Kodonlarda ifade edilen genetik kod, gezegendeki tüm canlı organizmalarda bulunan proteinlerin yapısı hakkındaki bilgileri kodlamak için bir sistemdir. Kod çözme on yıl sürdü, ancak var olduğu gerçeği, bilim neredeyse bir yüzyıl boyunca anladı. Evrensellik, özgüllük, tek yönlülük ve özellikle genetik kodun yozlaşması büyük biyolojik öneme sahiptir.
Keşif geçmişi
Genetik bilgiyi kodlama sorunu biyolojide her zaman önemli bir sorun olmuştur. Bilim, genetik kodun matris yapısına doğru oldukça yavaş ilerledi. 1953'te J. Watson ve F. Crick tarafından DNA'nın çift sarmal yapısının keşfinden bu yana, doğanın büyüklüğüne olan inancı harekete geçiren kodun yapısını çözme aşaması başladı. Proteinlerin lineer yapısı ve DNA'nın aynı yapısı, iki metnin karşılığı olarak, ancak farklı alfabeler kullanılarak yazılmış bir genetik kodun varlığını ima etti. Ve eğerproteinlerin alfabesi biliniyordu, daha sonra DNA'nın işaretleri biyologlar, fizikçiler ve matematikçiler için çalışma konusu oldu.
Bu bilmeceyi çözmenin tüm adımlarını açıklamanın bir anlamı yok. DNA kodonları ile protein amino asitleri arasında açık ve tutarlı bir yazışma olduğunu kanıtlayan ve onaylayan doğrudan bir deney, 1964'te C. Janowski ve S. Brenner tarafından gerçekleştirildi. Ve sonra - hücresiz yapılarda protein sentezi teknikleri kullanılarak in vitro (in vitro) genetik kodun deşifre edilmesi dönemi.
Tamamen deşifre edilmiş E. coli kodu 1966'da Cold Spring Harbor'da (ABD) biyologların katıldığı bir sempozyumda halka açıklandı. Sonra genetik kodun fazlalığı (yozlaşması) keşfedildi. Bunun ne anlama geldiği oldukça basit bir şekilde açıklandı.
Kod çözme devam ediyor
Kalıtsal kodun kodunun çözülmesiyle ilgili veri elde etmek, geçen yüzyılın en önemli olaylarından biri haline geldi. Bugün bilim, moleküler kodlamaların mekanizmalarını ve sistemik özelliklerini ve genetik kodun dejenerasyonunun özelliğini ifade eden işaretlerin fazlalığını derinlemesine incelemeye devam ediyor. Ayrı bir çalışma dalı, kalıtsal materyal için kodlama sisteminin ortaya çıkışı ve evrimidir. Polinükleo titler (DNA) ve polipep titler (proteinler) arasındaki ilişkinin kanıtı moleküler biyolojinin gelişmesine ivme kazandırdı. Bu da biyoteknolojiye, biyomühendisliğe, seleksiyon ve mahsul üretimindeki keşiflere.
Dogmalar ve kurallar
Moleküler biyolojinin ana dogması - bilgi DNA'dan bilgiye aktarılırRNA ve sonra ondan proteine. Ters yönde ise RNA'dan DNA'ya ve RNA'dan başka bir RNA'ya aktarım mümkündür.
Fakat matris veya temel her zaman DNA'dır. Ve bilgi aktarımının diğer tüm temel özellikleri, aktarımın bu matris doğasının bir yansımasıdır. Yani, kalıtsal bilgilerin çoğ altılmasının yapısı haline gelecek olan diğer moleküllerin matrisi üzerinde sentez yoluyla aktarım.
Genetik kod
Protein moleküllerinin yapısının doğrusal kodlaması, nükleo titlerin tamamlayıcı kodonları (üçlüler) kullanılarak gerçekleştirilir, bunlardan sadece 4'ü (adein, guanin, sitozin, timin (urasil)) kendiliğinden oluşumuna yol açar. başka bir nükleotid zincirinin Nükleo titlerin aynı sayısı ve kimyasal tamamlayıcılığı, böyle bir sentezin ana koşuludur. Ancak bir protein molekülünün oluşumu sırasında monomerlerin (DNA nükleotidleri protein amino asitleridir) miktarı ve kalitesi arasında bir uyum yoktur. Bu, doğal kalıtsal koddur - bir proteindeki amino asitlerin dizisini nükleotidler (kodonlar) dizisinde kaydetme sistemidir.
