Su quale caratteristica del codice genetico si basa l'affermazione? L'unicità del codice genetico si manifesta nel fatto che

Il codice genetico è solitamente inteso come un sistema di segni che indica la disposizione sequenziale dei composti nucleotidici nel DNA e nell'RNA, che corrisponde a un altro sistema di segni, che mostra la sequenza dei composti aminoacidici in una molecola proteica.

È importante!

Quando gli scienziati sono riusciti a studiare le proprietà codice genetico, la versatilità è stata riconosciuta come una delle principali. Sì, per quanto strano possa sembrare, tutto è unito da un codice genetico universale e comune. Si è formato in un lungo periodo di tempo e il processo si è concluso circa 3,5 miliardi di anni fa. Di conseguenza, nella struttura del codice si possono rintracciare tracce della sua evoluzione, dalla sua nascita ai giorni nostri.

Quando parliamo della sequenza di disposizione degli elementi nel codice genetico, intendiamo che è tutt'altro che caotico, ma rigorosamente un certo ordine. E questo determina in gran parte anche le proprietà del codice genetico. Ciò equivale alla disposizione delle lettere e delle sillabe nelle parole. Una volta che rompiamo il solito ordine, la maggior parte di ciò che leggiamo sulle pagine dei libri o dei giornali si trasformerà in ridicole parole incomprensibili.

Proprietà fondamentali del codice genetico

Di solito il codice contiene alcune informazioni crittografate in modo speciale. Per decifrare il codice, devi sapere caratteristiche distintive.

Quindi, le principali proprietà del codice genetico sono:

• triplicità;
• degenerazione o ridondanza;
• univocità;
• continuità;
• la versatilità già menzionata sopra.

Diamo un'occhiata più da vicino a ciascuna proprietà.

1. Triplice

Questo avviene quando tre composti nucleotidici formano una catena sequenziale all'interno di una molecola (cioè DNA o RNA). Di conseguenza, viene creato un composto tripletta o codifica uno degli amminoacidi, la sua posizione nella catena peptidica.

I codoni (sono anche parole in codice!) si distinguono per la sequenza delle connessioni e per la tipologia di quei composti azotati (nucleotidi) che ne fanno parte.

In genetica è consuetudine distinguere 64 tipi di codoni. Possono formare combinazioni di quattro tipi 3 nucleotidi ciascuno. Ciò equivale ad elevare il numero 4 alla terza potenza. Pertanto, è possibile la formazione di 64 combinazioni nucleotidiche.

2. Ridondanza del codice genetico

Questa proprietà si osserva quando sono necessari diversi codoni per crittografare un amminoacido, solitamente nell'intervallo 2-6. E solo il triptofano può essere codificato utilizzando una tripletta.

3. Inequivocabilità

È incluso nelle proprietà del codice genetico come indicatore di un'eredità genetica sana. Ad esempio, la tripletta GAA, che è al sesto posto nella catena, può dire ai medici del buono stato del sangue, dell'emoglobina normale. È lui che trasporta le informazioni sull'emoglobina, ed è anche codificato da esso. E se una persona ha l'anemia, uno dei nucleotidi viene sostituito da un'altra lettera del codice: U, che è un segnale della malattia.

4. Continuità

Quando si registra questa proprietà del codice genetico, è necessario ricordare che i codoni, come i collegamenti di una catena, non si trovano a distanza, ma in diretta prossimità, uno dopo l'altro nella catena dell'acido nucleico, e questa catena non è interrotta - non ha inizio né fine.

5. Versatilità

Non dovremmo mai dimenticare che tutto sulla Terra è unito da un codice genetico comune. E quindi, nei primati e negli esseri umani, negli insetti e negli uccelli, in un baobab centenario e in un filo d'erba appena emerso dal terreno, triplette simili sono codificate da aminoacidi simili.

È nei geni che sono contenute le informazioni di base sulle proprietà di un particolare organismo, una sorta di programma che l'organismo eredita da coloro che hanno vissuto prima e che esiste come codice genetico.

In ogni cellula e organismo, tutte le caratteristiche anatomiche, morfologiche e funzionali sono determinate dalla struttura delle proteine ​​che le compongono. Proprietà ereditaria Il corpo è in grado di sintetizzare alcune proteine. Gli amminoacidi si trovano in una catena polipeptidica, da cui dipendono le caratteristiche biologiche.
Ogni cellula ha la propria sequenza di nucleotidi nella catena polinucleotidica del DNA. Questo è il codice genetico del DNA. Attraverso di esso vengono registrate informazioni sulla sintesi di alcune proteine. Su cosa sia il codice genetico, sulle sue proprietà e informazioni geneticheè discusso in questo articolo.

