Der Kodex der erblichen Informationen. Biosynthese von Protein und Nukleinsäuren

Genetischer Code, das System der Aufzeichnung erblicher Information als eine Folge von Nukleotidbasen in DNA-Molekülen (in einigen Viren - RNA), die die Primärstruktur (Anordnung von Aminosäureresten) in Proteinmolekülen (Polypeptide) bestimmt. Das Problem des genetischen Codes wurde nach dem Beweis der genetischen Rolle von DNA (amerikanische Mikrobiologen von O. Avery, K. Mac-Lodolologen von M. McCarthy, 1944) formuliert und seine Struktur entschlüsselt (J. Watson, F. Creek, 1953 ), nach dem Erstellen, dass die Gene die Struktur und Funktionen von Enzymen definieren (das Prinzip "Ein Gen" ein Gen ein Enzym "J. Bidla und E. Tetetema, 1941) und dass es eine Abhängigkeit der räumlichen Struktur und der Proteinaktivität von seiner primären Struktur (F. Senger, 1955). Die Frage, wie Kombinationen von 4 Basen nukleinsäuren Bestimmen Sie die Wechsel von 20 gewöhnlichen Aminosäureresten in den Polypeptiden, steckt das Gamov 1954 an.

Basierend auf dem Experiment, in dem die Wechselwirkung von Einsätzen und Gebühren der Nukleotidpaare untersucht wurden, wurden in einem der Gene der Bakteriophage T4 F. Creek und andere Wissenschaftler 1961 die allgemeinen Eigenschaften des genetischen Codes festgestellt: Triablegth, dh jedes Amino Säurestest in der Polypeptidkirgung entspricht einem Satz von drei Basen (Triplett oder Codon) in der Gen-DNA; Das Lesen des Codes innerhalb des Gens geht von einem festen Punkt, in einer Richtung und "ohne Kommas", dh die Codons, die nicht durch Anzeichen voneinander getrennt sind; Degeneration oder Redundanz - der gleiche Aminosäurerstand kann mehrere Codons kodieren (Codon-Synonyme). Die Autoren schlugen vor, dass die Codons nicht überlappen (jede Basis gehört nur zu einem Codon). Eine direkte Untersuchung der Kodierungskapazität von Triplets wurde unter Verwendung eines zellfreien Proteinsynthesesystems unter der Steuerung synthetischer Matrix-RNA (mRNA) fortgesetzt. Bis 1965 wurde der genetische Code in den Werken von C. Ochua, M. Nirenberg und H. G. Korana vollständig entschlüsselt. Die Offenlegung der Geheimhaltung des genetischen Codes war in dem 20. Jahrhundert eine der herausragenden Leistungen der Biologie.

Die Implementierung des genetischen Codes in der Zelle erfolgt während der beiden Matrixprozesse - Transkription und Sendung. Der Vermittler zwischen dem Genom und dem Protein ist die mRNA, die während des Transkriptionsprozesses auf einem der DNA-Threads gebildet wird. In diesem Fall trägt die DNA-Basissequenz Informationen über die primäre Proteinstruktur, "umschreibt" als Folge von mRNA-Basen. Während der Übertragung von Ribosomen wird dann die Reihenfolge von Nukleotiden von mRNA von Transport RNA (TRNA) gelesen. Letztere haben ein Akzeptorende, an dem ein Aminosäurerest angebracht ist, und ein Adapterende oder ein Anti-Cyton-Triplett, das den entsprechenden mRNA-Codon erkennt. Die Wechselwirkung des Codons und des Anti-Codons erfolgt auf der Grundlage der komplementären Paarung der Basis: Adenin (A) - Uracil (U), Guanin (G) - Cytosin (c); In diesem Fall wird die Reihenfolge der mRNA-Basen in die Aminosäuresequenz des synthetisierten Proteins umgesetzt. Verschiedene Organismen werden für dieselben Aminosäuren verschiedene Codons-Synonyme mit unterschiedlichen Frequenzen eingesetzt. Das Lesen der mRNA, die die Polypeptidkette kodiert, beginnt (initiiert) von dem Code Aug, der dem Aminosäuremethionin entspricht. Weniger häufig in Prokaryoten durch Initiieren von Codons, der GUG (Valin), Aug (Leucin), Auu (Isoleucin), in Eukaryota-ug (Leucin), AUA (Isoleucin), ACG (Threonin), Cug (Leucin) dienen. Dies definiert den sogenannten Rahmen oder die in der Sendung gelesene Phase, dh die gesamte Nukleotidsequenz von mRNA wird von einem Triplett für ein Triplett von TRNA gelesen, bis ein der drei Codons-Terminatoren erfüllt ist, oft bezogen auf Als Stop-Codons: UAA, UAG, UGA (Tabelle). Das Lesen dieser Drillinge führt zum Abschluss der Synthese der Polypeptidkette.

Code Aug und Stop-Codons sind anfangs am Anfang und am Ende der mRNA-Abschnitte, die Polypeptide kodieren.

Der genetische Code ist quasi-universal. Dies bedeutet, dass es kleine Variationen im Wert einiger Codons aus verschiedenen Objekten gibt, und dies betrifft zunächst die Terminatoren, die sinnvoll sein können; Zum Beispiel kodiert UGA in der Mitochondrien einiger Eukaryoten und bei Mycoplasmas, dass UGA Tryptophan. In einigen mRNA-Bakterien und Eukaryoten kodiert UGA zu einem ungewöhnlichen Aminosäure-Selenceizurstein und UAG an einem der Archaebakterien - Pyrrolyse.

Es gibt einen Standpunkt, nach dem der genetische Code zufällig entstand (die Hypothese des "Tiefkühlkoffers"). Es ist wahrscheinlicher, dass er sich entwickelte. Für eine solche Annahme, die Existenz von einfacher und anscheinend, desto mehr alte Version des Codes, der in Mitochondrien in Mitochondrien gelesen wird, gemäß der "zwei von drei" Regel, wenn die Aminosäure nur von zwei der drei Basen in der Triplette.