Genetik kodun birkaç özelliği vardır:
- Üçlülük.
- Benzersizlik.
- Yönlendirme.
- Örtüşmeyen.
- Genetik kodun fazlalığı (yozlaşma).
- Çok yönlülük.
Biyolojik önemine odaklanarak kısa bir açıklama yapalım.
Üçlülük, süreklilik ve trafik ışıkları
61 amino asidin her biri, bir semantik üçlü (üçlü) nükleo titlere karşılık gelir. Üç üçlü, amino asit hakkında bilgi taşımaz ve durdurma kodonlarıdır. Zincirdeki her nükleotid, bir üçlünün parçasıdır ve kendi başına mevcut değildir. Bir proteinden sorumlu nükleotidler zincirinin sonunda ve başında durdurma kodonları bulunur. Çeviriyi (bir protein molekülünün sentezini) başlatır veya durdururlar.
Belirli, örtüşmeyen ve tek yönlü
Her kodon (üçlü) yalnızca bir amino asidi kodlar. Her üçlü komşu olandan bağımsızdır ve örtüşmez. Bir nükleotid, zincirdeki yalnızca bir üçlüye dahil edilebilir. Protein sentezi her zaman durdurma kodonları tarafından düzenlenen tek bir yönde ilerler.
Genetik kodun fazlalıkları
Nükleo titlerin her üçlüsü bir amino asidi kodlar. Toplamda 64 nükleotid vardır, bunların 61'i amino asitleri kodlar (duyu kodonları) ve üçü anlamsızdır, yani bir amino asidi kodlamazlar (durdurma kodonları). Genetik kodun fazlalığı (dejenerasyonu), her üçlü ikamenin yapılabileceği gerçeğinde yatmaktadır - radikal (amino asit değişimine yol açar) ve konservatif (amino asit sınıfını değiştirmeyin). Bir üçlüde (pozisyon 1, 2 ve 3) 9 ikame yapılabilirse, her nükleotidin 4 - 1=3 başka seçenekle değiştirilebileceğini hesaplamak kolaydır, o zaman olası nükleotit ikame seçeneklerinin toplam sayısı 61 olacaktır. x 9=549.
Genetik kodun yozlaşması, 549 varyantın olduğundan çok daha fazla olduğu gerçeğinde kendini gösterir.21 amino asit hakkındaki bilgileri kodlamak için gereklidir. Aynı zamanda, 549 varyanttan 23 ikamesi durdurma kodonlarının oluşumuna yol açacaktır, 134 + 230 ikamesi muhafazakar ve 162 ikamesi radikaldir.
Yozlaşma ve dışlama kuralı
İki kodonun iki özdeş birinci nükleotidi varsa ve geri kalanlar aynı sınıftan (purin veya pirimidin) nükleotidlerse, aynı amino asit hakkında bilgi taşırlar. Bu, genetik kodun yozlaşmasının veya fazlalığının kuralıdır. İki istisna - AUA ve UGA - ilki izolösin olmasına rağmen metionini kodlar ve ikincisi triptofanı kodlamasına rağmen bir durdurma kodonudur.
Yozlaşmanın ve evrenselliğin anlamı
En büyük biyolojik öneme sahip olan genetik kodun bu iki özelliğidir. Yukarıda listelenen tüm özellikler, gezegenimizdeki tüm canlı organizma formlarının kalıtsal bilgilerinin karakteristiğidir.
Genetik kodun yozlaşması, bir amino asit kodunun birden çok kez kopyalanması gibi uyarlanabilir bir değere sahiptir. Ayrıca bu, kodondaki üçüncü nükleotidin öneminin (dejenerasyonunun) azalması anlamına gelir. Bu seçenek, DNA'da protein yapısında büyük ihlallere yol açacak olan mutasyon hasarını en aza indirir. Bu, gezegendeki canlı organizmaların savunma mekanizmasıdır.