Un po' di storia

L'idea che possa esistere un codice genetico fu formulata da J. Gamow e A. Down a metà del XX secolo. Hanno descritto che la sequenza nucleotidica responsabile della sintesi di un particolare amminoacido contiene almeno tre unità. Successivamente hanno dimostrato il numero esatto di tre nucleotidi (questa è un'unità di codice genetico), chiamato tripletta o codone. Ci sono sessantaquattro nucleotidi in totale, perché la molecola acida in cui si trova l'RNA è costituita da quattro diversi residui nucleotidici.

Cos'è il codice genetico

Il metodo di codifica della sequenza di proteine ​​​​amminoacidiche dovuta alla sequenza di nucleotidi è caratteristico di tutte le cellule e gli organismi viventi. Questo è ciò che è il codice genetico.
Nel DNA ci sono quattro nucleotidi:

• adenina - A;
• guanina - G;
• citosina - C;
• timina - T.

Sono indicati con lettere maiuscole latine o (nella letteratura in lingua russa) lettere russe.
Anche l'RNA contiene quattro nucleotidi, ma uno di essi è diverso dal DNA:

• adenina - A;
• guanina - G;
• citosina - C;
• uracile – U.

Tutti i nucleotidi sono disposti in catene, con il DNA a doppia elica e l'RNA a singola elica.
Le proteine ​​​​sono costruite su venti aminoacidi, dove, situati in una certa sequenza, ne determinano le proprietà biologiche.

Proprietà del codice genetico

Triplice. Un'unità del codice genetico è composta da tre lettere, è tripletta. Ciò significa che i venti amminoacidi esistenti sono codificati da tre nucleotidi specifici chiamati codoni o trilpet. Esistono sessantaquattro combinazioni che possono essere create da quattro nucleotidi. Questa quantità è più che sufficiente per codificare venti aminoacidi.
Degenerazione. Ogni amminoacido corrisponde a più di un codone, ad eccezione della metionina e del triptofano.
Inequivocabilità. Un codone codifica per un amminoacido. Ad esempio, nel gene persona sana con le informazioni sul bersaglio beta dell'emoglobina, la tripletta di GAG e GAA codifica A in tutti coloro che soffrono di anemia falciforme, un nucleotide viene modificato.
Collinearità. La sequenza degli amminoacidi corrisponde sempre alla sequenza dei nucleotidi contenuti nel gene.
Il codice genetico è continuo e compatto, il che significa che non presenta segni di punteggiatura. Cioè, a partire da un certo codone, avviene la lettura continua. Ad esempio, AUGGGUGTSUAUAUGUG verrà letto come: AUG, GUG, TSUU, AAU, GUG. Ma non AUG, UGG e così via o altro.
Versatilità. È lo stesso per assolutamente tutti gli organismi terrestri, dagli esseri umani ai pesci, ai funghi e ai batteri.

Tavolo

Non tutti gli aminoacidi disponibili sono inclusi nella tabella presentata. Idrossiprolina, idrossilisina, fosfoserina, derivati ​​iodio della tirosina, cistina e alcuni altri sono assenti, poiché sono derivati ​​​​di altri amminoacidi codificati dall'm-RNA e formati dopo la modifica delle proteine ​​​​come risultato della traduzione.
Dalle proprietà del codice genetico è noto che un codone è in grado di codificare un amminoacido. L'eccezione è l'esecutore funzioni aggiuntive e codificando valina e metionina, il codice genetico. L'mRNA, trovandosi all'inizio del codone, attacca il t-RNA, che trasporta il formilmetione. Al termine della sintesi si stacca e porta con sé il residuo formilico trasformandosi in un residuo di metionina. Pertanto, i codoni di cui sopra sono gli iniziatori della sintesi della catena polipeptidica. Se non sono all'inizio, non sono diversi dagli altri.

Informazioni genetiche

Questo concetto indica un programma di proprietà tramandato dagli antenati. È incorporato nell'ereditarietà come codice genetico.
Il codice genetico viene realizzato durante la sintesi proteica:

• RNA messaggero;
• rRNA ribosomiale.

