Codice genetico. Proprietà fondamentali del codice genetico e loro significato

Il codice genetico è una crittografia speciale delle informazioni ereditarie mediante molecole. Sulla base di ciò, i geni controllano adeguatamente la sintesi di proteine ​​ed enzimi nel corpo, determinando così il metabolismo. A loro volta, la struttura delle singole proteine ​​e le loro funzioni sono determinate dalla posizione e dalla composizione degli amminoacidi, le unità strutturali della molecola proteica.

A metà del secolo scorso furono identificati i geni che costituiscono sezioni separate (abbreviati in DNA). Le unità nucleotidiche formano una caratteristica doppia catena, assemblata a forma di elica.

Gli scienziati hanno trovato una connessione tra i geni e la struttura chimica delle singole proteine, la cui essenza è che l'ordine strutturale degli amminoacidi nelle molecole proteiche corrisponde pienamente all'ordine dei nucleotidi nel gene. Dopo aver stabilito questa connessione, gli scienziati hanno deciso di decifrare il codice genetico, ad es. stabilire leggi di corrispondenza tra gli ordini strutturali dei nucleotidi nel DNA e degli amminoacidi nelle proteine.

Esistono solo quattro tipi di nucleotidi:

1) A - adenile;

2) G - guanile;

3) T - timidile;

4) C - citidile.

Le proteine ​​contengono venti tipi di aminoacidi basici. Con trascrizione codice genetico le difficoltà sono sorte perché ci sono molti meno nucleotidi che aminoacidi. Per risolvere questo problema, è stato proposto che gli amminoacidi siano codificati da varie combinazioni di tre nucleotidi (il cosiddetto codone o tripletta).

Inoltre, era necessario spiegare esattamente come si trovano le triplette lungo il gene. Sono così sorti tre gruppi principali di teorie:

1) le terzine si susseguono continuamente, cioè formare un codice continuo;

2) le terzine sono disposte con sezioni alternate “prive di significato”, cioè nel codice si formano le cosiddette “virgole” e “commi”;

3) le terzine possono sovrapporsi, cioè la fine della prima terzina può costituire l'inizio della successiva.

Attualmente viene utilizzata principalmente la teoria della continuità del codice.

Codice genetico e sue proprietà

1) Il codice è tripletta: consiste in combinazioni arbitrarie di tre nucleotidi che formano codoni.

2) Il codice genetico è ridondante: le sue triplette. Un amminoacido può essere codificato da diversi codoni, poiché, secondo i calcoli matematici, ci sono tre volte più codoni degli amminoacidi. Alcuni codoni svolgono specifiche funzioni di terminazione: alcuni possono essere “segnali di stop” che programmano la fine della produzione di una catena di aminoacidi, mentre altri possono indicare l'inizio della lettura del codice.

3) Il codice genetico non è ambiguo: ogni codone può corrispondere a un solo amminoacido.

4) Il codice genetico è collineare, cioè la sequenza nucleotidica e la sequenza amminoacidica corrispondono chiaramente tra loro.

5) Il codice è scritto in modo continuo e compatto; non contiene nucleotidi “privi di significato”. Inizia con una tripletta specifica, che viene sostituita da quella successiva senza interruzione e termina con un codone di stop.

6) Il codice genetico è universale: i geni di qualsiasi organismo codificano le informazioni sulle proteine ​​esattamente allo stesso modo. Ciò non dipende dal livello di complessità dell'organizzazione dell'organismo o dalla sua posizione sistemica.

Scienza moderna suggerisce che il codice genetico derivi direttamente durante la generazione di un nuovo organismo dalla materia ossea. Cambiamenti casuali e processi evolutivi rendono possibile qualsiasi variante del codice, ad es. gli amminoacidi possono essere riorganizzati in qualsiasi ordine. Perché questo particolare tipo di codice è sopravvissuto durante l'evoluzione, perché il codice è universale e ha una struttura simile? Quanto più la scienza apprende sul fenomeno del codice genetico, tanto più emergono nuovi misteri.

Funzioni genetiche del DNA sono che garantisce l'immagazzinamento, la trasmissione e l'implementazione dell'informazione ereditaria, che è l'informazione sulla struttura primaria delle proteine ​​(cioè la loro composizione aminoacidica). La connessione tra DNA e sintesi proteica fu prevista dai biochimici J. Beadle ed E. Tatum nel 1944 quando studiarono il meccanismo delle mutazioni nella muffa Neurospora. Le informazioni vengono registrate come una sequenza specifica di basi azotate in una molecola di DNA utilizzando un codice genetico. La decifrazione del codice genetico è considerata una delle grandi scoperte delle scienze naturali del XX secolo. ed è equiparato in importanza alla scoperta dell'energia nucleare in fisica. Il successo in quest'area è associato al nome dello scienziato americano M. Nirenberg, nel cui laboratorio è stato decifrato il primo codone, YYY. Tuttavia, l'intero processo di decrittazione ha richiesto più di 10 anni, e molti scienziati famosi lo hanno fatto paesi diversi, e non solo biologi, ma anche fisici, matematici e cibernetici. Un contributo decisivo allo sviluppo del meccanismo per la registrazione delle informazioni genetiche è stato dato da G. Gamow, che per primo ha suggerito che un codone sia costituito da tre nucleotidi. Grazie agli sforzi congiunti degli scienziati, è stato dato caratteristiche complete codice genetico.

