerasi) dari kode genetik. Apa artinya ini, itu menjelaskan cukup sederhana.

decoding terus

Mendapatkan mengartikan data kode turun-temurun telah menjadi salah satu peristiwa yang paling signifikan dari abad terakhir. Hari ini, ilmu pengetahuan terus mengeksplorasi secara mendalam mekanisme sistem molekuler encoding dan fitur-fiturnya dan meluap-luap tanda-tanda, apa yang dinyatakan dalam milik degenerasi kode genetik. Sebuah studi terpisah dari industri - asal-usul dan evolusi sistem bahan coding turun-temurun. Bukti yang mengaitkan polynucleotides (DNA) dan polipeptida (protein) memberikan dorongan untuk perkembangan biologi molekuler. Dan itu, pada gilirannya, bioteknologi, bioteknologi, penemuan di pembibitan dan tanaman yang tumbuh.

Dogma dan aturan

Rumah dogma biologi molekuler - informasi ditransfer dari DNA ke RNA messenger, dan kemudian dengan dia pada protein. Dalam arah yang berlawanan dari transmisi mungkin dari RNA ke DNA dan RNA di RNA lainnya.

Tapi matriks atau dasar DNA selalu tetap. Dan semua fitur dasar lainnya transfer informasi - sebuah refleksi dari sifat transfer matriks. Yakni, dengan melakukan transmisi untuk sintesis molekul matriks lainnya, yang akan menjadi reproduksi struktur informasi genetik.

kode genetik

Baris struktur molekul protein coding dengan cara kodon pelengkap (kembar tiga) nukleotida, yang hanya 4 (adein, guanin, sitosin, timin (urasil)), yang secara spontan mengarah pada pembentukan rantai lainnya nukleotida. jumlah yang sama nukleotida dan saling melengkapi kimia - ini adalah syarat utama untuk sintesis tersebut. Namun pembentukan kualitas molekul protein yang cocok dengan kuantitas dan kualitas monomer tidak (nukleotida DNA - asam amino protein). Ini adalah kode keturunan alami - sistem pencatatan di urutan nukleotida (kodon) urutan asam amino dari protein.

kode genetik memiliki beberapa sifat:

• Triplet.
• Keunikan.
• Orientasi.
• Disjointness.
• Redundansi (degenerasi) dari kode genetik.
• Fleksibilitas.

Berikut ini adalah deskripsi singkat, dengan fokus pada signifikansi biologis.

Triplet, kontinuitas dan lampu merah ketersediaan

Masing-masing dari 61 asam amino yang sesuai dengan semantik t (triplet) nukleotida. Tiga kembar tiga tidak membawa informasi tentang asam amino dan kodon stop. Setiap nukleotida dalam rantai adalah anggota dari triplet, dan tidak ada dengan sendirinya. Pada akhir dan awal rantai nukleotida yang sesuai dengan protein tunggal, yang berhenti kodon. Mereka memulai atau menghentikan siaran (sintesis molekul protein).

Spesifisitas, dan disjointness kemanunggalan

Setiap kodon (triplet) mengkodekan hanya satu asam amino. Setiap triplet independen dari dan tidak tumpang tindih berdekatan. Satu nukleotida dapat milik hanya satu triplet dalam rantai. sintesis protein selalu dalam satu arah kodon berhenti saja, yang dikendalikan.

Redundansi dari kode genetik

Setiap triplet nukleotida mengkodekan satu asam amino. Sebanyak 64 nukleotida, 61 dari mereka - asam amino yang dikodekan (akal kodon), dan tiga - berarti, yaitu asam amino tidak menyandikan (kodon stop). Redundansi (degenerasi) dari kode genetik adalah bahwa substitusi dapat dibuat di setiap triplet - radikal (yang mengarah ke amino pengganti asam) dan konservatif (asam amino tidak berubah kelas). Sangat mudah untuk menghitung bahwa jika triplet dapat dilakukan 9 substitusi (1, 2 dan 3 posisi), masing-masing nukleotida dapat diganti dengan 4 - 1 = 3 perwujudan lain, jumlah total kemungkinan substitusi nukleotida akan 61-9 = 549.

Degenerasi kode genetik ditunjukkan pada fakta bahwa 549 pilihan - itu jauh lebih dari yang diperlukan untuk informasi zakodirovki sekitar 21 asam amino. Dalam hal ini pilihan pengganti 549 23 mengarah pada pembentukan kodon stop, 134 + 230 substitusi - adalah substitusi konservatif, dan 162 - radikal.

Aturan degenerasi dan pengecualian

Jika dua kodon memiliki dua identik pertama nukleotida, nukleotida yang tersisa disajikan dengan kelas (purin atau pirimidin), informasi yang mereka membawa asam amino yang sama. Hal ini biasanya degenerasi atau redundansi dari kode genetik. Dua pengecualian - AUA dan UGA - pertama mengkodekan metionin, meskipun harus isoleusin, dan yang kedua - kodon stop, tetapi harus mengkodekan tryptophan.

Berarti degenerasi dan fleksibilitas

Kedua sifat dari kode genetik memiliki nilai biologis tertinggi. Semua sifat-sifat yang tercantum di atas adalah karakteristik dari informasi genetik dari segala bentuk organisme hidup di planet kita.

Degenerasi kode genetik memiliki nilai adaptif, sebagai duplikasi berulang kode asam amino tunggal. Selain itu, ini berarti penurunan yang signifikan dalam (degenerasi) dari nukleotida ketiga dalam kodon. Seperti perwujudan meminimalkan lesi mutasi di DNA, yang memerlukan pelanggaran serius dalam struktur protein. Ini adalah mekanisme perlindungan dari organisme hidup dari planet ini.