Le informazioni vengono trasmesse attraverso la comunicazione diretta (DNA-RNA-proteina) e la comunicazione inversa (mezzo-proteina-DNA).
Gli organismi possono riceverlo, immagazzinarlo, trasmetterlo e utilizzarlo nel modo più efficace.
Trasmesse per eredità, le informazioni determinano lo sviluppo di un particolare organismo. Ma a causa dell'interazione con l'ambiente, la reazione di quest'ultimo è distorta, a causa della quale si verificano evoluzione e sviluppo. In questo modo viene introdotto nel corpo nuova informazione.

Modelli di calcolo biologia molecolare e la scoperta del codice genetico ha illustrato la necessità di combinare la genetica con la teoria di Darwin, sulla base della quale è emersa una teoria sintetica dell'evoluzione: la biologia non classica.
L'eredità, la variazione e la selezione naturale di Darwin sono integrate dalla selezione geneticamente determinata. L'evoluzione si realizza a livello genetico attraverso mutazioni casuali e eredità dei tratti più preziosi a cui sono più adatti ambiente.

Decodificare il codice umano

Negli anni Novanta è stato lanciato il Progetto Genoma Umano, grazie al quale negli anni 2000 sono stati scoperti frammenti di genoma contenenti il ​​99,99% dei geni umani. I frammenti che non sono coinvolti nella sintesi proteica e non sono codificati rimangono sconosciuti. Il loro ruolo per ora resta sconosciuto.

Scoperto l'ultima volta nel 2006, il cromosoma 1 è il più lungo del genoma. Più di trecentocinquanta malattie, compreso il cancro, compaiono come risultato di disturbi e mutazioni in esso.

Il ruolo di tali studi non può essere sopravvalutato. Quando hanno scoperto qual è il codice genetico, è diventato noto in base a quali modelli di sviluppo si verificano, come si formano la struttura morfologica, la psiche, la predisposizione a determinate malattie, il metabolismo e i difetti degli individui.

CODICE GENETICO, sistema di registrazione informazioni ereditarie sotto forma di una sequenza di basi nucleotidiche nelle molecole di DNA (in alcuni virus - RNA), che determina la struttura primaria (posizione dei residui di aminoacidi) nelle molecole proteiche (polipeptidi). Il problema del codice genetico è stato formulato dopo la dimostrazione ruolo genetico DNA (microbiologi americani O. Avery, K. McLeod, M. McCarthy, 1944) e decifrandone la struttura (J. Watson, F. Crick, 1953), dopo aver stabilito che i geni determinano la struttura e le funzioni degli enzimi (il “principio” un gene - un enzima” di J. Beadle e E. Tatema, 1941) e che esiste una dipendenza della struttura spaziale e dell'attività di una proteina dalla sua struttura primaria (F. Sanger, 1955). La domanda è come si realizzano le combinazioni di 4 basi acidi nucleici determinare l'alternanza di 20 residui amminoacidici comuni nei polipeptidi, stabilita per la prima volta da G. Gamow nel 1954.

Sulla base di un esperimento in cui studiarono le interazioni di inserzioni e delezioni di una coppia di nucleotidi, in uno dei geni del batteriofago T4, F. Crick e altri scienziati nel 1961 determinarono proprietà generali codice genetico: tripletta, cioè ogni residuo amminoacidico della catena polipeptidica corrisponde a un insieme di tre basi (tripletta, o codone) nel DNA del gene; i codoni all'interno di un gene vengono letti da un punto fisso, in una direzione e “senza virgole”, cioè i codoni non sono separati da alcun segno l'uno dall'altro; degenerazione o ridondanza: lo stesso residuo amminoacidico può essere codificato da diversi codoni (codoni sinonimi). Gli autori presuppongono che i codoni non si sovrappongano (ogni base appartiene a un solo codone). Lo studio diretto della capacità di codifica delle triplette è stato continuato utilizzando un sistema di sintesi proteica privo di cellule sotto il controllo di sintesi RNA messaggero(mRNA). Nel 1965, il codice genetico fu completamente decifrato nei lavori di S. Ochoa, M. Nirenberg e H. G. Korana. Svelare il segreto del codice genetico è stato uno dei risultati incredibili biologia nel XX secolo.