Le lettere nel cerchio interno sono basi nella prima posizione nel codone, le lettere nel secondo cerchio lo sono
le basi sono in 2a posizione e le lettere fuori dal secondo cerchio sono le basi in 3a posizione.
Nell'ultimo cerchio ci sono i nomi abbreviati degli aminoacidi. NP - non polare,
P - residui di amminoacidi polari.

Le principali proprietà del codice genetico sono: triplicità, degenerazione E non sovrapposte. Tripletta significa che una sequenza di tre basi determina l'inclusione di un amminoacido specifico in una molecola proteica (ad esempio AUG - metionina). La degenerazione del codice è che lo stesso amminoacido può essere codificato da due o più codoni. La non sovrapposizione significa che la stessa base non può apparire in due codoni adiacenti.

È stato stabilito che il codice lo è universale, cioè. Il principio di registrazione delle informazioni genetiche è lo stesso in tutti gli organismi.

Le triplette che codificano per lo stesso amminoacido sono chiamate codoni sinonimi. Di solito hanno le stesse basi in 1a e 2a posizione e differiscono solo nella terza base. Ad esempio, l'inclusione dell'amminoacido alanina in una molecola proteica è codificata da codoni sinonimi nella molecola di RNA: GCA, GCC, GCG, GCY. Il codice genetico contiene tre triplette non codificanti (codoni senza senso - UAG, UGA, UAA), che svolgono il ruolo di segnali di stop nel processo di lettura delle informazioni.

È stato stabilito che l'universalità del codice genetico non è assoluta. Pur mantenendo il principio di codifica comune a tutti gli organismi e le caratteristiche del codice, in alcuni casi si osserva un cambiamento nel carico semantico delle singole parole del codice. Questo fenomeno era chiamato ambiguità del codice genetico e veniva chiamato il codice stesso quasi universale.

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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, nella prima posizione (lettera maiuscola) codifica la formilmetionina, in qualsiasi altra posizione 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 di 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, nasce e viene ricordato. nuova informazione, anche per lui il valore dell'informazione aumenta.

Durante l'implementazione delle informazioni ereditarie in determinate condizioni ambientali, 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 informazioni più semplici sulla vita. ambiente e la propria struttura, che usano per l'autoconservazione, per la riproduzione e, cosa particolarmente 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.

Il codice genetico è un modo per codificare la sequenza di amminoacidi in una molecola proteica utilizzando la sequenza di nucleotidi in una molecola di acido nucleico. Le proprietà del codice genetico derivano dalle caratteristiche di questa codifica.

Ogni amminoacido proteico è abbinato a tre nucleotidi consecutivi di acido nucleico: tripletta, O codone. Ogni nucleotide può contenere una delle quattro basi azotate. Nell'RNA questi sono adenina (A), uracile (U), guanina (G), citosina (C). Combinando le basi azotate (in questo caso i nucleotidi che le contengono) in diversi modi, si possono ottenere numerose triplette diverse: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC, ecc. Totale combinazioni possibili: 64, ovvero 43.

Le proteine ​​degli organismi viventi contengono circa 20 aminoacidi. Se la natura “progettasse” di codificare ciascun amminoacido non con tre, ma con due nucleotidi, allora la varietà di tali coppie non sarebbe sufficiente, poiché ce ne sarebbero solo 16, cioè 42.

Così, la proprietà principale del codice genetico è la sua triplicità. Ogni amminoacido è codificato da una tripletta di nucleotidi.

Dato che le triplette possibili sono molto più numerose degli amminoacidi utilizzati nelle molecole biologiche, nella natura vivente è stata realizzata la seguente proprietà: ridondanza codice genetico. Molti amminoacidi iniziarono a essere codificati non da un codone, ma da diversi. Ad esempio, l'amminoacido glicina è codificato da quattro diversi codoni: GGU, GGC, GGA, GGG. Viene anche chiamata ridondanza degenerazione.

La corrispondenza tra amminoacidi e codoni è mostrata nelle tabelle. Ad esempio, questi:

In relazione ai nucleotidi, il codice genetico ha la seguente proprietà: univocità(O specificità): ogni codone corrisponde a un solo amminoacido. Ad esempio, il codone GGU può codificare solo per la glicina e nessun altro amminoacido.

Ancora. Ridondanza significa che diverse triplette possono codificare per lo stesso amminoacido. Specificità: ogni codone specifico può codificare per un solo amminoacido.

Non ci sono segni di punteggiatura speciali nel codice genetico (ad eccezione dei codoni di stop, che indicano la fine della sintesi del polipeptide). La funzione dei segni di punteggiatura è svolta dalle terzine stesse: la fine di una significa che ne inizierà un'altra. Ciò implica le seguenti due proprietà del codice genetico: continuità E non sovrapposte. La continuità si riferisce alla lettura di terzine immediatamente una dopo l'altra. Non sovrapposto significa che ciascun nucleotide può far parte di una sola tripletta. Quindi il primo nucleotide della tripletta successiva viene sempre dopo il terzo nucleotide della tripletta precedente. Un codone non può iniziare con il secondo o il terzo nucleotide del codone precedente. In altre parole, il codice non si sovrappone.

