Genkode. Grunnleggende egenskaper ved den genetiske koden og deres betydning

Den genetiske koden er en spesiell kryptering av arvelig informasjon ved hjelp av molekyler. Basert på dette kontrollerer gener på en passende måte syntesen av proteiner og enzymer i kroppen, og bestemmer dermed metabolismen. På sin side bestemmes strukturen til individuelle proteiner og deres funksjoner av plasseringen og sammensetningen av aminosyrer - de strukturelle enhetene til proteinmolekylet.

I midten av forrige århundre ble det identifisert gener som er separate seksjoner (forkortet som DNA). Nukleotidenhetene danner en karakteristisk dobbelkjede, satt sammen i form av en helix.

Forskere har funnet en sammenheng mellom gener og den kjemiske strukturen til individuelle proteiner, hvis essens er at den strukturelle rekkefølgen av aminosyrer i proteinmolekyler tilsvarer rekkefølgen av nukleotider i genet. Etter å ha etablert denne forbindelsen, bestemte forskerne seg for å dechiffrere den genetiske koden, dvs. etablere lover for samsvar mellom strukturelle rekkefølger av nukleotider i DNA og aminosyrer i proteiner.

Det er bare fire typer nukleotider:

1) A-adenyl;

2) G-guanyl;

3) T - tymidyl;

4) C-cytidyl.

Proteiner inneholder tjue typer grunnleggende aminosyrer. Med utskrift genetisk kode vanskeligheter oppsto fordi det er mye færre nukleotider enn aminosyrer. For å løse dette problemet ble det foreslått at aminosyrer kodes av forskjellige kombinasjoner av tre nukleotider (det såkalte kodonet eller tripletten).

I tillegg var det nødvendig å forklare nøyaktig hvordan trillinger er lokalisert langs genet. Dermed oppsto tre hovedgrupper av teorier:

1) trillinger følger hverandre kontinuerlig, dvs. danne en kontinuerlig kode;

2) trillinger er arrangert med vekslende «meningsløse» seksjoner, dvs. såkalte "kommaer" og "avsnitt" er dannet i koden;

3) trillinger kan overlappe, dvs. slutten av den første trillingen kan danne begynnelsen på den neste.

For tiden brukes hovedsakelig teorien om kodekontinuitet.

Genetisk kode og dens egenskaper

1) Koden er triplett – den består av vilkårlige kombinasjoner av tre nukleotider som danner kodoner.

2) Den genetiske koden er overflødig - dens trillinger. En aminosyre kan kodes av flere kodoner, siden det ifølge matematiske beregninger er tre ganger flere kodoner enn aminosyrer. Noen kodoner utfører spesifikke termineringsfunksjoner: noen kan være "stoppsignaler" som programmerer slutten av produksjonen av en aminosyrekjede, mens andre kan indikere initiering av kodelesing.

3) Den genetiske koden er entydig – hvert kodon kan tilsvare kun én aminosyre.

4) Den genetiske koden er kollineær, dvs. nukleotidsekvensen og aminosyresekvensen samsvarer klart med hverandre.

5) Koden skrives kontinuerlig og kompakt det er ingen "meningsløse" nukleotider i den. Den begynner med en spesifikk triplett, som erstattes av den neste uten pause og slutter med et stoppkodon.

6) Den genetiske koden er universell - genene til enhver organisme koder for informasjon om proteiner på nøyaktig samme måte. Dette avhenger ikke av kompleksitetsnivået til organiseringen av organismen eller dens systemiske posisjon.

Moderne vitenskap antyder at den genetiske koden oppstår direkte under genereringen av en ny organisme fra benstoff. Tilfeldige endringer og evolusjonære prosesser gjør alle kodevarianter mulig, dvs. aminosyrer kan omorganiseres i hvilken som helst rekkefølge. Hvorfor overlevde denne spesielle typen kode under evolusjonen, hvorfor er koden universell og har en lignende struktur? Jo mer vitenskapen lærer om fenomenet den genetiske koden, jo flere nye mysterier oppstår.