L'implementazione del codice genetico in una cellula avviene durante due processi della matrice: trascrizione e traduzione. Il mediatore tra il gene e la proteina è l'mRNA, che si forma durante la trascrizione su uno dei filamenti di DNA. In questo caso, la sequenza delle basi del DNA, portando informazioni la struttura primaria della proteina viene “riscritta” come una sequenza di basi di mRNA. Quindi, durante la traduzione sui ribosomi, la sequenza nucleotidica dell'mRNA viene letta dagli RNA di trasferimento (tRNA). Questi ultimi hanno un'estremità accettore, alla quale è attaccato un residuo amminoacidico, e un'estremità adattatrice, o tripletta anticodone, che riconosce il corrispondente codone dell'mRNA. L'interazione di un codone e di un anti-codone avviene sulla base dell'accoppiamento di basi complementari: Adenina (A) - Uracile (U), Guanina (G) - Citosina (C); in questo caso la sequenza basi dell'mRNA viene tradotta nella sequenza aminoacidica della proteina sintetizzata. Vari organismi Usano diversi codoni sinonimi con frequenze diverse per lo stesso amminoacido. La lettura dell'mRNA che codifica la catena polipeptidica inizia (inizia) con il codone AUG corrispondente all'amminoacido metionina. Meno comunemente, nei procarioti, i codoni di inizio sono GUG (valina), UUG (leucina), AUU (isoleucina) e negli eucarioti - UUG (leucina), AUA (isoleucina), ACG (treonina), CUG (leucina). Questo imposta il cosiddetto frame, o fase, di lettura durante la traduzione, cioè l'intera sequenza nucleotidica dell'mRNA viene letta tripletta per tripletta di tRNA finché uno qualsiasi dei tre codoni terminatori, spesso chiamati codoni di stop, non viene incontrato l'mRNA: UAA, UAG, UGA (tabella). La lettura di queste triplette porta al completamento della sintesi della catena polipeptidica.

I codoni AUG e stop compaiono rispettivamente all'inizio e alla fine delle regioni dei polipeptidi che codificano l'mRNA.

Il codice genetico è quasi universale. Ciò significa che ci sono leggere variazioni nel significato di alcuni codoni tra oggetti, e questo vale soprattutto per i codoni terminatori, che possono essere significativi; per esempio, nei mitocondri di alcuni eucarioti e micoplasmi, l'UGA codifica il triptofano. Inoltre, in alcuni mRNA di batteri ed eucarioti, l'UGA codifica un amminoacido insolito: la selenocisteina e l'UAG in uno degli archeobatteri: la pirrolisina.

Esiste un punto di vista secondo cui il codice genetico è nato per caso (l'ipotesi del “caso congelato”). È più probabile che si sia evoluto. Questa ipotesi è supportata dall'esistenza di una versione più semplice e, apparentemente, più antica del codice, che viene letto nei mitocondri secondo la regola del “due su tre”, quando l'amminoacido è determinato solo da due delle tre basi nella tripletta.

Lett.: Crick F. N. a. O. Natura generale del codice genetico delle proteine ​​// Natura. 1961.vol. 192; Il codice genetico. New York, 1966; Ichas M. Codice biologico. M., 1971; Inge-Vechtomov S.G. Come viene letto il codice genetico: regole ed eccezioni // Scienze naturali moderne. M., 2000. T. 8; Ratner V. A. Codice genetico come sistema // Diario educativo di Soros. 2000. T. 6. N. 3.

S. G. Inge-Vechtomov.

Il codice genetico, espresso in codoni, è un sistema per codificare le informazioni sulla struttura delle proteine, inerenti a tutti gli organismi viventi del pianeta. Ci è voluto un decennio per decifrarlo, ma la scienza ha capito che esisteva da quasi un secolo. Sono importanti l’universalità, la specificità, l’unidirezionalità e soprattutto la degenerazione del codice genetico significato biologico.

Storia delle scoperte

Il problema della codifica è sempre stato fondamentale in biologia. La scienza si è spostata piuttosto lentamente verso la struttura a matrice del codice genetico. Dalla scoperta della struttura a doppia elica del DNA da parte di J. Watson e F. Crick nel 1953, iniziò la fase di svelamento della struttura stessa del codice, che suscitò la fede nella grandezza della natura. La struttura lineare delle proteine ​​e la struttura stessa del DNA implicavano la presenza di un codice genetico come corrispondenza tra due testi, scritti però utilizzando diversi alfabeti. E se l'alfabeto delle proteine ​​​​era noto, i segni del DNA diventavano oggetto di studio da parte di biologi, fisici e matematici.