Beleuchtet: Crick F. N. A. Über. Allgemeine Natur des genetischen Codes für Proteine \u200b\u200b// Natur. 1961. Vol. 192; Der genetische Code. N. Y., 1966; Oh, M. Biologischer Code. M., 1971; Inge-Eternal S. G. Wie ist der genetische Code: Regeln und Ausnahmen // Moderne Naturwissenschaft. M., 2000. T. 8; Ratner V. A. Genetic Code als System // Sorose-Bildungsjournal. 2000. T. 6. Nr. 3.

S. G. Inge-Avenomov.

In jeder Zelle und dem Körper werden alle Merkmale der anatomischen, morphologischen und funktionalen Natur durch die Struktur der in ihnen enthaltenen Proteine \u200b\u200bbestimmt. Die erbliche Eigenschaft des Körpers ist die Fähigkeit, bestimmte Proteine \u200b\u200bzu synthetisieren. In Aminosäuren befinden sich in einer Polypeptidkette, aus der biologische Zeichen abhängen.
Für jede Zelle ist seine eigene Sequenz von Nukleotiden in der DNA-Polynukleotidkette charakteristisch. Dies ist der genetische DNA-Code. Darüber hinaus werden Informationen zur Synthese bestimmter Proteine \u200b\u200berfasst. Die Tatsache, dass der genetische Code, über seine Eigenschaften und genetischen Informationen ist, wird in diesem Artikel beschrieben.

Ein bisschen Geschichte

Die Idee, dass der genetische Code vielleicht von J. Gamov und A.dun in der Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts formuliert wurde. Sie beschrieben, dass die für die Synthese einer bestimmten Aminosäure verantwortlichen Nukleotidsequenz mindestens drei Ebenen enthält. Später bewiesen sie, die genaue Menge an drei Nukleotiden (dies ist eine genetische Codeeinheit), die ein Triplett oder ein Codon nannte. Total Nukleotide sind sechsundsechzig, da Säuremoleküle, wobei RNA auftritt, aus den Überresten von vier verschiedenen Nukleotiden besteht.

Was ist ein genetischer Code?

Das Verfahren zum Kodieren der Sequenz von Aminosäureproteinen aufgrund der Reihenfolge von Nukleotiden ist charakteristisch für alle Wohnzellen und Organismen. Das ist ein genetischer Code.
Es gibt vier Nukleotide in der DNA:

• adenin - A;
• guanin - R;
• cytosin - c;
• timin - T.

Sie sind von den Großbuchstaben in lateinischer oder (in russischsprachiger Literatur) von Russen gekennzeichnet.
Es gibt auch vier Nukleotide in RNA, aber einer von ihnen unterscheidet sich von der DNA:

• adenin - A;
• guanin - R;
• cytosin - c;
• uracil - W.

Alle Nukleotide sind in die Ketten eingebaut, und eine doppelte Helix wird in die DNA und in RNA - Single.
Proteine \u200b\u200bwerden aufgebaut, wo sie sich in einer bestimmten Reihenfolge befinden, die biologischen Eigenschaften bestimmen.

Eigenschaften des genetischen Codes

Triplett. Die genetische Code-Einheit besteht aus drei Buchstaben, es ist Triplett. Dies bedeutet, dass zwanzig vorhandene Aminosäuren mit drei spezifischen Nukleotiden verschlüsselt werden, die als Codons oder Trilets bezeichnet werden. Es gibt sechsundsechzig Kombinationen, die aus vier Nukleotiden erstellt werden können. Diese Menge ist mehr als genug, um zwanzig Aminosäuren zu kodieren.
Streichung. Jede Aminosäure entspricht mehr als einem Codon mit Ausnahme von Methionin und Tryptophan.
Eindeutigkeit. Ein Codon verschlüsselt eine Aminosäure. Zum Beispiel in einem gesunden Menschen-Gen mit Informationen über das Beta-Tor von Hämoglobin-Triplett-Gag- und GAA-Kodierungen und in allen, die krankhafte Sichelzellanämie sind, wird ein Nukleotid ersetzt.
Collinearität. Die Aminosäuresequenz entspricht immer der Nukleotidsequenz, die das Gen enthält.
Der genetische Code ist kontinuierlich und kompakt, was bedeutet, dass es nicht "Satzzeichen" hat. Das heißt, beginnend auf einem bestimmten Codon ist ein kontinuierliches Lesen. Beispielsweise wird der AugGzuaaugug gelesen: August, GOG, TSU, AAU, GUG. Aber nicht Aug, ugg usw. sonst sonst sonst.
Universalität. Es ist eines absolut für alle irdischen Organismen, von Menschen zu Fisch, Pilzen und Bakterien.

Tabelle

Der vorliegende Tisch präsentiert nicht alle verfügbaren Aminosäuren. Hydroxypolin, Hydroxylizin, Phosphoserin, iod produzierendes Tyrosin, Cystin und einige andere sind abwesend, da sie von anderen von M-RNA kodierten Aminosäuren abgeleitet sind und nach der Modifikation von Proteinen als Ergebnis von Sendung gebildet werden.
Aus den Eigenschaften des genetischen Codes ist bekannt, dass ein Codon in der Lage ist, eine Aminosäure zu kodieren. Die Ausnahme führt zusätzliche Funktionen aus und kodieren Valin und Methionin, genetischem Code. IRNA, am Anfang mit dem Codon, fügt T-RNA an, die Formylmethion trägt. Nach Beendigung der Synthese spaltet sich er sich und erfasst den formalen Rückstand, der sich in den Rückstand von Methionin umwandelt. Somit sind die oben genannten Codons Initiatoren der Polypeptidkettensynthese. Wenn sie nicht anfangs sind, unterscheiden sie sich nicht von anderen.

Genetische Information

Unter diesem Konzept ist das von den Vorfahren übertragene Eigenschaftsprogramm impliziert. Es ist in Vererbung als genetischer Code gelegt.
Es ist in der Synthese des Protein-genetischen Codes realisiert:

• informationen und RNA;
• ribosomal rnn.

