Care este codul genetic. Codul genetic ca modalitate de înregistrare a informațiilor ereditare

COD GENETIC, o metodă de înregistrare a informațiilor ereditare în moleculele de acid nucleic sub forma unei secvențe de nucleotide care formează acești acizi. O anumită secvență de nucleotide din ADN și ARN corespunde unei anumite secvențe de aminoacizi din lanțurile polipeptidice ale proteinelor. Este obișnuit să scrieți codul folosind majuscule ale alfabetului rus sau latin. Fiecare nucleotidă este desemnată prin litera cu care începe numele bazei azotate care face parte din molecula sa: A (A) - adenină, G (G) - guanină, C (C) - citozină, T (T) - timină ; în ARN, în loc de timină, uracilul este U (U). Fiecare este codificat de o combinație de trei nucleotide - un triplet sau codon. Pe scurt, modul de transfer al informației genetice este rezumat în așa-numitul. dogma centrală a biologiei moleculare: ADN ` ARN f proteină.

În cazuri speciale, informațiile pot fi transferate de la ARN la ADN, dar niciodată de la proteină la gene.

Realizarea informațiilor genetice se realizează în două etape. În nucleul, informația sau matricea celulei, ARN-ul (transcripția) este sintetizat pe ADN. În acest caz, secvența de nucleotide a ADN-ului este „rescrisă” (recodificată) în secvența de nucleotide a ARNm. Apoi ARNm trece în citoplasmă, se atașează de ribozom și pe acesta, ca pe o matrice, este sintetizat (traducere) un lanț proteic polipeptidic. Aminoacizii cu ajutorul ARN de transfer sunt atașați de lanțul aflat în construcție într-o secvență determinată de ordinea nucleotidelor din ARNm.

Din cele patru „litere” puteți forma 64 de „cuvinte” (codoni) diferite de trei litere. Din cei 64 de codoni, 61 codifică anumiți aminoacizi și trei sunt responsabili pentru finalizarea sintezei lanțului polipeptidic. Deoarece există 61 de codoni pentru 20 de aminoacizi care alcătuiesc proteinele, unii aminoacizi sunt codificați de mai mult de un codon (așa-numita degenerare a codului). O astfel de redundanță crește fiabilitatea codului și întregul mecanism de biosinteză a proteinelor. O altă proprietate a codului este specificitatea (neambiguitatea): un codon codifică doar un aminoacid.

În plus, codul nu se suprapune - informația este citită într-o direcție secvenţial, triplet cu triplet. Cea mai uimitoare proprietate a codului este universalitatea sa: este aceeași pentru toate ființele vii - de la bacterii la oameni (cu excepția codului genetic al mitocondriilor). Oamenii de știință văd acest lucru ca o confirmare a conceptului de origine a tuturor organismelor dintr-un strămoș comun.

Decriptare cod genetic, adică definirea „sensului” fiecărui codon și regulile prin care se citesc informațiile au fost realizate în 1961–1965. și este considerată una dintre cele mai izbitoare realizări ale biologiei moleculare.

Codul genetic, exprimat în codoni, este un sistem de codificare a informațiilor despre structura proteinelor, inerent tuturor organismelor vii de pe planetă. Decodificarea lui a durat un deceniu, dar faptul că există, știința a înțeles de aproape un secol. Universalitatea, specificitatea, unidirecționalitatea și mai ales degenerarea codului genetic sunt de mare importanță. semnificație biologică.

Istoria descoperirilor

Problema codificării a fost întotdeauna una cheie în biologie. Știința sa deplasat destul de lent către structura matriceală a codului genetic. De la descoperirea de către J. Watson și F. Crick în 1953 a structurii duble elicoidale a ADN-ului, a început etapa de desfacere a structurii însăși a codului, care a determinat credința în măreția naturii. Structura liniară proteine ​​și aceeași structură a ADN-ului implicau prezența unui cod genetic ca o corespondență a două texte, dar scrise folosind alfabete diferite. Și dacă alfabetul proteinelor era cunoscut, atunci semnele ADN-ului au devenit subiect de studiu pentru biologi, fizicieni și matematicieni.