Non ha senso descrivere tutti i passaggi per risolvere questo enigma. Un esperimento diretto che ha dimostrato e confermato che esiste una corrispondenza chiara e coerente tra i codoni del DNA e gli aminoacidi delle proteine ​​è stato effettuato nel 1964 da C. Janowski e S. Brenner. E poi - il periodo di decifrazione del codice genetico in vitro (in una provetta) utilizzando tecniche di sintesi proteica in strutture prive di cellule.

Il codice completamente decifrato dell'E. Coli fu reso pubblico nel 1966 in un simposio di biologi a Cold Spring Harbor (USA). Poi è stata scoperta la ridondanza (degenerazione) del codice genetico. Ciò che ciò significa è spiegato in modo molto semplice.

La decodifica continua

L'ottenimento dei dati sulla decifrazione del codice ereditario è stato uno degli eventi più significativi del secolo scorso. Oggi la scienza continua a studiare in modo approfondito i meccanismi delle codifiche molecolari, le sue caratteristiche sistemiche e l'eccesso di segni, che esprimono la proprietà di degenerazione del codice genetico. Un ramo di studio separato è l'emergere e l'evoluzione del sistema di codifica del materiale ereditario. La prova della connessione tra polinucleotidi (DNA) e polipeptidi (proteine) ha dato impulso allo sviluppo della biologia molecolare. E questo, a sua volta, alla biotecnologia, alla bioingegneria, alle scoperte nel campo della selezione e della coltivazione delle piante.

Dogmi e regole

Il dogma principale della biologia molecolare è che l'informazione viene trasferita dal DNA all'RNA messaggero e poi da esso alle proteine. Nella direzione opposta è possibile il trasferimento dall'RNA al DNA e dall'RNA all'altro RNA.

Ma la matrice o base resta sempre il DNA. E tutte le altre caratteristiche fondamentali della trasmissione dell'informazione riflettono questa natura matriciale della trasmissione. Cioè la trasmissione attraverso la sintesi di altre molecole sulla matrice, che diventerà la struttura per la riproduzione delle informazioni ereditarie.

Codice genetico

La codifica lineare della struttura delle molecole proteiche viene effettuata utilizzando codoni complementari (triplette) di nucleotidi, di cui ce ne sono solo 4 (adeina, guanina, citosina, timina (uracile)), che porta spontaneamente alla formazione di un'altra catena di nucleotidi . Lo stesso numero e la complementarità chimica dei nucleotidi è la condizione principale per tale sintesi. Ma quando si forma una molecola proteica, non esiste alcuna corrispondenza qualitativa tra la quantità e la qualità dei monomeri (i nucleotidi del DNA sono amminoacidi proteici). Questo è il codice ereditario naturale - un sistema per registrare la sequenza di aminoacidi in una proteina in una sequenza di nucleotidi (codoni).

Il codice genetico ha diverse proprietà:

• Triplice.
• Inequivocabilità.
• Direzionalità.
• Non sovrapposti.
• Ridondanza (degenerazione) del codice genetico.
• Versatilità.

Diamo breve descrizione, concentrandosi sul significato biologico.

Triplice, continuità e presenza di segnali di stop

Ciascuno dei 61 aminoacidi corrisponde ad una tripletta sensoriale (tripletta) di nucleotidi. Tre triplette non trasportano informazioni sugli amminoacidi e sono codoni di stop. Ogni nucleotide della catena fa parte di una tripletta e non esiste da solo. Alla fine e all'inizio della catena di nucleotidi responsabili di una proteina si trovano i codoni di stop. Avviano o arrestano la traduzione (la sintesi di una molecola proteica).

Specificità, non sovrapposizione e unidirezionalità

Ciascun codone (tripletto) codifica per un solo amminoacido. Ogni tripletta è indipendente dalla vicina e non si sovrappone. Un nucleotide può essere incluso in una sola tripletta della catena. La sintesi proteica avviene sempre in una sola direzione, che è regolata dai codoni di stop.