Informationen werden direkten Link (DNA-RNA-Protein) und Reverse (Mittwoch-DNA) übertragen.
Organismen können es empfangen, speichern, übertragen und das effizienteste verwenden.
Die Übertragung der Vererbung ermittelt die Informationen die Entwicklung eines bestimmten Körpers. Aber aufgrund der interaktion mit umwelt Die Reaktion des letzteren ist verzerrt, da die Entwicklung und Entwicklung auftritt. Somit ist eine neue Information in den Körper gelegt.

Berechnung der Gesetze molekularbiologie und die Entdeckung des genetischen Codes hat dargestellt, dass es notwendig ist, Genetik mit der Theorie von Darwin zu verbinden, auf deren Grundlage erscheint synthetische Theorie Evolution - nicht klassische Biologie.
Vererbung, Variabilität und natürliche Selektion Darwin wird durch die genetisch definierte Auswahl ergänzt. Evolution wird von implementiert von genetische Ebene Durch zufällige Mutationen und Erbschaft der wertvollsten Anzeichen, die am meisten an die Umwelt angepasst sind.

Code-Entschlüsselung im Menschen

In den neunziger Jahren wurde das menschliche Genomprojekt gestartet, wodurch die Genomfragmente in den zweitausendstaten enthalten wurden, die 99,99% der menschlichen Gene enthielten. Unbekannte blieben Fragmente, die nicht an der Synthese von Proteinen teilnehmen und nicht codiert sind. Ihre Rolle bleibt unbekannt.

Letzteres im Jahr 2006 Chromosom 1 ist das längste im Genom. Mehr als dreihundertfünfzig Krankheiten, einschließlich Krebs, erscheinen infolge von Verstößen und Mutationen darin.

Die Rolle solcher Studien ist schwer zu überschätzen. Als sie feststellten, welche Art von genetischem Code bekannt wurde, wurde es bekannt, für die die Gesetze entwickelt, da die morphologische Struktur gebildet wird, die Psyche, die Prädisposition gegenüber einem oder anderen Krankheiten, Metabolismus und Laster von Individuen.

Im Rahmen des genetischen Codes ist es üblich, ein solches System von Zeichen zu verstehen, das den sequentiellen Ort von Nukleotidverbindungen in der DNA und RNC bezeichnet, was einem anderen entspricht ikonisches SystemZeigt die Reihenfolge der Aminosäureverbindungen im Proteinmolekül an.

Es ist wichtig!

Wenn Wissenschaftler den Eigenschaften des genetischen Codes erkunden gelangten, galt die Universalität als eines der wichtigsten angesehen. Ja, seltsamerweise klingt es, alles kombiniert einen, einem universellen, allgemeinen genetischen Code. Es wurde im gesamten großen Zeitintervall gebildet, und der Prozess endete vor etwa 3,5 Milliarden Jahren. In der Codestruktur können in der Codestruktur die Spuren ihrer Evolution vom bisschen Geburten bis heute verfolgt werden.

Wenn es über die Reihenfolge von Elementen im genetischen Code sagt, versteht es sich, dass es weit von chaotischem Weg ist, aber eine streng definierte Reihenfolge hat. Dies bestimmt auch weitgehend die Eigenschaften des genetischen Codes. Dies entspricht dem Standort von Buchstaben und Silben in Worten. Es lohnt sich, die übliche Ordnung zu brechen, und die meisten von dem, was wir auf Büchern oder Zeitungsseiten lesen werden, werden zu einem lächerlichen Abrakadabra.

Die wichtigsten Eigenschaften des genetischen Codes

Normalerweise trägt der Code alle auf besondere Weise verschlüsselte Informationen. Um den Code zu entschlüsseln, müssen Sie es wissen unterscheidungsmerkmale.

Die Haupteigenschaften des genetischen Codes sind also:

• triplett;
• degeneration oder Redundanz;
• eindeutigkeit;
• kontinuität;
• die obige Vielseitigkeit hat bereits erwähnt.

Lassen Sie uns auf jeder Eigenschaft wohnen.

1. Triplett

Dann bilden drei Nukleotidverbindungen eine sequentielle Kette innerhalb des Moleküls (d. H. DNA oder RNA). Infolgedessen wird eine Triplettverbindung erzeugt oder codiert oder codiert eine der Aminosäuren, ihren Ort in der Peptidkreislauf.

Es gibt Codons (sie sind Codewörter!) Laut ihrer Verbindungssequenz und durch Typ dieser Stickstoffverbindungen (Nukleotide), die in ihrer Zusammensetzung enthalten sind.

In der Genetik ist es üblich, 64 Codon-Typen zuzuteilen. Sie können Kombinationen von vier Arten von Nukleotiden von jeweils 3 bilden. Dies entspricht der Errichtung der Zahl 4 bis zum dritten Grad. Somit ist die Bildung von 64-Nukleotidkombinationen möglich.

2. Redundanz des genetischen Codes

Diese Eigenschaft ist verfolgt, wenn mehrere Codons erforderlich sind, um eine einzelne Aminosäure, üblicherweise innerhalb von 2 bis 6, zu verschlüsseln. Und nur Tryptophan können mit einem Triplett codiert werden.

3. Unerkennungen

Es betritt die Eigenschaften des genetischen Codes als Indikator für gesunde Vererbung. Zum Beispiel über einen guten Blutzustand des Blutes, über normales Hämoglobin kann den Ärzten den Ärzten auf dem sechsten Platz in der Ketten-Triplett-GAA sagen. Er bringt Informationen über Hämoglobin, und es ist auch codiert, und wenn eine Person mit Anämie krank ist, wird eine der Nukleotide durch einen anderen Buchstaben des Codes ersetzt - das ist ein Krankheitssignal.

4. Kontinuität

Bei der Aufzeichnung dieser Eigenschaft des genetischen Codes sollte daran erinnert werden, dass die Codons, wie Verbindungen der Kette, nicht in einem Abstand befunden sind, jedoch in direkter Nähe, jedoch in der Nukleinsäurekreislauf, und diese Kette ist nicht unterbrochen - Es gibt keinen Anfang oder Ende.

5. Universalität

Man sollte niemals vergessen, dass alles auf der Erde von einem gemeinsamen genetischen Code vereinigt wird. Und deshalb werden der Prima und der Mensch, in Insekten und Vögeln, ein Jahrhundert Baobab und kaum aus dem Land des Strahlens derselben Drillinge mit ähnlichen Aminosäuren kodiert.