Genetiske funksjoner til DNA er at den sikrer lagring, overføring og implementering av arvelig informasjon, som er informasjon om proteiners primære struktur (dvs. deres aminosyresammensetning). Sammenhengen mellom DNA og proteinsyntese ble forutsagt av biokjemikerne J. Beadle og E. Tatum tilbake i 1944 da de studerte mekanismen for mutasjoner i muggsoppen Neurospora. Informasjon registreres som en spesifikk sekvens av nitrogenholdige baser i et DNA-molekyl ved hjelp av en genetisk kode. Å dechiffrere den genetiske koden regnes som en av de store oppdagelsene i naturvitenskapen i det tjuende århundre. og er likestilt i betydning for oppdagelsen av kjerneenergi i fysikk. Suksess på dette området er assosiert med navnet på den amerikanske vitenskapsmannen M. Nirenberg, i hvis laboratorium det første kodonet, YYY, ble dechiffrert. Imidlertid tok hele dekrypteringsprosessen mer enn 10 år, mange kjente forskere fra forskjellige land, og ikke bare biologer, men også fysikere, matematikere og kybernetikk. Et avgjørende bidrag til utviklingen av mekanismen for registrering av genetisk informasjon ble gitt av G. Gamow, som var den første som antydet at et kodon består av tre nukleotider. Gjennom felles innsats fra forskere ble det gitt fulle egenskaper genetisk kode.

Bokstaver i den indre sirkelen er baser i 1. posisjon i kodonet, bokstaver i den andre sirkelen er
basene er i 2. posisjon og bokstavene utenfor den andre sirkelen er basene i 3. posisjon.
I den siste sirkelen er de forkortede navnene på aminosyrer. NP - ikke-polar,
P - polare aminosyrerester.

Hovedegenskapene til den genetiske koden er: triplicity, degenerasjon Og ikke-overlappende. Trippel betyr at en sekvens på tre baser bestemmer inkluderingen av en spesifikk aminosyre i et proteinmolekyl (for eksempel AUG - metionin). Degenerasjonen av koden er at den samme aminosyren kan kodes av to eller flere kodoner. Ikke-overlapping betyr at den samme basen ikke kan vises i to tilstøtende kodoner.

Det er fastslått at koden er universell, dvs. Prinsippet for å registrere genetisk informasjon er det samme i alle organismer.

Trillinger som koder for samme aminosyre kalles synonyme kodoner. De har vanligvis de samme basene i 1. og 2. posisjon og skiller seg bare i tredje base. For eksempel er inkluderingen av aminosyren alanin i et proteinmolekyl kodet av synonyme kodoner i RNA-molekylet - GCA, GCC, GCG, GCY. Den genetiske koden inneholder tre ikke-kodende trillinger (nonsens-kodoner - UAG, UGA, UAA), som spiller rollen som stoppsignaler i prosessen med å lese informasjon.

Det er fastslått at universaliteten til den genetiske koden ikke er absolutt. Mens prinsippet om koding som er felles for alle organismer og funksjonene til koden opprettholdes, observeres i en rekke tilfeller en endring i den semantiske belastningen til individuelle kodeord. Dette fenomenet ble kalt tvetydigheten av den genetiske koden, og selve koden ble kalt kvasi-universell.

Les også andre artikler Emne 6 "Molekylær basis for arvelighet":

Fortsett å lese andre emner i boken "Genetikk og seleksjon. Teori. Oppgaver. Svar".

Kunnskapsdepartementet Den russiske føderasjonen Føderalt byrå av utdanning

Stat utdanningsinstitusjon høyere yrkesopplæring"Altai-staten teknisk universitet dem. I.I. Polzunov"

Institutt for naturvitenskap og systemanalyse

Sammendrag om emnet "Genetisk kode"

1. Konseptet med genetisk kode

3. Genetisk informasjon

Bibliografi

1. Konseptet med genetisk kode

Genetisk kode - karakteristisk for levende organismer ett system registrering av arvelig informasjon i nukleinsyremolekyler i form av en sekvens av nukleotider. Hvert nukleotid er betegnet med en stor bokstav, som begynner navnet på den nitrogenholdige basen som er inkludert i sammensetningen: - A (A) adenin; - G (G) guanin; - C (C) cytosin; - T (T) tymin (i DNA) eller U (U) uracil (i mRNA).

Implementeringen av den genetiske koden i en celle skjer i to stadier: transkripsjon og translasjon.

Den første av dem forekommer i kjernen; den består i syntese av mRNA-molekyler ved de tilsvarende delene av DNA. I dette tilfellet blir DNA-nukleotidsekvensen "omskrevet" til RNA-nukleotidsekvensen. Det andre stadiet finner sted i cytoplasmaet, på ribosomer; i dette tilfellet blir sekvensen av nukleotider av mRNA oversatt til sekvensen av aminosyrer i proteinet: dette stadiet skjer med deltakelse av overførings-RNA (tRNA) og de tilsvarende enzymene.