Nu are sens să descriem toți pașii în rezolvarea acestei ghicitori. Un experiment direct, care a dovedit și a confirmat că există o corespondență clară și consistentă între codonii ADN și aminoacizii proteici, a fost efectuat în 1964 de C. Janowski și S. Brenner. Și apoi - perioada de descifrare a codului genetic in vitro (in vitro) folosind tehnici de sinteză a proteinelor în structuri fără celule.

Codul E. Coli complet descifrat a fost făcut public în 1966 la un simpozion al biologilor din Cold Spring Harbor (SUA). Apoi a fost descoperită redundanța (degenerarea) codului genetic. Ce înseamnă aceasta este explicat destul de simplu.

Decodificarea continuă

Obținerea datelor despre decodificarea codului ereditar a devenit unul dintre cele mai semnificative evenimente ale secolului trecut. Astăzi, știința continuă să studieze în profunzime mecanismele codificărilor moleculare și caracteristicile sale sistemice și o supraabundență de semne, care exprimă proprietatea degenerării codului genetic. O ramură separată de studiu este apariția și evoluția sistemului de codificare pentru materialul ereditar. Dovezile relației dintre polinucleotide (ADN) și polipeptide (proteine) au dat impuls dezvoltării biologiei moleculare. Și asta, la rândul său, biotehnologie, bioinginerie, descoperiri în ameliorarea și producția de culturi.

Dogme și reguli

Dogma principală a biologiei moleculare este că informația este transferată de la ADN la ARN mesager și apoi de la acesta la proteine. În sens invers, transmiterea este posibilă de la ARN la ADN și de la ARN la alt ARN.

Dar matricea sau baza este întotdeauna ADN-ul. Și toate celelalte trăsături fundamentale ale transmiterii informațiilor sunt o reflectare a acestei naturi matrice a transmisiei. Și anume transmiterea prin sinteză pe matricea altor molecule, care va deveni structura pentru reproducerea informațiilor ereditare.

Cod genetic

Codarea liniară a structurii moleculelor de proteine ​​se realizează folosind codoni complementari (tripleți) de nucleotide, dintre care există doar 4 (adeină, guanină, citozină, timină (uracil)), ceea ce duce spontan la formarea unui alt lanț de nucleotide. . acelasi numar iar complementaritatea chimică a nucleotidelor este condiția principală pentru o astfel de sinteză. Dar în timpul formării unei molecule proteice, nu există o corespondență între cantitatea și calitatea monomerilor (nucleotidele ADN sunt aminoacizi proteici). Acesta este codul ereditar natural - un sistem de înregistrare în secvența de nucleotide (codoni) a secvenței de aminoacizi din proteină.

Codul genetic are mai multe proprietăți:

• Tripletate.
• Neambiguitate.
• Orientare.
• Nesuprapunere.
• Redundanța (degenerarea) codului genetic.
• Versatilitate.

Să aducem descriere scurta concentrându-se pe semnificația biologică.

Tripletitate, continuitate și prezența semaforului

Fiecare dintre cei 61 de aminoacizi corespunde unui triplet semantic (triplu) de nucleotide. Trei tripleți nu poartă informații despre aminoacid și sunt codoni stop. Fiecare nucleotidă din lanț face parte dintr-un triplet și nu există de la sine. La sfârșitul și la începutul lanțului de nucleotide responsabile pentru o proteină, există codoni stop. Ele încep sau opresc translația (sinteza unei molecule de proteine).

Specificitate, nesuprapunere și unidirecționalitate

Fiecare codon (triplet) codifică doar un aminoacid. Fiecare triplet este independent de cel vecin și nu se suprapune. O nucleotidă poate fi inclusă într-un singur triplet din lanț. Sinteza proteinelor merge întotdeauna într-o singură direcție, care este reglată de codoni stop.