Es war in den Genen, dass die Hauptinformationen über die Eigenschaften eines bestimmten Körpers gelegt werden, eine Art Programm, das der Körper von denjenigen vererbt wird, die früher gelebt haben und der als genetischer Code existiert.

Früher betonten wir, dass die Nukleotide für die Bildung des Lebens auf der Erde wichtig sind, wenn eine Lösung einer zweiten (parallelen) Kette in einer Lösung einer Polynukleotidkette vorliegt, der Prozess der Bildung einer zweiten (parallelen) Kette auf der Grundlage der ergänzende Verbindung von verwandten Nukleotiden. Die gleiche Anzahl von Nukleotiden in beiden Ketten und ihrer chemischen Beziehung ist ein unverzichtbarer Zustand für die Implementierung dieser Art von Reaktionen. Bei der Synthese von Protein, wenn Informationen aus der IRNA in der Proteinstruktur einer beliebigen Rede über die Einhaltung des Prinzips der Komplementarität implementiert werden, können jedoch nicht gehen. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass in IRNA und im synthetisierten Protein nicht nur die Anzahl der Monomere, sondern auch besonders wichtig ist, es gibt keine strukturelle Ähnlichkeit zwischen ihnen (auf der einen Seite des Nukleotids, mit einer anderen Aminosäure ). Es ist klar, dass in diesem Fall ein neues Prinzip der genauen Information von Informationen von einem Polynukleotid in die Struktur des Polypeptids erzeugt wird. In der Evolution wurde ein solcher Prinzip erstellt und in seiner Grundlage ein genetischer Code gelegt.

Der genetische Code ist ein System zur Erfassung erblicher Information in Nukleinsäuremolekülen, basierend auf einer bestimmten Wechsel von Nukleotidsequenzen in DNA oder RNA, wodurch Codons bilden, die an Aminosäuren in Eiweiß entsprechen.

Der genetische Code hat mehrere Eigenschaften.

Triplett.

Degeneration oder Redundanz.

Eindeutigkeit.

Polarität.

Nicht-Induktion.

Kompaktheit.

Universalität.

Es sei darauf hingewiesen, dass einige Autoren andere Eigenschaften des Codes anbieten, der mit den chemischen Merkmalen des Nukleotidcodes verbunden ist, oder mit der Häufigkeit des Auftretens einzelner Aminosäuren in den Proteinen des Körpers usw. Diese Eigenschaften fließen jedoch aus den oben genannten, also werden wir sie dort betrachten.

aber. Triplett. Der genetische Code wie viel schwieriges organisiertes System hat die kleinste strukturelle und kleinste Funktionseinheit. Triplett - Die kleinste strukturelle Einheit des genetischen Codes. Es besteht aus drei Nukleotiden. Code - Die kleinste Funktionseinheit des genetischen Codes. In der Regel werden Codons Innk Trailelets genannt. Im genetischen Code führt der Codon mehrere Funktionen aus. Zunächst ist seine Hauptfunktion, dass es eine Aminosäure codiert. Zweitens kann das Codon nicht eine Aminosäure kodieren, sondern in diesem Fall eine andere Funktion (siehe unten). Wie aus der Definition ersichtlich ist, ist das Triplett ein Konzept, das charakterisiert elementar struktureinheit genetischer Code (drei Nukleotide). Code - charakterisiert. elementare semantische Einheit. Das Genom - drei Nukleotide bestimmen den Befestigung an der Polypeptidkette einer Aminosäure.

Die elementare Struktureinheit wurde zuerst theoretisch entschlüsselt, und dann wurde seine Existenz experimentell bestätigt. In der Tat können 20 Aminosäuren nicht von einem oder zwei Nukleotid codiert werden. Letzteres ist nur 4. Drei Nukleotide von vier Angaben von 4 3 \u003d 64, die die Anzahl der in lebenden Organismen verfügbaren Aminosäuren überlappen (siehe Etikett 1).

Die in Tabelle 64 dargestellten Nukleotidkombinationen haben zwei Merkmale. Erstens aus 64 Varianten von Triplets sind nur 61 Codons und kodiert, welche oder Aminosäure sie genannt werden semantische Codons.. Drei Drillinge kodieren nicht

Tabelle 1.

Code of Information RNA und die entsprechenden Aminosäuren

O s n o v a n i k o d o n o
				Unsinn	Unsinn
				Unsinn
					Getroffen.
					Welle

aminosäuren sind Anschlagsignale, die das Ende der Sendung bezeichnen. Solche Drillinge sind drei - Uaa, uag, uigSie werden auch als "bedeutungslose" (Nonsense-Codons) genannt. Als Ergebnis einer Mutation, die mit dem Ersatz in einem Triplete eines Nukleotids zu einem anderen verbunden ist, kann ein sinnloser Codon aus dem semantischen Codon auftreten. Diese Art der Mutation wird aufgerufen unsinn-Mutation.. Wenn ein solches Anschlagsignal innerhalb des Gens (in seinem Informationsteil) gebildet wurde (in seinem Informationsteil), dann wird während der Synthese des Proteins an dieser Stelle das Verfahren ständig unterbrechen - nur das erste (vor dem Anschlagsignal) Teil des Proteins wird synthetisiert. Eine Person mit einer solchen Pathologie spürt, dass der Mangel an Protein und Symptomen, die mit diesem Mangel verbunden sind, entstehen. Beispielsweise wird diese Art der Mutation in dem Gen erkannt, das die Beta-Kette von Hämoglobin kodiert. Eine verkürzte inaktive Kette von Hämoglobin wird synthetisiert, was schnell zerstört wird. Infolgedessen wird das Hämoglobinmolekül ohne Beta-Ketten ausgebildet. Es ist klar, dass ein solches Molekül unwahrscheinlich ist, um ihre Pflichten vollständig zu erfüllen. Es gibt eine schwere Krankheit, die sich von der Art der hämolytischen Anämie (Beta-Zero-Thalassämie aus dem griechischen Wort "Talasa" entwickelt - das Mittelmeer, in dem diese Krankheit zuerst entdeckt wurde).