2. Egenskaper til den genetiske koden

1. Trippel

Hver aminosyre er kodet av en sekvens på 3 nukleotider.

En triplett eller kodon er en sekvens av tre nukleotider som koder for én aminosyre.

Koden kan ikke være monoplet, siden 4 (antall forskjellige nukleotider i DNA) er mindre enn 20. Koden kan ikke dublets, pga. 16 (antall kombinasjoner og permutasjoner av 4 nukleotider ganger 2) er mindre enn 20. Koden kan være triplett, fordi 64 (antall kombinasjoner og permutasjoner fra 4 til 3) er mer enn 20.

2. Degenerasjon.

Alle aminosyrer, med unntak av metionin og tryptofan, er kodet av mer enn én triplett: 2 aminosyrer av 1 triplett = 2 9 aminosyrer av 2 tripletter = 18 1 aminosyre 3 tripletter = 3 5 aminosyrer av 4 tripletter = 20 3 aminosyrer av 6 tripletter = 18 Totalt 61 tripletter koder for 20 aminosyrer.

3. Tilstedeværelse av intergene skilletegn.

Et gen er en del av DNA som koder for én polypeptidkjede eller ett molekyl av tRNA, rRNA eller sRNA.

tRNA-, rRNA- og sRNA-genene koder ikke for proteiner.

På slutten av hvert gen som koder for et polypeptid er det minst ett av 3 stoppkodoner, eller stoppsignaler: UAA, UAG, UGA. De avslutter sendingen.

Konvensjonelt hører AUG-kodonet, det første etter ledersekvensen, også til tegnsettingstegn. Den fungerer som en stor bokstav. I denne posisjonen koder den for formylmetionin (i prokaryoter).

4. Entydighet.

Hver triplett koder bare for én aminosyre eller er en translasjonsterminator.

Unntaket er AUG-kodonet. I prokaryoter, i den første posisjonen (stor bokstav) koder den for formylmetionin, og i enhver annen posisjon koder den for metionin.

5. Kompakthet eller fravær av intragene skilletegn.

Innenfor et gen er hvert nukleotid en del av et signifikant kodon.

I 1961 Seymour Benzer og Francis Crick beviste eksperimentelt trippelnaturen til koden og dens kompakthet.

Essensen av eksperimentet: "+" mutasjon - innsetting av ett nukleotid. "-" mutasjon - tap av ett nukleotid. En enkelt "+" eller "-" mutasjon i begynnelsen av et gen ødelegger hele genet. En dobbel "+" eller "-" mutasjon ødelegger også hele genet. En trippel "+" eller "-" mutasjon i begynnelsen av et gen ødelegger bare en del av det. En firedobbel "+" eller "-" mutasjon ødelegger igjen hele genet.

Eksperimentet beviser at koden er triplett og det er ingen skilletegn inne i genet. Eksperimentet ble utført på to tilstøtende faggener og viste i tillegg tilstedeværelsen av skilletegn mellom genene.

3. Genetisk informasjon

Genetisk informasjon er et program av egenskapene til en organisme, mottatt fra forfedre og innebygd i arvelige strukturer i form av en genetisk kode.

Det antas at dannelsen av genetisk informasjon fulgte følgende skjema: geokjemiske prosesser - mineraldannelse - evolusjonær katalyse (autokatalyse).

Det er mulig at de første primitive genene var mikrokrystallinske leirekrystaller, og hvert nye lag med leire er bygget i samsvar med de strukturelle trekkene til det forrige, som om de mottar informasjon om strukturen fra det.

Implementeringen av genetisk informasjon skjer i prosessen med syntese av proteinmolekyler ved bruk av tre RNA: messenger-RNA (mRNA), transport-RNA (tRNA) og ribosomalt RNA (rRNA). Prosessen med informasjonsoverføring skjer: - gjennom en direkte kommunikasjonskanal: DNA - RNA - protein; og - gjennom tilbakemeldingskanalen: miljø - protein - DNA.

Levende organismer er i stand til å motta, lagre og overføre informasjon. Dessuten har levende organismer et iboende ønske om å bruke informasjonen som mottas om seg selv og verden rundt dem så effektivt som mulig. Arvelig informasjon innebygd i gener og nødvendig for at en levende organisme skal eksistere, utvikle seg og formere seg, overføres fra hvert individ til dets etterkommere. Denne informasjonen bestemmer retningen for utviklingen av organismen, og i prosessen med dens interaksjon med miljøet, kan reaksjonen på individet forvrenges, og dermed sikre utviklingen av utviklingen av etterkommere. I prosessen med utviklingen av en levende organisme oppstår den og huskes. ny informasjon, inkludert for ham øker verdien av informasjon.