Redundanța codului genetic

Fiecare triplet de nucleotide codifică un aminoacid. Există 64 de nucleotide în total, dintre care 61 codifică aminoacizi (codoni de sens), iar trei sunt lipsite de sens, adică nu codifică un aminoacid (codoni de stop). Redundanța (degenerarea) codului genetic constă în faptul că în fiecare triplet se pot face substituții - radicale (duc la înlocuirea aminoacizilor) și conservatoare (nu se schimbă clasa de aminoacizi). Este ușor de calculat că, dacă se pot face 9 substituții într-un triplet (1, 2 și 3 poziții), fiecare nucleotidă poate fi înlocuită cu 4 - 1 = 3 alte opțiuni, atunci numărul total Opțiuni substituțiile de nucleotide vor fi 61 cu 9 = 549.

Degenerarea codului genetic se manifestă prin faptul că 549 de variante sunt mult mai mult decât este necesar pentru a codifica informații despre 21 de aminoacizi. În același timp, din 549 de variante, 23 de substituții vor duce la formarea de codoni stop, 134 + 230 de substituții sunt conservatoare, iar 162 de substituții sunt radicale.

Regula degenerării și excluderii

Dacă doi codoni au două primele nucleotide identice, iar restul sunt nucleotide din aceeași clasă (purină sau pirimidină), atunci ei poartă informații despre același aminoacid. Aceasta este regula degenerării sau redundanței codului genetic. Două excepții - AUA și UGA - primele coduri pentru metionină, deși ar trebui să fie izoleucină, iar a doua este un codon stop, deși ar fi trebuit să codifice triptofan.

Semnificația degenerenței și a universalității

Aceste două proprietăți ale codului genetic sunt cele care au cea mai mare semnificație biologică. Toate proprietățile enumerate mai sus sunt caracteristice informațiilor ereditare ale tuturor formelor de organisme vii de pe planeta noastră.

Degenerarea codului genetic are o valoare adaptativă, precum duplicarea multiplă a codului unui aminoacid. În plus, aceasta înseamnă o scădere a semnificației (degenerarea) celei de-a treia nucleotide din codon. Această opțiune minimizează daunele mutaționale în ADN, ceea ce va duce la încălcări grave ale structurii proteinei. Este un mecanism de apărare al organismelor vii de pe planetă.

COD GENETIC(greacă, genetikos referindu-se la origine; sin.: cod, cod biologic, cod aminoacizi, cod proteine, cod acid nucleic) - un sistem de înregistrare a informațiilor ereditare în moleculele de acid nucleic ale animalelor, plantelor, bacteriilor și virușilor prin alternarea secvenței de nucleotide.

Informația genetică (Fig.) de la celulă la celulă, de la generație la generație, cu excepția virusurilor care conțin ARN, este transmisă prin reduplicarea moleculelor de ADN (vezi Replicare). Implementarea informațiilor ereditare ADN în procesul vieții celulare se realizează prin intermediul a 3 tipuri de ARN: informațional (ARNm sau ARNm), ribozomal (ARNr) și de transport (ARNt), care sunt sintetizate pe ADN ca pe o matrice folosind ARN. enzimă polimerază. În același timp, secvența de nucleotide dintr-o moleculă de ADN determină în mod unic secvența de nucleotide în toate cele trei tipuri de ARN (vezi Transcriere). Informația unei gene (vezi) care codifică o moleculă proteică este transportată numai de ARNm. Produsul final al implementării informațiilor ereditare este sinteza moleculelor de proteine, a căror specificitate este determinată de secvența aminoacizilor lor (vezi Traducerea).

Deoarece în ADN sau ARN sunt prezente doar 4 baze azotate diferite [în ADN - adenină (A), timină (T), guanină (G), citozină (C); în ARN - adenină (A), uracil (U), citozină (C), guanină (G)], a cărei secvență determină secvența a 20 de aminoacizi din proteină, problema lui G. to., adică problema traducerii unui alfabet de 4 litere de acizi nucleici în alfabetul de 20 de litere de polipeptide.