Il codice genetico ha la proprietà versatilità. È lo stesso per tutti gli organismi sulla Terra, il che indica l'unità dell'origine della vita. Ci sono eccezioni molto rare a questo. Ad esempio, alcune triplette nei mitocondri e nei cloroplasti codificano aminoacidi diversi da quelli abituali. Ciò potrebbe suggerire che agli albori della vita esistessero variazioni leggermente diverse del codice genetico.

Infine, il codice genetico ha immunità al rumore, che è una conseguenza della sua proprietà di ridondanza. Le mutazioni puntiformi, che talvolta si verificano nel DNA, di solito comportano la sostituzione di una base azotata con un'altra. Questo cambia la tripletta. Ad esempio, era AAA, ma dopo la mutazione è diventato AAG. Tuttavia, tali cambiamenti non portano sempre a un cambiamento nell'amminoacido nel polipeptide sintetizzato, poiché entrambe le triplette, a causa della proprietà di ridondanza del codice genetico, possono corrispondere a un amminoacido. Considerando che le mutazioni sono spesso dannose, la proprietà dell'immunità al rumore è utile.

Il codice genetico, o biologico, è una delle proprietà universali della natura vivente, dimostrando l'unità della sua origine. Codice geneticoè un metodo per codificare la sequenza di amminoacidi di un polipeptide utilizzando una sequenza di nucleotidi di acido nucleico (RNA messaggero o una sezione complementare di DNA su cui viene sintetizzato l'mRNA).

Ci sono altre definizioni.

Codice genetico- questa è la corrispondenza di ciascun amminoacido (parte delle proteine ​​viventi) a una sequenza specifica di tre nucleotidi. Codice geneticoè la relazione tra le basi degli acidi nucleici e gli amminoacidi delle proteine.

IN letteratura scientifica Per codice genetico non si intende la sequenza di nucleotidi nel DNA di un organismo che ne determina l'individualità.

Non è corretto presumere che un organismo o una specie abbia un codice e un altro ne abbia un altro. Il codice genetico è il modo in cui gli amminoacidi sono codificati dai nucleotidi (cioè principio, meccanismo); è universale per tutti gli esseri viventi, uguale per tutti gli organismi.

Pertanto, non è corretto dire, ad esempio, “Il codice genetico di una persona” o “Il codice genetico di un organismo”, che viene spesso utilizzato nella letteratura e nei film pseudoscientifici.

In questi casi si intende solitamente il genoma di una persona, di un organismo, ecc.

La diversità degli organismi viventi e le caratteristiche della loro attività vitale sono dovute principalmente alla diversità delle proteine.

La struttura specifica di una proteina è determinata dall'ordine e dalla quantità dei vari amminoacidi che ne compongono la composizione. La sequenza aminoacidica del peptide è crittografata nel DNA utilizzando un codice biologico. Dal punto di vista della diversità dell'insieme dei monomeri, il DNA è una molecola più primitiva di un peptide. Il DNA lo è varie opzioni alternando solo quattro nucleotidi. Questo per molto tempo ha impedito ai ricercatori di considerare il DNA come un materiale ereditario.

Come vengono codificati gli amminoacidi dai nucleotidi?

1) Acidi nucleici(DNA e RNA) sono polimeri costituiti da nucleotidi.

Ogni nucleotide può contenere una delle quattro basi azotate: adenina (A, en: A), guanina (G, G), citosina (C, en: C), timina (T, en: T). Nel caso dell'RNA, la timina è sostituita dall'uracile (U, U).

Quando si considera il codice genetico, vengono prese in considerazione solo le basi azotate.

Quindi la catena del DNA può essere rappresentata come la loro sequenza lineare. Per esempio:

Gratuito questo codice la sezione mRNA sarà così:

2) Le proteine ​​(polipeptidi) sono polimeri costituiti da amminoacidi.

Negli organismi viventi, 20 aminoacidi vengono utilizzati per costruire i polipeptidi (alcuni altri sono molto rari). Per designarli, puoi anche usare una lettera (anche se più spesso ne usano tre: un'abbreviazione per il nome dell'amminoacido).

Anche gli amminoacidi di un polipeptide sono collegati linearmente da un legame peptidico. Ad esempio, supponiamo che esista una sezione di una proteina con la seguente sequenza di aminoacidi (ogni amminoacido è contrassegnato da una lettera):

3) Se il compito è codificare ciascun amminoacido utilizzando nucleotidi, si tratta di codificare 20 lettere utilizzando 4 lettere.

Questo può essere fatto abbinando le lettere di un alfabeto di 20 lettere con parole composte da più lettere di un alfabeto di 4 lettere.

Se un amminoacido è codificato da un nucleotide, possono essere codificati solo quattro amminoacidi.

Se ciascun amminoacido è associato a due nucleotidi consecutivi nella catena dell'RNA, possono essere codificati sedici amminoacidi.

Infatti, se le lettere sono quattro (A, U, G, C), allora il numero delle loro diverse combinazioni di coppie sarà 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), (UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[Le parentesi sono usate per facilitare la percezione.] Ciò significa che solo 16 amminoacidi diversi possono essere codificati con tale codice (una parola di due lettere): ciascuno avrà la propria parola (due nucleotidi consecutivi).

Dalla matematica, la formula per determinare il numero di combinazioni assomiglia a questa: ab = n.

Qui n è il numero di diverse combinazioni, a è il numero di lettere dell'alfabeto (o la base del sistema numerico), b è il numero di lettere nella parola (o cifre nel numero). Se sostituiamo in questa formula l'alfabeto di 4 lettere e le parole composte da due lettere, otteniamo 42 = 16.