Under implementeringen av arvelig informasjon under visse miljøforhold, dannes fenotypen til organismer av en gitt biologisk art.

Genetisk informasjon bestemmer den morfologiske strukturen, vekst, utvikling, metabolisme, mental sminke, disposisjon for sykdommer og genetiske defekter i kroppen.

Mange forskere, som med rette understreket informasjonens rolle i dannelsen og utviklingen av levende ting, bemerket denne omstendigheten som et av hovedkriteriene for livet. Så V.I. Karagodin mener: "Å leve er en slik form for eksistens av informasjon og strukturene kodet av den, som sikrer reproduksjon av denne informasjonen under passende miljøforhold." Sammenhengen mellom informasjon og liv er også bemerket av A.A. Lyapunov: "Livet er en svært ordnet tilstand av materie som bruker informasjon kodet av tilstandene til individuelle molekyler for å utvikle vedvarende reaksjoner." Vår kjente astrofysiker N.S. Kardashev understreker også den informasjonsmessige komponenten i livet: "Livet oppstår takket være muligheten for å syntetisere en spesiell type molekyler som er i stand til å huske og i utgangspunktet bruke den enkleste informasjonen om miljø og deres egen struktur, som de bruker til selvbevaring, for reproduksjon og, det som er spesielt viktig for oss, for å få mer mer informasjon." Økologen F. Tipler trekker oppmerksomheten mot denne evnen til levende organismer til å bevare og overføre informasjon i sin bok "Physics of Immortality": "Jeg definerer livet som en slags kodet informasjon som er bevart av naturlig utvalg." mener at hvis dette er slik, så er livsinformasjonssystemet evig, uendelig og udødelig.

Oppdagelsen av den genetiske koden og etableringen av molekylærbiologiens lover viste behovet for å kombinere moderne genetikk og darwinistisk evolusjonsteori. Dermed ble et nytt biologisk paradigme født - den syntetiske evolusjonsteorien (STE), som allerede kan betraktes som ikke-klassisk biologi.

De grunnleggende ideene til Darwins evolusjon med dens triade – arv, variabilitet, naturlig utvalg – i den moderne forståelsen av utviklingen av den levende verden er supplert med ideene om ikke bare naturlig utvalg, men et utvalg som er bestemt genetisk. Begynnelsen på utviklingen av syntetisk eller generell evolusjon kan betraktes som arbeidet til S.S. Chetverikov om populasjonsgenetikk, der det ble vist at det ikke er individuelle egenskaper og individer som er gjenstand for seleksjon, men genotypen til hele befolkningen, men det utføres gjennom de fenotypiske egenskapene til individuelle individer. Dette fører til at fordelaktige endringer sprer seg over hele befolkningen. Dermed realiseres evolusjonsmekanismen både gjennom tilfeldige mutasjoner på genetisk nivå og gjennom nedarvingen av de mest verdifulle egenskapene (verdien av informasjon!), som bestemmer tilpasningen av mutasjonstrekk til miljøet, og sikrer det mest levedyktige avkommet.

Sesongmessige klimaendringer, ulike naturlige eller menneskeskapte katastrofer på den ene siden fører de til en endring i hyppigheten av genrepetisjon i populasjoner og, som en konsekvens, til en reduksjon i arvelig variasjon. Denne prosessen kalles noen ganger genetisk drift. Og på den annen side, til endringer i konsentrasjonen av ulike mutasjoner og en reduksjon i mangfoldet av genotyper som finnes i befolkningen, noe som kan føre til endringer i retning og intensitet av seleksjon.

4. Dekoding av den menneskelige genetiske koden

I mai 2006 publiserte forskere som jobbet med å dechiffrere det menneskelige genomet et komplett genetisk kart over kromosom 1, som var det siste menneskelige kromosomet som ikke var fullstendig sekvensert.

Et foreløpig menneskelig genetisk kart ble publisert i 2003, som markerte den formelle fullføringen av Human Genome Project. Innenfor rammen ble genomfragmenter som inneholder 99% av menneskelige gener sekvensert. Nøyaktigheten av genidentifikasjon var 99,99 %. Men da prosjektet ble fullført, var bare fire av de 24 kromosomene fullstendig sekvensert. Faktum er at i tillegg til gener inneholder kromosomer fragmenter som ikke koder for noen egenskaper og ikke er involvert i proteinsyntese. Rollen som disse fragmentene spiller i kroppens liv er fortsatt ukjent, men flere og flere forskere er tilbøyelige til å tro at studien deres krever den største oppmerksomheten.