Pentru prima dată ideea sintezei matriceale a moleculelor de proteine ​​cu predicție corectă proprietățile matricei ipotetice a fost formulată de N. K. Koltsov în 1928. În 1944, Avery (O. Avery) și colab., au descoperit că moleculele de ADN sunt responsabile de transferul trăsăturilor ereditare în timpul transformării în pneumococi. În 1948, E. Chargaff a arătat că în toate moleculele de ADN există o egalitate cantitativă a nucleotidelor corespunzătoare (A-T, G-C). În 1953, F. Crick, J. Watson și Wilkins (M. H. F. Wilkins), pe baza acestei reguli și a datelor din analiza de difracție cu raze X (vezi), au ajuns la concluzia că o moleculă de ADN este un dublu helix, constând din două catene de polinucleotide interconectate prin legături de hidrogen. Mai mult decât atât, numai T poate fi localizat împotriva A a unui lanț în al doilea și numai C față de G. Această complementaritate duce la faptul că secvența de nucleotide a unui lanț determină în mod unic secvența celuilalt. A doua concluzie semnificativă care decurge din acest model este că molecula de ADN este capabilă de auto-reproducere.

În 1954, G. Gamow a formulat problema lui G. to. în ea formă modernă. În 1957, F. Crick a exprimat ipoteza adaptorului, presupunând că aminoacizii interacționează cu acidul nucleic nu direct, ci prin intermediari (cunoscut acum ca tARN). În următorii ani după aceea, toate legăturile principale schema generala transferurile de informații genetice, inițial ipotetice, au fost confirmate experimental. În 1957 s-au descoperit ARNm [A. S. Spirin, A. N. Belozersky şi colab.; Folkin și Astrakhan (E. Volkin, L. Astrachan)] și ARNt [Hoagland (M. V. Hoagland)]; în 1960, ADN-ul a fost sintetizat în afara celulei folosind macromoleculele de ADN existente ca matriță (A. Kornberg) și a fost descoperită sinteza ARN dependentă de ADN [Weiss (S. V. Weiss) și colab.]. În 1961, a fost creat un sistem fără celule, în care, în prezența ARN-ului natural sau a poliribonucleotidelor sintetice, au fost sintetizate substanțe asemănătoare proteinelor [M. Nirenberg și Matthaei (J. H. Matthaei)]. Problema cunoașterii lui G. to. a constat în studierea proprietăților generale ale codului și descifrarea efectivă a acestuia, adică aflarea ce combinații de nucleotide (codoni) codifică anumiți aminoacizi.

Proprietățile generale ale codului au fost elucidate indiferent de decodificarea lui și în principal înaintea acestuia prin analizarea modelelor moleculare de formare a mutațiilor (F. Crick și colab., 1961; N. V. Luchnik, 1963). Ei ajung la asta:

1. Codul este universal, adică identic, cel puțin în principal, pentru toate ființele vii.

2. Codul este triplet, adică fiecare aminoacid este codificat de un triplet de nucleotide.

3. Codul nu se suprapune, adică o anumită nucleotidă nu poate face parte din mai mult de un codon.

4. Codul este degenerat, adică un aminoacid poate fi codificat de mai multe triplete.

5. Informațiile despre structura primară a proteinei sunt citite din ARNm secvenţial, pornind de la un punct fix.

6. Majoritatea tripleților posibili au „sens”, adică codifică aminoacizi.

7. Din cele trei „litere” ale codonului, doar două (obligate) au o importanță primordială, în timp ce a treia (opțională) poartă mult mai puține informații.

Decodificarea directă a codului ar consta în compararea secvenței de nucleotide din gena structurală (sau ARNm sintetizat pe aceasta) cu secvența de aminoacizi din proteina corespunzătoare. Cu toate acestea, acest mod este încă imposibil din punct de vedere tehnic. Au fost utilizate alte două moduri: sinteza proteinelor într-un sistem fără celule folosind poliribonucleotide artificiale cu compoziție cunoscută ca matrice și analiza modelelor moleculare de formare a mutațiilor (vezi). Primul a adus rezultate pozitive mai devreme și a jucat istoric un rol important în descifrarea lui G. to.