Der Wirkungsmechanismus von Stop-Codons unterscheidet sich vom Wirkungsmechanismus semantischer Codons. Dies folgt aus der Tatsache, dass für alle Codons, die Aminosäuren kodieren, die entsprechende TRNA gefunden wurde. Für Nonsense-Codons, TRNA nicht gefunden. Infolgedessen nimmt TRNA im Prozess des Stoppens der Synthese von Protein nicht teil.

CodonAugust (Die Bakterien manchmal Google) kodierten nicht nur die Aminosäure-Methionin und Valin, sondern istinitiator-Sendung. .

b. Degeneration oder Redundanz.

61 von 64 Drillingen werden von 20 Aminosäuren codiert. Ein derart dreimaliges Überschreiten der Anzahl der Triplinge über der Menge an Aminosäuren legt nahe, dass zwei Codierungsoptionen zur Übertragung von Informationen verwendet werden können. Erstens können nicht alle 64 Codons an der Codierung von 20 Aminosäuren beteiligt sein, und nur 20 und zweitens können Aminosäuren von mehreren Codons codiert werden. Studien haben gezeigt, dass die Natur die letzte Option verwendete.

Seine Präferenz ist offensichtlich. Wenn von 64 Varianten von Drillingen bei der Kodierung von Aminosäuren nur 20 teilgenommen haben, würden 44 Drillinge (aus 64) unfreundlich bleiben, d. H. sinnlose (unsinnige Codons). Zuvor zeigten wir, wie gefährlich für das Leben der Zelle, die Umwandlung des kodierenden Triplets infolge der Mutation in Nonsens-Codon, wesentlich verletzt, was den Normalbetrieb der RNA-Polymerase erheblich verletzt, was letztendlich zur Entwicklung von Krankheiten führt. Derzeit sind in unserem Genom drei Codon sinnlos, und stellen Sie sich jetzt vor, dass es wäre, wenn die Anzahl der Nonsens-Codons um etwa 15 Mal ansteigen wird. Es ist klar, dass in einer solchen Situation der Übergang normaler Codons in Nonsense-Codons unermesslich höher ist.

Der Code, in dem eine Aminosäure von mehreren Drillingen codiert wird, wird degeneriert oder übermäßig bezeichnet. Fast jede Aminosäure entspricht mehreren Codons. Somit kann der Aminosäure-Leucin mit sechs Triplets - UUA, Aug, CSU, CSU, CSU, Zug, codiert werden. Valin wird von vier Drillingen, Phenylalanin - zwei und nur kodiert triptophan und Methionin.von einem Codon codiert. Die Eigenschaft, die mit der Aufzeichnung derselben Informationen mit verschiedenen Zeichen verbunden ist, wird aufgerufen streichung.

Die Anzahl der für eine Aminosäure vorgesehenen Codons ist gut korreliert mit der Frequenz des Auftretens von Aminosäuren in Proteinen.

Und das ist höchstwahrscheinlich nicht zufällig. Je größer die Häufigkeit des Auftretens von Aminosäuren in Eiweiß, desto öfter ist das Codon dieser Aminosäure im Genom dargestellt, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit der Beschädigung mutagener Faktoren. Daher ist klar, dass das mutierte Codon mehr Chancen hat, die Aiminosäure fest mit seiner hohen Entartung zu kodieren. Mit diesen Positionen ist die Entartung des genetischen Codes ein Mechanismus für das schützende menschliche Genom vor Beschädigungen.

Es sei darauf hingewiesen, dass der Begriff Degeneration in der molekularen Genetik und in einem anderen Sinne verwendet wird. Der Hauptteil der Informationen im Codon fällt auf die ersten beiden Nukleotide, die Basis in der dritten Position des Codons erweist sich als unnötig. Dieses Phänomen heißt "The Degeneration der dritten Basis". Das letztere Merkmal minimiert die Wirkung von Mutationen. Beispielsweise ist bekannt, dass die Hauptfunktion von Blutserythrozyten die Übertragung von Sauerstoff von der Lunge in Gewebe und Kohlendioxid aus dem Gewebe bis zum Einfachen ist. Führt diese Funktion ein Atempigment - Hämoglobin, das das gesamte Erythrozytenzytoplasma füllt. Es besteht aus einem Proteinteil - Globin, das vom entsprechenden Genom codiert ist. Neben dem Protein im Hämoglobinmolekül ist Hems, die Eisen enthalten, enthalten. Mutationen in Globin-Genen führen zur Entstehung verschiedener Hämoglobin-Optionen. Mutationen sind meistens verwandt ersetzen eines Nukleotids auf ein anderes und das Erscheinungsbild im neuen Codon-Gendas kann eine neue Aminosäure in der Hämoglobin-Polypeptidkette kodieren. In Triplett kann infolge der Mutation jedes Nukleotid ersetzt werden - der erste zweite oder der dritte. Es gibt mehrere Hunderte von Mutationen, die die Integrität der Globin-Gene beeinflussen. Über 400 davon beziehen sich auf den Austausch von einzelnen Nukleotiden in dem Gen und der entsprechenden Aminosäurersubstitution im Polypeptid. Von diesen nur 100 ersetzungen führen zur Instabilität von Hämoglobin und verschiedenen Arten von Krankheiten von den Lungen bis sehr schwer. 300 (ca. 64%) Ersatzmutationen wirken sich nicht auf die Hämoglobin-Funktion aus und führen nicht zur Pathologie. Einer der Gründe dafür ist die oben genannte "Die Degeneration der dritten Basis", wenn der Austausch des dritten Nukleotids in der Triplett-kodierenden Serin, Leucin, Prolin, Arginin und einigen anderen Aminosäuren zum Erscheinungsbild von Codon- Synonym, codieren derselben Aminosäure. Phänotypisch solche Mutation manifestiert sich nicht. Im Gegensatz dazu führt jeder Ersatz des ersten oder zweiten Nukleotids in Triplett in 100% igen Fällen zum Erscheinungsbild einer neuen Version von Hämoglobin. In diesem Fall dürfen jedoch schwere phänotypische Erkrankungen nicht sein. Der Grund dafür ist der Ersatz von Aminosäuren in Hämoglobin auf eine andere Ähnlichkeit aus den ersten physikalisch-chemischen Eigenschaften. Wenn zum Beispiel eine Aminosäure mit hydrophilen Eigenschaften mit einer anderen Aminosäure ersetzt wird, jedoch mit den gleichen Eigenschaften.