Den genetiske koden er en måte å kode sekvensen av aminosyrer i et proteinmolekyl ved å bruke sekvensen av nukleotider i et nukleinsyremolekyl. Egenskapene til den genetiske koden oppstår fra egenskapene til denne kodingen.

Hver proteinaminosyre matches til tre påfølgende nukleinsyrenukleotider - trilling, eller kodon. Hvert nukleotid kan inneholde en av fire nitrogenholdige baser. I RNA er disse adenin (A), uracil (U), guanin (G), cytosin (C). Ved å kombinere nitrogenholdige baser (i dette tilfellet nukleotidene som inneholder dem) på forskjellige måter, kan du få mange forskjellige tripletter: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC, etc. Total mulige kombinasjoner - 64, dvs. 43.

Proteinene til levende organismer inneholder omtrent 20 aminosyrer. Hvis naturen "planla" å kode hver aminosyre ikke med tre, men med to nukleotider, ville ikke variasjonen av slike par være nok, siden det bare ville være 16 av dem, dvs. 42.

Dermed, hovedegenskapen til den genetiske koden er dens trefoldighet. Hver aminosyre er kodet av en triplett av nukleotider.

Siden det er betydelig flere mulige forskjellige tripletter enn aminosyrene som brukes i biologiske molekyler, har følgende egenskap blitt realisert i levende natur: overflødighet genetisk kode. Mange aminosyrer begynte å bli kodet ikke av ett kodon, men av flere. For eksempel er aminosyren glycin kodet av fire forskjellige kodoner: GGU, GGC, GGA, GGG. Redundans kalles også degenerasjon.

Korrespondansen mellom aminosyrer og kodoner er vist i tabeller. For eksempel disse:

I forhold til nukleotider har den genetiske koden følgende egenskap: entydighet(eller spesifisitet): hvert kodon tilsvarer bare én aminosyre. For eksempel kan GGU-kodonet bare kode for glycin og ingen annen aminosyre.

En gang til. Redundans betyr at flere tripletter kan kode for samme aminosyre. Spesifisitet - hvert spesifikt kodon kan kode for kun én aminosyre.

Det er ingen spesielle skilletegn i den genetiske koden (bortsett fra stoppkodoner, som indikerer slutten av polypeptidsyntesen). Funksjonen til skilletegn utføres av trillingene selv - slutten av en betyr at en annen vil begynne neste gang. Dette innebærer følgende to egenskaper ved den genetiske koden: kontinuitet Og ikke-overlappende. Kontinuitet refererer til lesing av trillinger umiddelbart etter hverandre. Ikke-overlappende betyr at hvert nukleotid kan være en del av bare en triplett. Så det første nukleotidet til neste triplett kommer alltid etter det tredje nukleotidet til forrige triplett. Et kodon kan ikke begynne med det andre eller tredje nukleotidet til det foregående kodonet. Med andre ord, koden overlapper ikke.

Den genetiske koden har egenskapen allsidighet. Det er det samme for alle organismer på jorden, noe som indikerer enheten i livets opprinnelse. Det er svært sjeldne unntak fra dette. For eksempel koder noen trillinger i mitokondrier og kloroplaster for andre aminosyrer enn deres vanlige. Dette kan tyde på at det ved livets begynnelse var litt forskjellige variasjoner av den genetiske koden.

Endelig har den genetiske koden støyimmunitet, som er en konsekvens av dens eiendom som redundans. Punktmutasjoner, som noen ganger forekommer i DNA, resulterer vanligvis i erstatning av en nitrogenholdig base med en annen. Dette endrer tripletten. For eksempel var det AAA, men etter mutasjonen ble det AAG. Slike endringer fører imidlertid ikke alltid til en endring i aminosyren i det syntetiserte polypeptidet, siden begge tripletter, på grunn av redundansegenskapen til den genetiske koden, kan tilsvare én aminosyre. Tatt i betraktning at mutasjoner ofte er skadelige, er egenskapen til støyimmunitet nyttig.

Den genetiske, eller biologiske, koden er en av de universelle egenskapene til levende natur, som beviser enhetens opprinnelse. Genetisk kode er en metode for å kode sekvensen av aminosyrer til et polypeptid ved å bruke en sekvens av nukleinsyrenukleotider (budbringer-RNA eller en komplementær DNA-seksjon som mRNA syntetiseres på).

Det finnes andre definisjoner.