În 1961, M. Nirenberg și Mattei au folosit ca matrice un homo-polimer - un acid poliuridilic sintetic (adică ARN artificial din compoziția UUUU ...) și au primit polifenilalanină. Din aceasta a rezultat că codonul fenilalaninei este format din mai multe U, adică, în cazul unui cod triplet, reprezintă UUU. Ulterior, alături de homopolimeri, au fost utilizate poliribonucleotide constând din diferite nucleotide. În acest caz, se cunoștea doar compoziția polimerilor, în timp ce aranjarea nucleotidelor în ei a fost statistică și, prin urmare, analiza rezultatelor a fost statistică și a dat concluzii indirecte. Destul de repede, am reușit să găsim cel puțin un triplet pentru toți cei 20 de aminoacizi. S-a dovedit că prezența solvenților organici, modificările pH-ului sau temperaturii, unii cationi și mai ales antibiotice fac codul ambiguu: aceiași codoni încep să stimuleze includerea altor aminoacizi, în unele cazuri un codon a început să codifice până la patru. diferiți aminoacizi. Streptomicina a afectat citirea informațiilor atât în ​​sistemele fără celule, cât și in vivo și a fost eficientă numai asupra tulpinilor bacteriene sensibile la streptomicina. La tulpinile dependente de streptomicina, el a „corectat” citirea de la codoni care se schimbaseră ca urmare a mutației. Rezultate similare au dat motive să ne îndoim de corectitudinea decodării lui G. cu ajutorul unui sistem fără celule; a fost necesară confirmarea și în primul rând prin date in vivo.

Principalele date despre G. to. in vivo au fost obținute prin analiza compoziției de aminoacizi a proteinelor din organismele tratate cu mutageni (vezi) cu un mecanism de acțiune cunoscut, de exemplu, azotat to-one, care determină înlocuirea C cu U și A de G. Informatii utile oferă, de asemenea, o analiză a mutațiilor cauzate de mutageni nespecifici, o comparație a diferențelor în structura primară a proteinelor înrudite în tipuri diferite, corelația dintre compoziția ADN-ului și a proteinelor etc.

Decodificarea lui G. pe baza datelor in vivo și in vitro a dat rezultate coincidente. Ulterior, au fost dezvoltate alte trei metode de descifrare a codului în sistemele fără celule: legarea aminoacil-ARNt (adică, ARNt cu un aminoacid activat atașat) cu trinucleotide cu o compoziție cunoscută (M. Nirenberg și colab., 1965), legarea aminoacil-ARNt cu polinucleotide începând cu un anumit triplet (Mattei și colab., 1966) și utilizarea polimerilor ca ARNm, în care este cunoscută nu numai compoziția, ci și ordinea nucleotidelor (X. Korana și colab. ., 1965). Toate cele trei metode se completează reciproc, iar rezultatele sunt în concordanță cu datele obținute în experimente in vivo.

În anii 70. Secolului 20 au existat metode de verificare deosebit de sigură a rezultatelor decodării G. la. Se știe că mutațiile care apar sub influența proflavinei constau în pierderea sau inserția de nucleotide separate care duce la o schimbare a cadrului de citire. În fagul T4, un număr de mutații au fost induse de proflavină, în care compoziția lizozimei s-a schimbat. Această compoziție a fost analizată și comparată cu acei codoni care ar fi trebuit să fie obținuți printr-o schimbare a cadrului de citire. A fost un meci complet. În plus, această metodă a făcut posibil să se stabilească ce tripleți ai codului degenerat codifică fiecare dintre aminoacizi. În 1970, Adams (J. M. Adams) și colaboratorii săi au reușit să descifreze parțial G. to. printr-o metodă directă: în fagul R17, secvența de baze a fost determinată într-un fragment de 57 de nucleotide lungime și comparată cu secvența de aminoacizi a proteina sa înveliș. Rezultatele au fost în total acord cu cele obţinute prin metode mai puţin directe. Astfel, codul este descifrat complet și corect.