Hämoglobin besteht aus der eiserne erfrischenden Gruppe von Häm (die Sauerstoff- und Kohlendioxidmoleküle sind mit ihm verbunden) und der Protein-Globin. Erwachsener Hämoglobin (HVA) enthält zwei identische - Menschen und zwei -Spi. Molekül - Cepping enthält 141 Aminosäurereste, -Coided - 146, - ICH. -Spi unterscheiden sich in vielen Aminosäureresten. Die Aminosäuresequenz jeder Globinkette wird von seinem eigenen Genom codiert. Genkodierung. -Chan befindet sich in den kurzen Schulter 16 Chromosomen, -En - in der kurzen Schulter der 11 Chromosomen. Ersatz in der Genkodierung - Das Hämoglobin des ersten oder zweiten Nukleotids führt fast immer zum Erscheinungsbild neuer Aminosäuren in den Proteins, beeinträchtigten Hämoglobinfunktionen und schwere Folgen für den Patienten. Zum Beispiel wird der Ersatz "c" in einem der Tsau-Reisen (Histidin) auf "y" zu dem Erscheinungsbild eines neuen Yau-Triplets führen, das ein anderes Aminosäure-Tyrosin phänotypisch kodiert, wird sich in einer schweren Erkrankung manifestieren. Ein ähnliches Ersatz in 63 Position -Sididin-Polypeptid auf Tyrosin führt zu Hämoglobindestabilisierung. Die Methämoglobinämie entwickelt sich. Ersatz, infolge von Mutation, Glutaminsäure pro Valin in der 6. Position -Spi ist die Ursache der schwierigsten Krankheit - Sichelzellanämie. Wir werden die traurige Liste nicht fortsetzen. Wir beachten nur, dass beim Austauschen der ersten beiden Nukleotide eine Aminosäure auf physikochemischen Eigenschaften auftreten, ähnlich dem vorherigen. Somit wird der Austausch des 2. Nukleotids in einer der Tristen in Glutaminsäure (GAA) codiert -Spi auf "Y" führt zum Erscheinungsbild einer neuen Triplett-Kodierung von Valin, und der Austausch des ersten Nukleotids auf "A" bildet ein AAA-Triplett, das das Aminosäure-Lysin kodiert. Glutaminsäure und Lysin sind in physikochemischen Eigenschaften ähnlich - sie sind beide hydrophil. Valin ist eine hydrophobe Aminosäure. Daher ändert der Austausch von hydrophilen Glutaminsäure auf hydrophoben Valin die Eigenschaften von Hämoglobin erheblich, was letztendlich zur Entwicklung der Sichelzellenanämie führt, wodurch dieselbe hydrophile Glutaminsäure in hydrophiles Lysin in geringerem Umfang der Funktion von Hämoglobin ändert - das Patienten haben eine leichte Form von Malokrovia. Infolge des Ersatzes der dritten Basis kann das neue Triplett die Aiminosäure fest als den ersteren kodieren. Wenn zum Beispiel der Tsau-Uracil durch Cytosin und ein Triplett der TSATs ersetzt wurde, gibt es beispielsweise keine praktisch keine phänotypischen Änderungen. Das ist verständlich, weil Beide Tripletes kodieren das gleiche Aminosäure-Gistidin.

Zusammenfassend ist es angebracht, betont zu betonen, dass die Entartung des genetischen Codes und der Entartung des dritten Basens aus der allgemeinen Position Schutzmechanismen sind, die in der einzigartigen Struktur von DNA und RNA in der Evolution gelegt werden.

im. Eindeutigkeit.

Jedes Triplett (außer sinnlos) kodiert nur eine Aminosäure. Somit ist der genetische Code in Richtung der Codonaminosäure, in Richtung des Aminosäure-Codons, eindeutig, in Richtung des Aminosäure-Codons - mehrdeutig (degeneriert).

Eindeutig

Code von Aminosäure

Degenerieren

In diesem Fall ist die Notwendigkeit einer eindeutigen Eindeutigkeit im genetischen Code offensichtlich. Bei einer anderen Ausführungsform wäre während der Sendung desselben Codons unterschiedliche Aminosäuren in die Proteinkette eingebettet, und Proteine \u200b\u200bwurden mit verschiedenen Primärstrukturen und einer anderen Funktion gebildet. Der Metabolismus der Zellen würde sich in den Modus von "einem Gen - ein paar Poypeptide" bewegen. Es ist klar, dass in einer solchen Situation die regulatorische Funktion der Gene vollständig verloren wäre.

polarität

Das Lesen von Informationen aus der DNA und der IRNA tritt nur in einer Richtung auf. Polarität ist wichtig, um die Strukturen der höchsten Ordnung (sekundär, tertiär usw.) zu bestimmen. Früher sprachen wir über die niedrigeren Bestellstrukturen, die Strukturen mit höherer Ordnung definieren. Die tertiäre Struktur und Struktur einer höheren Reihenfolge in Proteinen wird sofort gebildet, sobald die synthetisierte RNA-Kette vom DNA-Molekül oder der Polypeptidkette aus dem Ribosom abweicht. Zum Zeitpunkt, an dem das freie Ende des RNA oder des Polypeptids die Tertiärstruktur erfasst, wird das andere Ende der Kette weiterhin auf DNA synthetisiert (wenn RNA transkribiert ist) oder Ribosom (wenn das Polypeptid transkribiert wird).

Daher ist ein unidirektionaler Prozess von Leseinformationen (mit der Synthese von RNA und Eiweiß) nicht nur, um die Sequenz von Nukleotiden oder Aminosäuren in der synthetisierten Substanz zu bestimmen, sondern für die starre Bestimmung von sekundärem Tertiär usw. Strukturen.

d. Nichtentlastung.