Genetisk kode- dette er korrespondansen mellom hver aminosyre (del av levende proteiner) til en spesifikk sekvens av tre nukleotider. Genetisk kode er forholdet mellom nukleinsyrebaser og proteinaminosyrer.

I vitenskapelig litteratur Den genetiske koden betyr ikke sekvensen av nukleotider i DNAet til en organisme som bestemmer dens individualitet.

Det er feil å anta at en organisme eller art har én kode, og en annen har en annen. Den genetiske koden er hvordan aminosyrer kodes av nukleotider (dvs. prinsipp, mekanisme); den er universell for alle levende ting, den samme for alle organismer.

Derfor er det feil å si for eksempel "Den genetiske koden til en person" eller "Den genetiske koden til en organisme", som ofte brukes i pseudovitenskapelig litteratur og filmer.

I disse tilfellene mener vi vanligvis genomet til en person, en organisme osv.

Mangfoldet av levende organismer og egenskapene til deres livsaktivitet skyldes først og fremst mangfoldet av proteiner.

Den spesifikke strukturen til et protein bestemmes av rekkefølgen og mengden av de ulike aminosyrene som utgjør sammensetningen. Aminosyresekvensen til peptidet er kryptert i DNA ved hjelp av en biologisk kode. Fra synspunktet om mangfoldet av settet av monomerer, er DNA et mer primitivt molekyl enn et peptid. DNA er ulike alternativer alternerende bare fire nukleotider. Dette i lang tid hindret forskere i å betrakte DNA som et arvemateriale.

Hvordan er aminosyrer kodet av nukleotider?

1) Nukleinsyrer(DNA og RNA) er polymerer som består av nukleotider.

Hvert nukleotid kan inneholde en av fire nitrogenholdige baser: adenin (A, en: A), guanin (G, G), cytosin (C, en: C), tymin (T, en: T). Når det gjelder RNA, erstattes tymin med uracil (U, U).

Når man vurderer den genetiske koden, tas kun nitrogenholdige baser i betraktning.

Da kan DNA-kjeden representeres som deres lineære sekvens. For eksempel:

Gratis denne koden mRNA-delen vil være slik:

2) Proteiner (polypeptider) er polymerer som består av aminosyrer.

I levende organismer brukes 20 aminosyrer til å bygge polypeptider (noen flere er svært sjeldne). For å utpeke dem kan du også bruke en bokstav (selv om de oftere bruker tre - en forkortelse for navnet på aminosyren).

Aminosyrene i et polypeptid er også forbundet lineært med en peptidbinding. Anta for eksempel at det er en del av et protein med følgende sekvens av aminosyrer (hver aminosyre er betegnet med én bokstav):

3) Hvis oppgaven er å kode hver aminosyre ved hjelp av nukleotider, så kommer det ned til hvordan man koder for 20 bokstaver med 4 bokstaver.

Dette kan gjøres ved å matche bokstaver i et 20-bokstavs alfabet med ord som består av flere bokstaver i et 4-bokstavs alfabet.

Hvis én aminosyre er kodet av ett nukleotid, kan bare fire aminosyrer kodes.

Hvis hver aminosyre er assosiert med to påfølgende nukleotider i RNA-kjeden, kan seksten aminosyrer kodes.

Faktisk, hvis det er fire bokstaver (A, U, G, C), vil antallet av deres forskjellige parkombinasjoner være 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), (UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[Brackets brukes for å lette oppfatningen.] Dette betyr at bare 16 forskjellige aminosyrer kan kodes med en slik kode (et tobokstavsord): hver vil ha sitt eget ord (to påfølgende nukleotider).

Fra matematikk ser formelen for å bestemme antall kombinasjoner slik ut: ab = n.

Her er n antall forskjellige kombinasjoner, a er antall bokstaver i alfabetet (eller grunnen av tallsystemet), b er antall bokstaver i ordet (eller sifre i tallet). Hvis vi erstatter 4-bokstavs alfabetet og ord som består av to bokstaver i denne formelen, får vi 42 = 16.

Hvis tre påfølgende nukleotider brukes som kodeord for hver aminosyre, kan 43 = 64 forskjellige aminosyrer kodes, siden 64 forskjellige kombinasjoner kan være sammensatt av fire bokstaver tatt i grupper på tre (for eksempel AUG, GAA, CAU, GGU, etc.)

d.). Dette er allerede mer enn nok til å kode for 20 aminosyrer.

Nøyaktig tre bokstavskode brukt i genetisk kode. Tre påfølgende nukleotider som koder for én aminosyre kalles trilling(eller kodon).