Rezultatele decodării sunt rezumate într-un tabel. Enumeră compoziția codonilor și a ARN-ului. Compoziția anticodonilor de ARNt este complementară codonilor de ARNm, adică în loc de U conțin A, în loc de A - U, în loc de C - G și în loc de G - C, și corespunde codonilor genei structurale (aceea catenă de ADN, cu care se citește informația) cu singura diferență fiind că uracilul ia locul timinei. Dintre cele 64 de triplete care pot fi formate printr-o combinație de 4 nucleotide, 61 au „sens”, adică codifică aminoacizi, iar 3 sunt „prostii” (fără sens). Există o relație destul de clară între compoziția tripleților și semnificația lor, care a fost descoperită chiar și la analiza proprietăților generale ale codului. În unele cazuri, tripleții care codifică un aminoacid specific (de exemplu, prolină, alanină) sunt caracterizați prin faptul că primele două nucleotide (obligate) sunt aceleași, iar a treia (opțional) poate fi orice. În alte cazuri (când codifică, de exemplu, asparagină, glutamina), două triplete similare au aceeași semnificație, în care primele două nucleotide coincid, iar orice purină sau orice pirimidină ia locul celei de-a treia.

Codoni prostii, dintre care 2 au denumiri speciale care corespund denumirii fagilor mutanți (UAA-ocru, UAG-chihlimbar, UGA-opal), deși nu codifică niciun aminoacid, dar au mare importanță la citirea informațiilor, codificând capătul lanțului polipeptidic.

Informațiile sunt citite în direcția de la 5 1 -> 3 1 - până la sfârșitul lanțului de nucleotide (vezi Acizi dezoxiribonucleici). În acest caz, sinteza proteinelor trece de la un aminoacid cu o grupare amino liberă la un aminoacid cu o grupare carboxil liberă. Începutul sintezei este codificat de tripleții AUG și GUG, care în acest caz includ un aminoacil-ARNt de pornire specific, și anume N-formilmetionil-ARNt. Aceleași tripleți, atunci când sunt localizați în lanț, codifică metionina și, respectiv, valina. Ambiguitatea este înlăturată de faptul că începutul lecturii este precedat de prostii. Există dovezi că granița dintre regiunile ARNm care codifică diferite proteine ​​constă din mai mult de doi tripleți și că structura secundară a ARN-ului se modifică în aceste locuri; această problemă este în curs de investigare. Dacă un codon nonsens apare într-o genă structurală, atunci proteina corespunzătoare este construită numai până la locația acestui codon.

Descoperirea și decodificarea codului genetic - o realizare remarcabilă a biologiei moleculare - a avut un impact asupra tuturor științelor biologice, punând în unele cazuri bazele dezvoltării unor secțiuni mari speciale (vezi Genetica moleculară). Efectul de deschidere al lui G. și cercetările legate de acesta se compară cu acel efect care a fost redat asupra științelor biol de teoria lui Darwin.

Universalitatea lui G. to. este o dovadă directă a universalității principalelor mecanisme moleculare viata tuturor reprezentantilor lumea organică. Între timp, diferențele mari în funcțiile aparatului genetic și structura acestuia în timpul tranziției de la procariote la eucariote și de la cele unicelulare la cele multicelulare sunt probabil asociate cu diferențele moleculare, al căror studiu este una dintre sarcinile viitorului. Din moment ce cercetarea lui G. to. este doar o chestiune anii recenti, semnificația rezultatelor obținute pentru medicina practică este doar indirectă, permițându-ne să înțelegem natura bolilor, mecanismul de acțiune al agenților patogeni și substanțe medicinale. Cu toate acestea, descoperirea unor fenomene precum transformarea (vezi), transducția (vezi), suprimarea (vezi), indică posibilitatea fundamentală de corectare a informațiilor ereditare alterate patologic sau corectarea acesteia - așa-numita. inginerie genetică (vezi).

Masa. COD GENETIC

* Codifică sfârșitul lanțului.