Der Code kann überlappend und nicht überlappen. Die meisten Organismen Der Code überlappt sich nicht. Überlappender Code in einigen Phagen.

Die Essenz des nicht überlappenden Codes ist, dass das Nukleotid eines Codons nicht gleichzeitig Nukleotid eines anderen Codons sein kann. Wenn sich der Code überlappt, könnte die Reihenfolge von sieben Nukleotiden (Gästen) nicht zwei Aminosäuren (Alaninalanin) (Fig. 33, a) kodieren, wie im Fall mit einem nicht überlappenden Code, jedoch drei (wenn der General ist ein Nukleotid) (Reis 33, B) oder fünf (wenn zwei Nukleotide üblich sind) (siehe Fig. 33, c). In den letzten beiden Fällen würde die Mutation eines Nukleotids zu einer Verletzung in der Reihenfolge von zwei, drei usw. führen. Aminosäuren.

Es wurde jedoch festgestellt, dass die Mutation eines Nukleotids die Einbeziehung in das Polypeptid einer Aminosäure immer unterbricht. Dies ist ein erhebliches Argument dafür, was der Code nicht überlappt.

Lassen Sie uns in Abbildung 34 erklären. Die mutigen Linien zeigen die Thrips, die Aminosäuren kodieren, bei nicht überlappender und überlappender Code. Experimente eindeutig zeigten, dass der genetische Code nicht überlappt. Ohne in die Details des Experiments zu gehen, stellen wir fest, dass, wenn Sie in der Nukleotidsequenz ersetzen (siehe Fig.34) das dritte NukleotidW. (markiert als Fremder) auf einem anderen dann:

1. Mit einem nicht raffinierten Code müsste das von dieser Sequenz gesteuerte Protein eine (erste) Aminosäure (markiert mit Sternen) ersetzen.

Mit einem überlappenden Code in der Ausführungsform würde es in zwei (ersten und zweiten) Aminosäuren (mit Sternen markiert) ein Ersatz geben. Optional würde der Ersatz drei Aminosäuren berühren (mit Sternen markiert).

Zahlreiche Experimente haben jedoch gezeigt, dass mit einem Verstoß gegen ein Nukleotid in der DNA-Erkrankungen in Eiweiß immer nur auf eine Aminosäure betreffen, die typisch für einen nicht korrosiven Code ist.

GZUGZUG GZUGZUG GZUGZUG.

GCU GCU GCU UGTS TSUG GTSU TSUG UGC GTSU ZUG

*** *** *** *** *** ***

Alanin - Alanin Ala - Cis - Lee Ala - Lei - Ala - Leu

A B C.

Überlappen Sie nicht den Code überlappender Code

Feige. 34. Schema, das das Anwesenheitsvorhandensein im Genom ohne überlappende Code erläutert (Erläuterung im Text).

Der beeinträchtigte genetische Code ist mit einer anderen Eigenschaftsableseinformation verbunden, die aus einem bestimmten Initiierungssignal beginnt. Ein solches Initiierungssignal an der IRNA ist ein Codon, der Methionin-Aug-codiert ist.

Es sei darauf hingewiesen, dass eine Person noch eine kleine Anzahl von Genen hat, die sich zurückziehen allgemeine Regeln Und überlappen.

e. Kompaktheit.

Es gibt keine Satzzeichen zwischen den Codons. Mit anderen Worten, der Threott sind beispielsweise nicht voneinander getrennt, beispielsweise eines nicht signifikanten Nukleotids. Das Fehlen von "Interpunktionsmarken" im genetischen Code wurde in Experimenten nachgewiesen.

g. Universalität.

Der Code ist für alle auf der Erde lebenden Organismen. Der direkte Nachweis der Universalität des genetischen Codes wurde beim Vergleich von DNA-Sequenzen mit geeigneten Proteinsequenzen erhalten. Es stellte sich heraus, dass in allen bakteriellen und eukaryotischen Genomen die gleichen Codewerte verwendet werden. Es gibt Ausnahmen, aber nicht viele von ihnen.

Die ersten Ausnahmen von der Universalität des genetischen Codes wurden in der Mitochondrien bestimmter Tiere gefunden. Es betraf den Codon des UGA-Terminators, der als auch der Code von UGH gelesen wurde, der das Aminosäure-Tryptophan kodierte. Andere seltenere Abweichungen aus Vielseitigkeit wurden gefunden.

Mh. Der genetische Code ist ein System zur Erfassung erblicher Information in Nukleinsäuremolekülen, die auf einer bestimmten Wechsel von Nukleotidsequenzen in DNA- oder RNA-bildenden Codons basieren,

relevante Aminosäuren in Eiweiß.Der genetische Code hat mehrere Eigenschaften.

Vortrag 5. Genetischer Code

Definition des Konzepts.

Der genetische Code ist ein System zum Aufzeichnen von Informationen über die Sequenz von Aminosäuren in Proteinen unter Verwendung einer Reihenfolge der Nukleotidstelle in der DNA.

Da die DNA der direkten Teilnahme an der Synthese von Protein nicht akzeptiert, wird der Code in der RNA-Sprache verfasst. In RNA enthält statt Timmina Uracil.

Eigenschaften des genetischen Codes

1. Triplett

Jede Aminosäure wird durch eine Folge von 3 Nukleotiden codiert.

Definition: Triplett oder Code - Eine Folge von drei Nukleotiden, die eine Aminosäure kodieren.

Der Code kann nicht ein Monopuls sein, da 4 (die Anzahl der verschiedenen Nukleotide in DNA) weniger als 20 beträgt. Der Code kann nicht dupiert werden, da 16 (Anzahl der Kombinationen und Permutationen von 4 Nukleotiden 2) beträgt weniger als 20. Der Code kann Triplett sein, da 64 (Anzahl der Kombinationen und Permutationen von 4 bis 3) ist größer als 20.

2. Degeneration.

Alle Aminosäuren mit Ausnahme von Methionin und Tryptophan werden von mehr als einem Triplett codiert:

2 AK 1 Triplett \u003d 2.

9 AK 2 Triplett \u003d 18.

1 AK 3 Triplett \u003d 3.

5 AK von 4 Triplett \u003d 20.

3 AK bis 6 Drillinge \u003d 18.

Gesamt 61 Triplett kodiert 20 Aminosäuren.