Ridondanza del codice genetico

Ciascuna tripletta di nucleotidi codifica per un amminoacido. Ci sono 64 nucleotidi in totale, di cui 61 codificano aminoacidi (codoni senso) e tre sono senza senso, cioè non codificano un amminoacido (codoni stop). La ridondanza (degenerazione) del codice genetico sta nel fatto che in ciascuna tripletta possono essere effettuate sostituzioni: radicali (portano alla sostituzione di un amminoacido) e conservatrici (non cambiano la classe dell'amminoacido). È facile calcolare che se si possono fare 9 sostituzioni in una tripletta (posizioni 1, 2 e 3), ogni nucleotide può essere sostituito da 4 - 1 = 3 altre opzioni, quindi totale possibili opzioni le sostituzioni nucleotidiche saranno 61 per 9 = 549.

La degenerazione del codice genetico si manifesta nel fatto che 549 varianti sono molte di più di quelle necessarie per codificare le informazioni su 21 aminoacidi. Inoltre, su 549 varianti, 23 sostituzioni porteranno alla formazione di codoni di stop, 134 + 230 sostituzioni sono conservative e 162 sostituzioni sono radicali.

Regola di degenerazione ed esclusione

Se due codoni hanno due primi nucleotidi identici e quelli rimanenti sono rappresentati da nucleotidi della stessa classe (purina o pirimidina), allora trasportano informazioni sullo stesso amminoacido. Questa è la regola della degenerazione o ridondanza del codice genetico. Due eccezioni sono AUA e UGA: la prima codifica la metionina, anche se dovrebbe essere isoleucina, e la seconda è un codone di stop, anche se dovrebbe codificare il triptofano.

Il significato di degenerazione e universalità

Sono queste due proprietà del codice genetico che hanno il maggiore significato biologico. Tutte le proprietà sopra elencate sono caratteristiche dell'informazione ereditaria di tutte le forme di organismi viventi sul nostro pianeta.

La degenerazione del codice genetico ha un significato adattivo, come la duplicazione multipla del codice per un amminoacido. Inoltre, ciò significa una diminuzione del significato (degenerazione) del terzo nucleotide nel codone. Questa opzione riduce al minimo il danno mutazionale nel DNA, che porterà a gravi violazioni nella struttura proteica. Questo meccanismo di difesa organismi viventi sul pianeta.

Ministero dell'Istruzione e della Scienza Federazione Russa Agenzia federale di istruzione

Stato Istituto d'Istruzione più alto formazione professionale"Stato dell'Altai Università Tecnica loro. I.I. Polzunov"

Dipartimento di Scienze Naturali e Analisi dei Sistemi

Abstract sul tema "Codice genetico"

1. Il concetto di codice genetico

3. Informazioni genetiche

Bibliografia

1. Il concetto di codice genetico

Codice genetico - caratteristico degli organismi viventi un sistema registrazione delle informazioni ereditarie nelle molecole di acido nucleico sotto forma di una sequenza di nucleotidi. Ogni nucleotide è indicato con una lettera maiuscola, che inizia il nome della base azotata compresa nella sua composizione: - A (A) adenina; - G(G) guanina; - Citosina C(C); - T (T) timina (nel DNA) o U (U) uracile (nell'mRNA).

L'implementazione del codice genetico in una cellula avviene in due fasi: trascrizione e traduzione.

Il primo di essi si verifica nel nucleo; consiste nella sintesi di molecole di mRNA nelle corrispondenti sezioni del DNA. In questo caso, la sequenza nucleotidica del DNA viene “riscritta” nella sequenza nucleotidica dell’RNA. La seconda fase avviene nel citoplasma, sui ribosomi; in questo caso la sequenza di nucleotidi dell'mRNA viene tradotta nella sequenza di aminoacidi della proteina: questa fase avviene con la partecipazione dell'RNA di trasferimento (tRNA) e dei corrispondenti enzimi.

2. Proprietà del codice genetico

1. Triplice

Ogni amminoacido è codificato da una sequenza di 3 nucleotidi.

Una tripletta o codone è una sequenza di tre nucleotidi che codificano un amminoacido.

Il codice non può essere monoplet, poiché 4 (il numero di diversi nucleotidi nel DNA) è inferiore a 20. Il codice non può essere doppietto, perché 16 (il numero di combinazioni e permutazioni di 4 nucleotidi di 2) è inferiore a 20. Il codice può essere tripletta, perché 64 (il numero di combinazioni e permutazioni da 4 a 3) è superiore a 20.