** De asemenea, codifică începutul lanțului.

Bibliografie: Ichas M. Cod biologic, trad. din engleză, M., 1971; Archer N.B. Biophysics of cytogenetic defeats and a genetic code, L., 1968; Genetica moleculară, trans. din engleză, ed. A. N. Belozersky, partea 1, M., 1964; Acizi nucleici, per. din engleză, ed. A. N. Belozersky, Moscova, 1965. Watson JD Biologia moleculară a genei, trans. din engleză, M., 1967; Genetica fiziologică, ed. M. E. Lobasheva S. G., Inge-Vechtoma-va, L., 1976, bibliogr.; Desoxyribonucleins&ure, Schlttssel des Lebens, hrsg. v „E. Geissler, B., 1972; Codul genetic, Gold Spr. Harb. Symp. cuant. Biol., v. 31, 1966; W o e s e C. R. Codul genetic, N. Y. a. o., 1967.

Cursul 5 Cod genetic

Definirea conceptului

Codul genetic este un sistem de înregistrare a informațiilor despre secvența de aminoacizi din proteine ​​folosind secvența de nucleotide din ADN.

Deoarece ADN-ul nu este implicat direct în sinteza proteinelor, codul este scris în limbajul ARN. ARN-ul conține uracil în loc de timină.

Proprietățile codului genetic

1. Tripletate

Fiecare aminoacid este codificat de o secvență de 3 nucleotide.

Definiție: Un triplet sau codon este o secvență de trei nucleotide care codifică un aminoacid.

Codul nu poate fi monoplet, deoarece 4 (numărul de nucleotide diferite din ADN) este mai mic de 20. Codul nu poate fi dublu, deoarece 16 (numărul de combinații și permutări a 4 nucleotide cu 2) este mai mic de 20. Codul poate fi triplet, deoarece 64 (numărul de combinații și permutări de la 4 la 3) este mai mare de 20.

2. Degenerescenta.

Toți aminoacizii, cu excepția metioninei și triptofanului, sunt codificați de mai mult de un triplet:

2 AK pentru 1 triplet = 2.

9 AK x 2 triplete = 18.

1 AK 3 tripleți = 3.

5 AK x 4 tripleți = 20.

3 AK x 6 tripleți = 18.

Un total de 61 de coduri triplete pentru 20 de aminoacizi.

3. Prezența semnelor de punctuație intergenice.

Definiție:

Gene este un segment de ADN care codifică un lanț polipeptidic sau o moleculă tPHK, rARN sausPHK.

GeneletPHK, rPHK, sPHKproteinele nu codifică.

La sfârșitul fiecărei gene care codifică o polipeptidă, există cel puțin unul dintre cei 3 tripleți care codifică codoni stop ARN sau semnale stop. În ARNm ele arată astfel: UAA, UAG, UGA . Ei termină (încheie) difuzarea.

În mod convențional, codonul se aplică și semnelor de punctuație AUG - primul după secvența lider. (Vezi cursul 8) Îndeplinește funcția de litere majuscule. În această poziție, codifică formilmetionina (la procariote).

4. Unicitatea.

Fiecare triplet codifică doar un aminoacid sau este un terminator de translație.

Excepția este codonul AUG . La procariote, în prima poziție (litera mare) codifică formilmetionina, iar în orice altă poziție codifică metionina.

5. Compactitatea sau absența semnelor de punctuație intragenice.
În cadrul unei gene, fiecare nucleotidă face parte dintr-un codon semnificativ.

În 1961, Seymour Benzer și Francis Crick au demonstrat experimental că codul este triplet și compact.

Esența experimentului: mutația „+” - inserția unei nucleotide. Mutația „-” - pierderea unei nucleotide. O singură mutație „+” sau „-” la începutul unei gene corupă întreaga genă. O mutație dublă „+” sau „-” strică, de asemenea, întreaga genă.

O triplă mutație „+” sau „-” la începutul genei strică doar o parte a acesteia. O mutație cvadruplă „+” sau „-” strică din nou întreaga genă.

Experimentul demonstrează că codul este triplet și nu există semne de punctuație în interiorul genei. Experimentul a fost efectuat pe două gene fagice adiacente și a arătat, în plus, prezența semnelor de punctuație între gene.