Se si usano tre nucleotidi consecutivi come parola in codice per ciascun amminoacido, allora possono essere codificati 43 = 64 amminoacidi diversi, poiché 64 diverse combinazioni può essere composto da quattro lettere prese in gruppi di tre (ad esempio AUG, GAA, CAU, GGU, ecc.)

D.). Questo è già più che sufficiente per codificare 20 aminoacidi.

Esattamente codice di tre lettere utilizzato nel codice genetico. Vengono chiamati tre nucleotidi consecutivi che codificano per un amminoacido tripletta(O codone).

Ogni amminoacido è associato ad una specifica tripletta di nucleotidi.

Inoltre, poiché le combinazioni di triplette si sovrappongono al numero di amminoacidi in eccesso, molti amminoacidi sono codificati da più triplette.

Tre triplette non codificano per nessuno degli amminoacidi (UAA, UAG, UGA).

Indicano la fine della trasmissione e vengono chiamati codoni di arresto(O codoni senza senso).

La tripletta AUG codifica non solo per l'amminoacido metionina, ma avvia anche la traduzione (svolge il ruolo di codone di inizio).

Di seguito sono riportate le tabelle di corrispondenza degli amminoacidi alle triplette di nucleoitidi.

Utilizzando la prima tabella è conveniente determinare l'amminoacido corrispondente da una data tripletta. Per il secondo - per un dato amminoacido, le triplette ad esso corrispondenti.

Consideriamo un esempio dell'implementazione di un codice genetico. Sia presente un mRNA con il seguente contenuto:

Dividiamo la sequenza nucleotidica in triplette:

Associamo ciascuna tripletta all'amminoacido del polipeptide che codifica:

Metionina - Acido aspartico - Serina - Treonina - Triptofano - Leucina - Leucina - Lisina - Asparagina - Glutammina

L'ultima tripletta è un codone di stop.

Proprietà del codice genetico

Le proprietà del codice genetico sono in gran parte una conseguenza del modo in cui gli aminoacidi sono codificati.

La prima ed ovvia proprietà è triplicità.

Si riferisce al fatto che l'unità del codice è una sequenza di tre nucleotidi.

Una proprietà importante del codice genetico è la sua non sovrapposte. Un nucleotide incluso in una tripletta non può essere incluso in un'altra.

Cioè la sequenza AGUGAA può essere letta solo come AGU-GAA, ma non, ad esempio, in questo modo: AGU-GUG-GAA. Cioè, se una coppia GU è inclusa in una tripletta, non può già esserlo parte integrale un altro.

Sotto univocità Il codice genetico prevede che ciascuna tripletta corrisponda a un solo amminoacido.

Ad esempio, la tripletta AGU codifica per l'amminoacido serina e nient'altro.

Codice genetico

Questa tripletta corrisponde unicamente a un solo amminoacido.

D'altra parte, più triplette possono corrispondere a un amminoacido. Ad esempio, la stessa serina, oltre ad AGU, corrisponde al codone AGC. Questa proprietà chiamato degenerazione codice genetico.

La degenerazione consente a molte mutazioni di rimanere innocue, poiché spesso la sostituzione di un nucleotide nel DNA non porta a un cambiamento nel valore della tripletta. Se osservi attentamente la tabella della corrispondenza degli aminoacidi con le triplette, puoi vedere che se un amminoacido è codificato da più triplette, spesso differiscono nell'ultimo nucleotide, ad es. può essere qualsiasi cosa.

Si notano anche alcune altre proprietà del codice genetico (continuità, immunità al rumore, universalità, ecc.).

Resilienza come adattamento delle piante alle condizioni di vita. Reazioni fondamentali delle piante all'azione di fattori sfavorevoli.

La resistenza delle piante è la capacità di resistere agli effetti di fattori ambientali estremi (siccità del suolo e dell'aria).

L'unicità del codice genetico si manifesta nel fatto che

Questa proprietà è stata sviluppata durante il processo di evoluzione ed è stata fissata geneticamente. Nelle aree con condizioni sfavorevoli si formarono forme decorative stabili e varietà locali di piante coltivate resistenti alla siccità. Un particolare livello di resistenza inerente alle piante si rivela solo sotto l'influenza di fattori ambientali estremi.

Come risultato dell'insorgenza di un tale fattore, inizia la fase di irritazione: una brusca deviazione dalla norma di un numero di parametri fisiologici e il loro rapido ritorno alla normalità. Poi c'è un cambiamento nel tasso metabolico e un danno alle strutture intracellulari. Allo stesso tempo, tutti quelli sintetici vengono soppressi, tutti quelli idrolitici vengono attivati ​​e l'apporto energetico complessivo del corpo diminuisce. Se l'effetto del fattore non supera il valore soglia, inizia la fase di adattamento.

Una pianta adattata reagisce meno all'esposizione ripetuta o crescente a un fattore estremo. A livello dell'organismo, ai meccanismi di adattamento si aggiunge l'interazione tra gli organi. Indebolire il movimento dei flussi d'acqua, minerali e composti organici esacerba la competizione tra gli organi, la loro crescita si ferma.

Biostabilità nelle piante definita. il valore massimo del fattore estremo al quale le piante formano ancora semi vitali. La stabilità agronomica è determinata dal grado di riduzione della resa. Le piante sono caratterizzate dalla resistenza a un tipo specifico di fattori estremi: svernamento, resistenza ai gas, resistenza al sale, resistenza alla siccità.