Hver aminosyre er assosiert med en spesifikk triplett av nukleotider.

I tillegg, siden kombinasjonene av tripletter overlapper antall aminosyrer i overkant, er mange aminosyrer kodet av flere tripletter.

Tre tripletter koder ikke for noen av aminosyrene (UAA, UAG, UGA).

De indikerer slutten av sendingen og blir kalt opp stopp kodoner(eller tullkodoner).

AUG-tripletten koder ikke bare for aminosyren metionin, men initierer også translasjon (spiller rollen som et startkodon).

Nedenfor er tabeller over aminosyrekorrespondanse til nukleoitidtripletter.

Ved å bruke den første tabellen er det praktisk å bestemme den tilsvarende aminosyren fra en gitt triplett. For den andre - for en gitt aminosyre, trillingene som tilsvarer den.

La oss vurdere et eksempel på implementeringen av en genetisk kode. La det være et mRNA med følgende innhold:

La oss dele nukleotidsekvensen i tripletter:

La oss assosiere hver triplett med aminosyren til polypeptidet den koder for:

Metionin - Asparaginsyre - Serin - Treonin - Tryptofan - Leucin - Leucin - Lysin - Asparagin - Glutamin

Den siste tripletten er et stoppkodon.

Egenskaper til den genetiske koden

Egenskapene til den genetiske koden er i stor grad en konsekvens av måten aminosyrer er kodet på.

Den første og åpenbare egenskapen er triplicity.

Det refererer til det faktum at kodeenheten er en sekvens av tre nukleotider.

En viktig egenskap ved den genetiske koden er dens ikke-overlappende. Et nukleotid inkludert i en triplett kan ikke inkluderes i en annen.

Det vil si at sekvensen AGUGAA bare kan leses som AGU-GAA, men ikke for eksempel slik: AGU-GUG-GAA. Det vil si at hvis et GU-par er inkludert i en triplett, kan det ikke allerede være det integrert del en annen.

Under entydighet Den genetiske koden forstår at hver triplett tilsvarer bare én aminosyre.

For eksempel koder AGU-tripletten for aminosyren serin og ingenting annet.

Genetisk kode

Denne tripletten tilsvarer unikt bare én aminosyre.

På den annen side kan flere tripletter tilsvare én aminosyre. For eksempel tilsvarer det samme serinet, i tillegg til AGU, AGC-kodonet. Denne eiendommen kalt degenerasjon genetisk kode.

Degenerasjon gjør at mange mutasjoner kan forbli ufarlige, siden ofte å erstatte ett nukleotid i DNA ikke fører til en endring i verdien av tripletten. Hvis du ser nøye på tabellen over aminosyrekorrespondanse til tripletter, kan du se at hvis en aminosyre er kodet av flere tripletter, er de ofte forskjellige i det siste nukleotidet, det vil si at det kan være hva som helst.

Noen andre egenskaper ved den genetiske koden er også notert (kontinuitet, støyimmunitet, universalitet, etc.).

Resiliens som tilpasning av planter til levekår. Grunnleggende reaksjoner av planter på virkningen av ugunstige faktorer.

Planteresistens er evnen til å motstå effekten av ekstreme miljøfaktorer (jord- og lufttørke).

Det unike med den genetiske koden manifesteres i det faktum at

Denne egenskapen ble utviklet under evolusjonsprosessen og var genetisk fiksert. I områder med ugunstige forhold stabile dekorative former og lokale varianter av tørkebestandige kulturplanter ble dannet. Et spesielt nivå av motstand som er iboende i planter, avsløres bare under påvirkning av ekstreme miljøfaktorer.

Som et resultat av utbruddet av en slik faktor, begynner irritasjonsfasen - et skarpt avvik fra normen for en rekke fysiologiske parametere og deres raske tilbakevending til det normale. Deretter er det en endring i metabolsk hastighet og skade på intracellulære strukturer. Samtidig undertrykkes alle syntetiske, alle hydrolytiske aktiveres, og kroppens totale energitilførsel reduseres. Hvis effekten av faktoren ikke overskrider terskelverdien, starter tilpasningsfasen.

En tilpasset plante reagerer mindre på gjentatt eller økende eksponering for en ekstrem faktor. På organismenivå legges interaksjon mellom organer til tilpasningsmekanismene. Svekke bevegelsen av vannstrømmer, mineral og organiske forbindelser forverrer konkurransen mellom organer, deres vekst stopper.