6. Versatilitate.

Codul genetic este același pentru toate creaturile care trăiesc pe Pământ.

În 1979 s-a deschis Burrell ideal codul mitocondrial uman.

Definiție:

„Ideal” este codul genetic în care este îndeplinită regula de degenerescență a codului cvasi-dublu: dacă primele două nucleotide din două triplete coincid, iar a treia nucleotide aparțin aceleiași clase (ambele sunt purine sau ambele sunt pirimidine) , atunci aceste triplete codifică același aminoacid .

Există două excepții de la această regulă în codul generic. Ambele abateri de la codul ideal în universal se referă la punctele fundamentale: începutul și sfârșitul sintezei proteinelor:

Codul genetic al diferitelor organisme are câteva proprietăți comune:
1) Tripletate. Pentru a înregistra orice informație, inclusiv informații ereditare, se folosește un anumit cifru, al cărui element este o literă sau un simbol. Colecția de astfel de simboluri alcătuiește alfabetul. Mesajele individuale sunt scrise ca o combinație de caractere numite grupuri de coduri sau codoni. Este cunoscut un alfabet format din doar două caractere - acesta este codul Morse. În ADN există 4 litere - primele litere ale numelor bazelor azotate (A, G, T, C), ceea ce înseamnă că alfabetul genetic este format din doar 4 caractere. Ce este un grup de coduri sau, într-un cuvânt, un cod genetic? Sunt cunoscuți 20 de aminoacizi bazici, al căror conținut trebuie să fie scris în codul genetic, adică 4 litere trebuie să dea 20 de cuvinte de cod. Să presupunem că cuvântul este format dintr-un caracter, atunci vom obține doar 4 grupuri de coduri. Dacă cuvântul este format din două caractere, atunci vor exista doar 16 astfel de grupuri, iar acest lucru nu este suficient pentru a codifica 20 de aminoacizi. Prin urmare, trebuie să existe cel puțin 3 nucleotide în cuvântul de cod, care va da 64 (43) combinații. Acest număr de combinații triplete este suficient pentru a codifica toți aminoacizii. Astfel, codonul codului genetic este un triplet de nucleotide.
2) Degenerare (redundanță) - o proprietate a codului genetic constând, pe de o parte, în faptul că conține tripleți redundanți, adică sinonime, iar pe de altă parte, tripleți „fără sens”. Deoarece codul include 64 de combinații și doar 20 de aminoacizi sunt codificați, unii aminoacizi sunt codificați de mai multe triplete (arginina, serină, leucină - șase; valină, prolină, alanină, glicină, treonină - patru; izoleucină - trei; fenilalanină, tirozină, histidină, lizină, asparagină, glutamină, cisteină, acizi aspartic și glutamic - doi; metionină și triptofan - un triplet). Unele grupuri de coduri (UAA, UAG, UGA) nu poartă deloc o încărcare semantică, adică sunt tripleți „fără sens”. „Fără sens”, sau aiurea, codonii acționează ca terminatori de lanț - semne de punctuație în textul genetic - servesc ca semnal pentru sfârșitul sintezei lanțului proteic. O astfel de redundanță de cod este de mare importanță pentru creșterea fiabilității transmiterii informațiilor genetice.
3) Nesuprapunere. Tripleții de cod nu se suprapun niciodată, adică sunt întotdeauna difuzați împreună. Când citiți informații dintr-o moleculă de ADN, este imposibil să folosiți baza azotată a unui triplet în combinație cu bazele altui triplet.
4) Unicitatea. Nu există cazuri în care același triplet ar corespunde mai mult de un acid.
5) Absența caracterelor de separare în cadrul genei. Codul genetic este citit dintr-un anumit loc fără virgule.
6) Versatilitate. La diferite feluri organisme vii (viruși, bacterii, plante, ciuperci și animale), aceleași tripleți codifică aceiași aminoacizi.
7) Specificitatea speciei. Numărul și secvența bazelor azotate din lanțul ADN variază de la organism la organism.