3. Verfügbarkeit von intergregierten Satzzeichen.

Definition:

Gen - Dies ist ein DNA-Abschnitt, der eine Polypeptidkette oder ein Molekül kodiert tphk., r.RNA odersPHK..

Gene.tphk., rphk., sPHK. Proteine \u200b\u200bwerden nicht codiert.

Am Ende jedes Gens, das das Polypeptid kodiert, kodieren mindestens eines der dritten Triplinge, die die Abschlusscodons von RNA kodieren, oder Anschlagsignale. In mRNA haben sie das folgende Formular:UAA, UAG, UGA . Sie sind abgebrochen (Fertigstellen).

Konditionell gehört das Codon zu den ZeichenspunktzeichenAug. - der erste nach der Führungssequenz. (Siehe Vorlesung 8) Es führt die Funktion des Großbuchstabens aus. In dieser Position kodiert es Formylmethionin (Prokaryott).

4. Unmakituity.

Jedes Triplett codiert nur eine Aminosäure oder einen Broadcast-Terminator.

Ausnahme ist CodonAug. . In Prokaryotm in der ersten Position (Großbuchstabe) kodiert es Formylmethionin und in jedem anderen - Methionin.

5. Kompaktheit oder das Fehlen von intagenischen Interpunktionsmarken.
Innerhalb des Gens ist jedes Nukleotid Teil eines sinnvollen Codons.

Im Jahr 1961 haben Seymour Benzer und Francis Creek 1961 die Tripstalität des Codes und seine Kompaktheit experimentell nachgewiesen.

Die Essenz des Experiments: "+" Mutation ist das Einsetzen eines Nukleotids. "-" Mutation ist ein Verlust eines Nukleotids. Single "+" oder "-" Die Mutation am Anfang des Gens verwöhnt das gesamte Gen. Doppelte "+" oder "-" Die Mutation verwöhnt auch das gesamte Gen.

Triple "+" oder "-" Mutation zu Beginn des Gens verwöhnt nur einen Teil davon. Vier "+" oder "-" Mutation verwöhnt das gesamte Gen wieder.

Das Experiment beweist das der Code ist TRSHPLTA und im GEN gibt es keine Satzzeichen.Das Experiment wurde bei zwei nahegelegenen Phagengenen durchgeführt und zeigte zusätzlich das Vorhandensein von Satzzeichen zwischen Genen.

6. Universalität.

Der genetische Code ist für alle auf der Erde lebenden Kreaturen.

1979 eröffnete Berrell ideal menschlicher Mitochondrialcode.

Definition:

Das "Ideal" wird als genetischer Code bezeichnet, in dem die Entartung des quasi-zertifizierten Codes durchgeführt wird: Wenn die ersten beiden Nukleotide in zwei Drillingen zusammenfallen, und die dritten Nukleotide beziehen sich auf eine Klasse (beide Purinen oder Pyrimidine), dann Diese Anhänger kodieren dieselbe Aminosäure..

Aus dieser Regel im Universalcode gibt es zwei Ausnahmen. Beide Abweichungen vom idealen Code in Universal beziehen sich auf die Hauptmomente: Anfang und Ende der Proteinsynthese:

Codon	Universal der Code	Mitochondriale Codes.
		Wirbel	Wirbellos	Hefe	Pflanzen
	Halt.				Halt.
Mit ua.
Ein G A.		Halt.
		Halt.			230 Ersetzungen ändern die Klasse der kodierten Aminosäure nicht. Zur Trimmung. Im Jahr 1956 schlug Georgy Gamov einen überlappenden Code vor. Nach dem Ham-Code ist jedes Nukleotid, ausgehend von der dritten im Gen, Teil der 3-Codons. Wenn der genetische Code entschlüsselt wurde, stellte sich heraus, dass es nicht unerbittlich ist, d. H. Jedes Nukleotid ist Teil von nur einem Codon. Die Vorteile des überlappenden genetischen Codes: Kompaktheit, kleinere Abhängigkeit der Proteinstruktur aus der Einfügung oder Nukleotid-Deletion. Nachteil: Eine große Abhängigkeit der Proteinstruktur vom Austausch des Nukleotids und der Einschränkung der Nachbarn. 1976 wurde die DNA des Phagens φx174 sequenziert. Er hat eine einsträngige Ring-DNA, die aus 5375 Nukleotiden besteht. Es war bekannt, dass FAG 9 Proteine \u200b\u200bkodiert. Für 6 von ihnen wurden Gene identifiziert, die sich ineinander befinden. Es stellte sich heraus, dass sich überlappt. Das Gen ist vollständig im GenD. . Sein initiierendes Codon erscheint als Ergebnis einer Lesung auf ein Nukleotid. GenJ. beginnt, wo das Gen endetD. . Anfangscode Gena.J. Überschneidungen mit dem abschließenden Codon-GenD. Als Folge einer Verschiebung zweier Nukleotide. Das Design wird als "Verschiebung des Leserahmens" an die Anzahl der Nukleotide bezeichnet, die nekrotte drei ist. Bislang ist die Überlappung nur für mehrere Phagen dargestellt. DNA-Informationskapazität. 6 Milliarden Menschen leben auf der Erde. Erbliche Informationen über sie In 6x10 9 Spermatozoa eingeschlossen. Nach einer anderen geschätzten Person von 30 bis 50 Tausende von Genen. Alle Menschen ~ 30x10 13-Gene oder 30x10 16 Paare von Nukleotiden, die 10 17 Codons ausmachen. Die durchschnittliche Buchseite enthält 25x10 2 Zeichen. DNA 6x10 9 Spermatozoa enthält Informationen, die ungefähr gleich sind 4x10 13 Buchseiten. Diese Seiten würden den Betrag der 6. NSU-Gebäude einnehmen. 6x10 9 Spermatozoa Besetzen Sie einen halben Fingerhut. Ihre DNA dauert weniger als ein Viertel nach Fingerhut.