Tipo nematodi, a differenza di quelli piatti, hanno una cavità corporea primaria - uno schizocele, formato a causa della distruzione del parenchima che riempie gli spazi tra la parete del corpo e organi interni– la sua funzione è il trasporto.

Mantiene l'omeostasi. La forma del corpo ha un diametro rotondo. Il tegumento è cuticolato. I muscoli sono rappresentati da uno strato di muscoli longitudinali. L'intestino è passante ed è composto da 3 sezioni: anteriore, media e posteriore. L'apertura della bocca si trova sulla superficie ventrale dell'estremità anteriore del corpo. La faringe ha un caratteristico lume triangolare. Apparato escretore rappresentato da protonefridi o pelle speciale - ghiandole ipodermiche. La maggior parte delle specie sono dioiche e si riproducono solo sessualmente.

Lo sviluppo è diretto, meno spesso con metamorfosi. Hanno una composizione cellulare costante del corpo e non hanno la capacità di rigenerarsi. L'intestino anteriore è costituito dalla cavità orale, dalla faringe e dall'esofago.

Non hanno una sezione centrale o posteriore. Il sistema escretore è costituito da 1-2 cellule giganti dell'ipoderma. I canali escretori longitudinali si trovano nelle creste laterali dell'ipoderma.

Proprietà del codice genetico. Prova del codice tripletta. Decodifica dei codoni. Codoni di arresto. Il concetto di soppressione genetica.

L'idea che un gene codifica l'informazione nella struttura primaria di una proteina fu concretizzata da F.

Crick nella sua ipotesi di sequenza, secondo la quale la sequenza degli elementi genetici determina la sequenza dei residui aminoacidici nella catena polipeptidica. La validità dell'ipotesi della sequenza è dimostrata dalla colinearità delle strutture del gene e del polipeptide che esso codifica. Lo sviluppo più significativo nel 1953 fu l'idea che. Che il codice è molto probabilmente tripletta.

; Coppie di basi del DNA: A-T, T-A, G-C, C-G - possono codificare solo 4 amminoacidi se ciascuna coppia corrisponde a un amminoacido. Come sai, le proteine ​​contengono 20 aminoacidi basici. Se assumiamo che ogni amminoacido abbia 2 paia di basi, allora è possibile codificare 16 amminoacidi (4*4) - anche questo non è sufficiente.

Se il codice è tripletta, allora 4 paia di basi possono costituire 64 codoni (4*4*4), che è più che sufficiente per codificare 20 amminoacidi. Crick e i suoi colleghi presumevano che il codice fosse tripletta e non ci fossero “virgole” tra i codoni, cioè segni di separazione; Il codice all'interno di un gene viene letto da un punto fisso in una direzione. Nell'estate del 1961, Kirenberg e Mattei segnalarono la decodificazione del primo codone e suggerirono un metodo per stabilire la composizione dei codoni in un sistema di sintesi proteica privo di cellule.

Pertanto, il codone per la fenilalanina è stato trascritto come UUU nell'mRNA. Inoltre, come risultato dell’applicazione dei metodi sviluppati da Korana, Nirenberg e Leder nel 1965.

nel suo è stato compilato un dizionario di codici forma moderna. Pertanto, il verificarsi di mutazioni nei fagi T4 causate dalla perdita o dall'aggiunta di basi era la prova della natura tripletta del codice (1 proprietà). Queste cancellazioni e aggiunte, che portavano a spostamenti di fotogramma durante la “lettura” del codice, sono state eliminate solo ripristinando la correttezza del codice, evitando così la comparsa di mutanti; Questi esperimenti hanno anche dimostrato che le triplette non si sovrappongono, cioè ogni base può appartenere a una sola tripletta (proprietà 2).

La maggior parte degli amminoacidi ha diversi codoni. Codice in cui è indicato il numero di aminoacidi meno numero I codoni sono detti degenerati (proprietà 3), cioè

e. un dato amminoacido può essere codificato da più di una tripletta. Inoltre, tre codoni non codificano alcun amminoacido (“codoni senza senso”) e agiscono come un “segnale di stop”. Un codone di stop è il punto finale di un'unità funzionale del DNA, il cistron. I codoni di stop sono gli stessi in tutte le specie e sono rappresentati come UAA, UAG, UGA. Una caratteristica notevole del codice è che è universale (proprietà 4).

In tutti gli organismi viventi, le stesse triplette codificano per gli stessi amminoacidi.

L'esistenza di tre tipi di terminatori di codoni mutanti e la loro soppressione sono state dimostrate in E. coli e nel lievito. Rilevazione di geni soppressori che “interpretano” alleli senza senso geni diversi, indica che la traduzione del codice genetico potrebbe cambiare.

Le mutazioni che influenzano l'anticodone dei tRNA modificano la specificità del loro codone e creano la possibilità di soppressione delle mutazioni a livello di traduzione. La soppressione a livello traduzionale può verificarsi a causa di mutazioni nei geni che codificano per alcune proteine ​​ribosomiali. Come risultato di queste mutazioni, il ribosoma “commette errori”, ad esempio, nel leggere i codoni senza senso e “interpretarli” utilizzando alcuni tRNA non mutanti. Oltre alla soppressione genotipica che agisce a livello di traduzione, è possibile anche la soppressione fenotipica degli alleli non senso: quando la temperatura diminuisce, quando le cellule sono esposte ad antibiotici aminoglicosidici che si legano ai ribosomi, ad esempio la streptomicina.