2. Degenerazione.

Tutti gli amminoacidi, ad eccezione della metionina e del triptofano, sono codificati da più di una tripletta: 2 amminoacidi di 1 tripletta = 2 9 amminoacidi di 2 triplette = 18 1 amminoacido di 3 triplette = 3 5 amminoacidi di 4 triplette = 20 3 aminoacidi di 6 triplette = 18 Un totale di 61 triplette codificano 20 aminoacidi.

3. Presenza di segni di punteggiatura intergenici.

Un gene è una sezione di DNA che codifica per una catena polipeptidica o una molecola di tRNA, rRNA o sRNA.

I geni tRNA, rRNA e sRNA non codificano per proteine.

Alla fine di ciascun gene che codifica per un polipeptide c'è almeno uno dei 3 codoni di stop, o segnali di stop: UAA, UAG, UGA. Interrompono la trasmissione.

Convenzionalmente ai segni di interpunzione appartiene anche il codone AUG, il primo dopo la sequenza iniziale. Funziona come una lettera maiuscola. In questa posizione codifica la formilmetionina (nei procarioti).

4. Inequivocabilità.

Ciascuna tripletta codifica per un solo amminoacido o è un terminatore della traduzione.

L'eccezione è il codone AUG. Nei procarioti codifica nella prima posizione (lettera maiuscola) la formilmetionina, nelle altre posizioni codifica la metionina.

5. Compattezza o assenza di segni di punteggiatura intragenici.

All'interno di un gene, ciascun nucleotide fa parte di un codone significativo.

Nel 1961 Seymour Benzer e Francis Crick hanno dimostrato sperimentalmente la natura tripletta del codice e la sua compattezza.

L'essenza dell'esperimento: mutazione “+” - inserimento di un nucleotide. Mutazione "-" - perdita di un nucleotide. Una singola mutazione "+" o "-" all'inizio di un gene rovina l'intero gene. Anche una doppia mutazione "+" o "-" rovina l'intero gene. Una tripla mutazione “+” o “-” all’inizio di un gene ne rovina solo una parte. Una mutazione quadrupla “+” o “-” rovina nuovamente l’intero gene.

L'esperimento dimostra che il codice è tripletto e non ci sono segni di punteggiatura all'interno del gene. L'esperimento è stato condotto su due geni fagici adiacenti e ha mostrato, inoltre, la presenza di segni di punteggiatura tra i geni.

3. Informazioni genetiche

L'informazione genetica è un programma delle proprietà di un organismo, ricevuto dagli antenati e incorporato nelle strutture ereditarie sotto forma di codice genetico.

Si presume che la formazione dell'informazione genetica abbia seguito il seguente schema: processi geochimici - formazione dei minerali - catalisi evolutiva (autocatalisi).

È possibile che i primi geni primitivi fossero cristalli di argilla microcristallina, e ogni nuovo strato di argilla è costruito secondo le caratteristiche strutturali del precedente, come se ricevesse da esso informazioni sulla struttura.

L'implementazione dell'informazione genetica avviene nel processo di sintesi delle molecole proteiche utilizzando tre RNA: RNA messaggero (mRNA), RNA di trasporto (tRNA) e RNA ribosomiale (rRNA). Il processo di trasferimento dell'informazione avviene: - attraverso un canale di comunicazione diretto: DNA - RNA - proteine; e - attraverso il canale feedback: ambiente - proteine ​​- DNA.

Gli organismi viventi sono in grado di ricevere, immagazzinare e trasmettere informazioni. Inoltre, gli organismi viventi hanno un desiderio innato di utilizzare le informazioni ricevute su se stessi e sul mondo che li circonda nel modo più efficiente possibile. Le informazioni ereditarie racchiuse nei geni e necessarie affinché un organismo vivente possa esistere, svilupparsi e riprodursi vengono trasmesse da ciascun individuo ai suoi discendenti. Queste informazioni determinano la direzione dello sviluppo dell'organismo e, nel processo di interazione con l'ambiente, la reazione al suo individuo può essere distorta, garantendo così l'evoluzione dello sviluppo dei discendenti. Nel processo di evoluzione di un organismo vivente, nuove informazioni sorgono e vengono ricordate, compreso il valore delle informazioni che aumenta.

Durante l'implementazione delle informazioni ereditarie in determinate condizioni ambiente esterno si forma il fenotipo degli organismi di una determinata specie biologica.

Le informazioni genetiche determinano la struttura morfologica, la crescita, lo sviluppo, il metabolismo, la struttura mentale, la predisposizione alle malattie e ai difetti genetici del corpo.