22. Riproduzione piante superiori: vegetativo e asessuale. La sporulazione, la struttura delle spore, uguale ed eterosporica. La riproduzione come proprietà della materia vivente, cioè la capacità di un individuo di dare origine alla propria specie, esisteva nelle prime fasi dell'evoluzione.

Le forme di riproduzione possono essere suddivise in 2 tipi: asessuata e sessuale. La stessa riproduzione asessuata viene effettuata senza la partecipazione delle cellule germinali, con l'aiuto di cellule specializzate: le spore. Si formano negli organi della riproduzione asessuata - sporangi come risultato della divisione mitotica.

Durante la germinazione la spora riproduce un nuovo individuo, simile alla madre, ad eccezione delle spore delle piante da seme, nelle quali la spora ha perso la funzione di riproduzione e dispersione. Le spore possono anche formarsi per divisione di riduzione, con fuoriuscita di spore unicellulari.

La riproduzione delle piante mediante vegetativa (parte di un germoglio, foglia, radice) o la divisione delle alghe unicellulari a metà è chiamata vegetativa (bulbo, talee).

La riproduzione sessuale viene effettuata da speciali cellule sessuali: i gameti.

I gameti si formano a seguito della meiosi, ci sono femmine e maschi. Come risultato della loro fusione, appare uno zigote, dal quale successivamente si sviluppa un nuovo organismo.

Le piante differiscono nei tipi di gameti. In alcuni organismi unicellulari funziona come un gamete in determinati momenti. Organismi di diversi sessi (gameti) si fondono: viene chiamato questo processo sessuale ologamia. Se i gameti maschili e femminili sono morfologicamente simili e mobili, questi sono isogameti.

E il processo sessuale - isogamo. Se i gameti femminili sono un po' più grandi e meno mobili di quelli maschili, allora questi sono eterogameti e il processo è eterogamia. Oogamia: i gameti femminili sono molto grandi e immobili, i gameti maschili sono piccoli e mobili.

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Codice genetico - corrispondenza tra triplette di DNA e aminoacidi proteici

La necessità di codificare la struttura delle proteine ​​nella sequenza lineare di nucleotidi dell'mRNA e del DNA è dettata dal fatto che durante la traduzione:

• non esiste corrispondenza tra il numero di monomeri nella matrice dell'mRNA e il prodotto - la proteina sintetizzata;
• non esiste alcuna somiglianza strutturale tra RNA e monomeri proteici.

Ciò elimina l'interazione complementare tra la matrice e il prodotto, il principio secondo il quale viene effettuata la costruzione di nuove molecole di DNA e RNA durante la replicazione e la trascrizione.

Da ciò diventa chiaro che deve esistere un “dizionario” che permetta di scoprire quale sequenza di nucleotidi dell'mRNA garantisce l'inclusione di aminoacidi in una proteina in una determinata sequenza. Questo “dizionario” è chiamato codice genetico, biologico, nucleotidico o amminoacidico. Permette di crittografare gli amminoacidi che compongono le proteine ​​utilizzando una sequenza specifica di nucleotidi nel DNA e nell'mRNA. È caratterizzato da alcune proprietà.

Triplicità. Una delle domande principali nel determinare le proprietà del codice era la questione del numero di nucleotidi, che dovrebbe determinare l'inclusione di un amminoacido nella proteina.

Si è scoperto che gli elementi codificanti nella crittografia di una sequenza di amminoacidi sono infatti tripli di nucleotidi, o terzine, che sono stati nominati "codoni".

Il significato dei codoni.

È stato possibile stabilire che su 64 codoni, l'inclusione di amminoacidi nella catena polipeptidica sintetizzata codifica 61 triplette e i restanti 3 - UAA, UAG, UGA - non codificano l'inclusione di amminoacidi nella proteina e erano originariamente chiamati codoni senza significato o senza senso. Tuttavia, è stato successivamente dimostrato che queste triplette segnalano il completamento della traduzione, e quindi vennero chiamate terminazione, o codoni di stop.

I codoni dell'mRNA e le triplette di nucleotidi nel filamento codificante del DNA con la direzione dall'estremità 5′ all'estremità 3′ hanno la stessa sequenza di basi azotate, tranne che nel DNA invece dell'uracile (U), caratteristico dell'mRNA, c'è è la timina (T).

Specificità.

Ogni codone corrisponde a un solo amminoacido specifico. In questo senso, il codice genetico è rigorosamente inequivocabile.

Tabella 4-3.

L'univocità è una delle proprietà del codice genetico, che si manifesta nel fatto che...