Molti scienziati, sottolineando giustamente il ruolo dell'informazione nella formazione e nell'evoluzione degli esseri viventi, hanno notato questa circostanza come uno dei principali criteri di vita. Quindi, V.I. Karagodin ritiene: "La vita è una tale forma di esistenza delle informazioni e delle strutture da esse codificate, che garantisce la riproduzione di queste informazioni in condizioni ambientali adeguate". La connessione tra informazione e vita è notata anche da A.A. Lyapunov: “La vita è uno stato della materia altamente ordinato che utilizza le informazioni codificate dagli stati delle singole molecole per sviluppare reazioni persistenti”. Il nostro famoso astrofisico N.S. Kardashev sottolinea anche la componente informativa della vita: “La vita nasce grazie alla possibilità di sintetizzare un tipo speciale di molecole capaci di ricordare e utilizzare inizialmente le più semplici informazioni sull'ambiente e sulla propria struttura, che usano per l'autoconservazione, per la riproduzione e, cosa più importante per noi, per ottenere di più Di più informazioni." L'ecologo F. Tipler attira l'attenzione su questa capacità degli organismi viventi di preservare e trasmettere informazioni nel suo libro "Fisica dell'immortalità": "Definisco la vita come una sorta di informazione codificata che viene preservata dalla selezione naturale". ritiene che se è così, allora il sistema di informazione sulla vita è eterno, infinito e immortale.

La scoperta del codice genetico e la fissazione delle leggi della biologia molecolare hanno mostrato la necessità di combinare la genetica moderna e la teoria darwiniana dell'evoluzione. Così è nato un nuovo paradigma biologico: la teoria sintetica dell'evoluzione (STE), che può già essere considerata una biologia non classica.

Le idee di base dell'evoluzione di Darwin con la sua triade - ereditarietà, variabilità, selezione naturale - nella comprensione moderna dell'evoluzione del mondo vivente sono integrate dalle idee non solo della selezione naturale, ma di una selezione determinata geneticamente. L'inizio dello sviluppo dell'evoluzione sintetica o generale può essere considerato opera di S.S. Chetverikov sulla genetica delle popolazioni, in cui è stato dimostrato che non sono le caratteristiche individuali e gli individui ad essere soggetti a selezione, ma il genotipo dell'intera popolazione, ma essa viene effettuata attraverso le caratteristiche fenotipiche dei singoli individui. Ciò fa sì che cambiamenti benefici si diffondano in tutta la popolazione. Pertanto, il meccanismo dell'evoluzione si realizza sia attraverso mutazioni casuali a livello genetico, sia attraverso l'eredità dei tratti più preziosi (il valore dell'informazione!), che determinano l'adattamento dei tratti mutazionali all'ambiente, fornendo la prole più vitale.

Cambiamenti climatici stagionali, vari naturali o disastri causati dall’uomo da un lato, portano ad un cambiamento nella frequenza di ripetizione dei geni nelle popolazioni e, di conseguenza, ad una diminuzione della variabilità ereditaria. Questo processo è talvolta chiamato deriva genetica. D'altra parte, ai cambiamenti nella concentrazione di varie mutazioni e alla diminuzione della diversità dei genotipi contenuti nella popolazione, che possono portare a cambiamenti nella direzione e nell'intensità della selezione.

4. Decodifica del codice genetico umano

Nel maggio 2006, gli scienziati che lavoravano per decifrare il genoma umano hanno pubblicato una mappa genetica completa del cromosoma 1, che era l'ultimo cromosoma umano non completamente sequenziato.

Una mappa genetica umana preliminare è stata pubblicata nel 2003, segnando il completamento formale del Progetto Genoma Umano. Nel suo ambito sono stati sequenziati frammenti di genoma contenenti il ​​99% dei geni umani. L'accuratezza dell'identificazione del gene è stata del 99,99%. Tuttavia, al termine del progetto, solo quattro dei 24 cromosomi erano stati completamente sequenziati. Il fatto è che oltre ai geni, i cromosomi contengono frammenti che non codificano alcuna caratteristica e non sono coinvolti nella sintesi proteica. Il ruolo che questi frammenti svolgono nella vita del corpo rimane sconosciuto, ma sempre più ricercatori sono inclini a credere che il loro studio richieda la massima attenzione.