Componenti principali del sistema di sintesi proteica

Componenti richiesti	Funzioni
1 . Aminoacidi	Substrati per la sintesi proteica
2.tRNA	I tRNA fungono da adattatori. La loro estremità accettore interagisce con gli amminoacidi e il loro anticodone interagisce con il codone dell'mRNA.
3. Aminoacil-tRNA sintetasi	Ciascuna aa-tRNA sintetasi catalizza il legame specifico di uno dei 20 aminoacidi al corrispondente tRNA
4.mRNA	La matrice contiene una sequenza lineare di codoni che determinano la struttura primaria delle proteine
5. Ribosomi	Strutture subcellulari ribonucleoproteiche che sono il sito della sintesi proteica
6.	Fonti di energia
7. Fattori proteici di inizio, allungamento, terminazione	Proteine ​​extraribosomiali specifiche richieste per il processo di traduzione (12 fattori di inizio: elF; 2 fattori di allungamento: eEFl, eEF2 e fattori di terminazione: eRF)
8. Ioni di magnesio	Cofattore che stabilizza la struttura dei ribosomi

Appunti: elfo( Fattori di iniziazione eucariotica) — fattori di inizio; eEF ( Fattori di allungamento eucariotici) — fattori di allungamento; eRF ( fattori di rilascio eucariotici) sono fattori di terminazione.

Degenerazione. Ci sono 61 triplette nell'mRNA e nel DNA, ciascuna delle quali codifica l'inclusione di uno dei 20 aminoacidi nella proteina.

Ne consegue che nelle molecole di informazione l'inclusione dello stesso amminoacido in una proteina è determinata da diversi codoni. Questa proprietà del codice biologico è chiamata degenerazione.

Nell'uomo, solo 2 amminoacidi sono codificati con un codone - Met e Tri, mentre Leu, Ser e Apr - con sei codoni, e Ala, Val, Gly, Pro, Tre - con quattro codoni (Tabella

La ridondanza delle sequenze di codifica è la proprietà più preziosa di un codice, poiché aumenta la resistenza del flusso di informazioni agli effetti negativi di fattori esterni e ambiente interno. Quando si determina la natura dell'amminoacido da includere in una proteina, il terzo nucleotide di un codone non è importante quanto i primi due. Come si può vedere dalla tabella. 4-4, per molti amminoacidi, la sostituzione di un nucleotide nella terza posizione di un codone non ne influenza il significato.

Linearità della registrazione delle informazioni.

Durante la traduzione, i codoni dell’mRNA vengono “letti” in sequenza da un punto di partenza fisso e non si sovrappongono. Il record informativo non contiene segnali che indicano la fine di un codone e l'inizio di quello successivo. Il codone AUG è il codone di inizio e viene letto sia all'inizio che in altre parti dell'mRNA come Met. Le triplette che lo seguono vengono lette in sequenza senza interruzioni fino al codone di stop, in cui viene completata la sintesi della catena polipeptidica.

Versatilità.

Fino a poco tempo fa si credeva che il codice fosse assolutamente universale, cioè il significato delle parole in codice è lo stesso per tutti gli organismi studiati: virus, batteri, piante, anfibi, mammiferi, compreso l'uomo.

Tuttavia, in seguito divenne nota un'eccezione; si scoprì che l'mRNA mitocondriale contiene 4 triplette che hanno un significato diverso rispetto all'mRNA di origine nucleare. Pertanto, nell'mRNA mitocondriale, la tripletta UGA codifica Tri, AUA codifica Met e ACA e AGG vengono letti come codoni di stop aggiuntivi.

Colinearità di gene e prodotto.

Nei procarioti esiste una corrispondenza lineare tra la sequenza dei codoni dei geni e la sequenza degli aminoacidi prodotto proteico, o come si suol dire, esiste colinearità tra il gene e il prodotto.

Tabella 4-4.

Codice genetico

Prima base	Seconda base
	U	CON	UN	G
U	UUU Asciugacapelli	UCU Cep	Poligono di tiro dell'UAU	UGU Cis
Asciugacapelli UUC	UCC Ser	iASTir	UGC Cis
UUA Lei	UCA Cep	SAU*	UG*
UUG Lei	UCG Ser	UAG*	UGG aprile
CON	CUU Lei	CCU Pro	CAUGis	CGU aprile
CUCLei	SSS Pro	SASGis	CGC aprile
CUA Lei	SSA Pro	SAA Gln	Aprile CGA
CUG Lei	CCG Pro	CAG Gln	CGG aprile
UN	AUU Ile	ACU Tpe	AAU Asn	AGU Ser
AUC Ile	ACCTre	AAS Asn	AGG Grigio
AUA Meth	ASA Tre	AAA Liz	AGA aprile
AGOSTO Met	ACG Tre	AAG Lisa	AGG aprile
G	GUU Divieto	GCU Ala	GAU Asp	GGU Gli
GUC Val	GCC Ala	GAC Asp	GGC Gli
GUA Val	GSA Ala	GAA Glu	GGA Gli
GUGVal	GСG Ala	GAGGlu	GGG gioia

Appunti: U - uracile; C - citosina; A - adenina; G - guanina; *—codone di terminazione.

Negli eucarioti, le sequenze di basi in un gene che sono colineari con la sequenza di aminoacidi nella proteina vengono interrotte dai nitroni.

Pertanto, nelle cellule eucariotiche, la sequenza aminoacidica di una proteina è colineare con la sequenza degli esoni in un gene o mRNA maturo dopo la rimozione post-trascrizionale degli introni.

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Codice geneticoè un metodo caratteristico di tutti gli organismi viventi per codificare la sequenza aminoacidica delle proteine ​​utilizzando la sequenza di nucleotidi in una molecola di DNA.

L'implementazione dell'informazione genetica nelle cellule viventi (cioè la sintesi di una proteina codificata nel DNA) viene effettuata utilizzando due processi della matrice: trascrizione (cioè la sintesi dell'mRNA su una matrice di DNA) e traduzione (la sintesi di un catena polipeptidica su una matrice di mRNA).

Il DNA utilizza quattro nucleotidi: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T). Queste “lettere” costituiscono l’alfabeto del codice genetico. L'RNA utilizza gli stessi nucleotidi, ad eccezione della timina, che è sostituita dall'uracile (U). Nelle molecole di DNA e RNA i nucleotidi sono disposti in catene e si ottengono così sequenze di “lettere”.

La sequenza nucleotidica del DNA contiene "parole" in codice per ciascun amminoacido della futura molecola proteica: il codice genetico. Consiste in una certa sequenza di disposizione dei nucleotidi in una molecola di DNA.

Tre nucleotidi consecutivi codificano il "nome" di un amminoacido, ovvero ciascuno dei 20 amminoacidi è crittografato da un'unità significativa di codice: una combinazione di tre nucleotidi chiamata tripletta o codone.

Attualmente, il codice del DNA è stato completamente decifrato e possiamo parlare di alcune proprietà caratteristiche di questo sistema biologico unico, che garantisce la traduzione delle informazioni dal “linguaggio” del DNA al “linguaggio” delle proteine.

Il portatore dell'informazione genetica è il DNA, ma poiché l'mRNA, una copia di uno dei filamenti del DNA, è direttamente coinvolto nella sintesi proteica, il codice genetico è spesso scritto nel "linguaggio dell'RNA".

Amminoacido	Triplette codificanti RNA
Alanina	GCU GCC GCA GCH
Arginina	TsGU TsGTs TsGA TsGG AGA AGG
Asparagina	AAU AAC
Acido aspartico	GAU GAC
Valin	GUU BUTT GUA GUG
Istidina	TsAU TsATs
Glicina	GGU GGC GGA YYY
Glutammina	CAACAG
Acido glutammico	GAA GAG
Isoleucina	AUU AUC AUA
Leucina	TSUU TSUTS TSUA TSUG UUA UUG
Lisina	AAA AAG
Metionina	AGOSTO
Prolina	TsTsU TsTs TsTsTsG
Serin	UCU UCC UCA UCG ASU AGC
Tirosina	UAU UAC
Treonina	ACU ACC ACA ACG
Triptofano	UGG
Fenilalanina	UUU UUC
Cisteina	UGU UGC
FERMARE	UGA UAG UAA

Proprietà del codice genetico

Tre nucleotidi consecutivi (basi azotate) codificano il "nome" di un amminoacido, cioè ciascuno dei 20 amminoacidi è crittografato con un'unità di codice significativa - una combinazione di tre nucleotidi chiamati tripletta O codone.

Tripletta (codone)- una sequenza di tre nucleotidi (basi azotate) in una molecola di DNA o RNA che determina l'inclusione di un determinato amminoacido nella molecola proteica durante la sua sintesi.

• Unicità (discretezza)

Una tripletta non può codificare due diversi amminoacidi; crittografa solo un amminoacido. Un codone specifico corrisponde a un solo amminoacido.

Ogni amminoacido può essere definito da più di una tripletta. Eccezione - metionina E triptofano. In altre parole, più codoni possono corrispondere allo stesso amminoacido.

• Non sovrapposti

La stessa base non può comparire contemporaneamente in due codoni adiacenti.

Alcune triplette non codificano aminoacidi, ma sono peculiari" segnali stradali", che determinano l'inizio e la fine dei singoli geni (UAA, UAG, UGA), ognuno dei quali significa la cessazione della sintesi e si trova alla fine di ciascun gene, quindi possiamo parlare della polarità del codice genetico.

Negli animali e nelle piante, nei funghi, nei batteri e nei virus, la stessa tripletta codifica per lo stesso tipo di amminoacido, cioè il codice genetico è lo stesso per tutti gli esseri viventi. In altre parole, l’universalità è la capacità del codice genetico di funzionare allo stesso modo in organismi di diversi livelli di complessità, dai virus agli esseri umani. L'universalità del codice del DNA conferma l'unità d'origine di tutta la vita sul nostro pianeta. I metodi di ingegneria genetica si basano sull'uso della proprietà dell'universalità del codice genetico.

Dalla storia della scoperta del codice genetico

Per la prima volta l'idea dell'esistenza codice genetico formulato da A. Down e G. Gamow nel 1952 - 1954. Gli scienziati hanno dimostrato che la sequenza nucleotidica che determina in modo univoco la sintesi di un particolare amminoacido deve contenere almeno tre unità. Successivamente è stato dimostrato che tale sequenza è composta da tre nucleotidi chiamati codone O tripletta.

Domande su quali nucleotidi sono responsabili dell'incorporazione di un particolare amminoacido molecola proteica e quale numero di nucleotidi determina questa inclusione rimase irrisolto fino al 1961. L'analisi teorica ha dimostrato che il codice non può essere costituito da un nucleotide, poiché in questo caso possono essere codificati solo 4 amminoacidi. Tuttavia, il codice non può essere un doppietto, cioè una combinazione di due nucleotidi di un “alfabeto” di quattro lettere non può coprire tutti gli amminoacidi, poiché teoricamente sono possibili solo 16 di tali combinazioni (4 2 = 16).

Per codificare 20 aminoacidi, oltre ad un segnale di stop che indica la fine della sequenza proteica, sono sufficienti tre nucleotidi consecutivi, quando il numero di combinazioni possibili è 64 (4 3 = 64).