Biostabilitet i planter definert. den maksimale verdien av den ekstreme faktoren der planter fortsatt danner levedyktige frø. Agronomisk stabilitet bestemmes av graden av avlingsreduksjon. Planter er preget av deres motstand mot en bestemt type ekstrem faktor - overvintring, gassbestandig, saltbestandig, tørkebestandig.

Type rundorm, i motsetning til flate, har de et primært kroppshulrom - en schizocoel, dannet på grunn av ødeleggelsen av parenkymet som fyller hullene mellom kroppsveggen og Indre organer– dens funksjon er transport.

Det opprettholder homeostase. Kroppsformen er rund i diameter. Integumentet er kutikulert. Musklene er representert av et lag med langsgående muskler. Tarmen er gjennom og består av 3 seksjoner: fremre, midtre og bakre. Munnåpningen er plassert på den ventrale overflaten av den fremre enden av kroppen. Svelget har en karakteristisk trekantet lumen. Ekskresjonssystem representert av protonefridi eller spesiell hud - hypodermale kjertler. De fleste arter er toboe og formerer seg kun seksuelt.

Utviklingen er direkte, sjeldnere med metamorfose. De har en konstant cellulær sammensetning av kroppen og mangler evnen til å regenerere. Den fremre tarmen består av munnhulen, svelget og spiserøret.

De har ikke en midtre eller bakre del. Ekskresjonssystemet består av 1-2 gigantiske celler i hypodermis. Langsgående utskillelseskanaler ligger i laterale rygger av hypodermis.

Egenskaper til den genetiske koden. Bevis på triplettkode. Dekoding av kodoner. Stopp kodoner. Konseptet med genetisk undertrykkelse.

Ideen om at et gen koder for informasjon i den primære strukturen til et protein ble konkretisert av F.

Crick i sin sekvenshypotese, ifølge hvilken sekvensen av genelementer bestemmer sekvensen av aminosyrerester i polypeptidkjeden. Gyldigheten av sekvenshypotesen er bevist av kolineariteten til strukturene til genet og polypeptidet det koder for. Den mest betydningsfulle utviklingen i 1953 var hensynet til at. At koden mest sannsynlig er triplett.

; DNA-basepar: A-T, T-A, G-C, C-G - kan bare kode for 4 aminosyrer hvis hvert par tilsvarer én aminosyre. Som du vet inneholder proteiner 20 grunnleggende aminosyrer. Hvis vi antar at hver aminosyre har 2 basepar, så kan 16 aminosyrer (4*4) kodes - dette er igjen ikke nok.

Hvis koden er triplett, kan 64 kodoner (4*4*4) lages fra 4 basepar, som er mer enn nok til å kode for 20 aminosyrer. Crick og hans kolleger antok at koden var triplett det ikke var noen "kommaer" mellom kodonene, dvs. skilletegn; Koden i et gen leses fra et fast punkt i én retning. Sommeren 1961 rapporterte Kirenberg og Mattei om dekodingen av det første kodonet og foreslo en metode for å etablere sammensetningen av kodoner i et cellefritt proteinsyntesesystem.

Dermed ble kodonet for fenylalanin transkribert som UUU i mRNA. Videre, som et resultat av bruken av metoder utviklet av Korana, Nirenberg og Leder i 1965.

en kodeordbok ble satt sammen i hans moderne form. Således var forekomsten av mutasjoner i T4-fager forårsaket av tap eller tillegg av baser bevis på kodens triplettnatur (egenskap 1). Disse slettingene og tilleggene, som førte til rammeskift ved "lesing" av koden, ble eliminert bare ved å gjenopprette kodens korrekthet, dette forhindret utseendet til mutanter. Disse forsøkene viste også at tripletter ikke overlapper hverandre, det vil si at hver base kan tilhøre kun én triplett (egenskap 2).

De fleste aminosyrer har flere kodoner. Kode hvor antall aminosyrer mindre antall Kodoner kalles degenerert (egenskap 3), dvs.

e. en gitt aminosyre kan kodes av mer enn én triplett. I tillegg koder ikke tre kodoner for noen aminosyre i det hele tatt ("nonsens-kodoner") og fungerer som et "stoppsignal." Et stoppkodon er endepunktet til en funksjonell enhet av DNA, cistronen. Stoppkodoner er de samme i alle arter og er representert som UAA, UAG, UGA. Et bemerkelsesverdig trekk ved koden er at den er universell (egenskap 4).

I alle levende organismer koder de samme trillingene for de samme aminosyrene.

Eksistensen av tre typer mutante kodonterminatorer og deres undertrykkelse er påvist i E. coli og gjær. Påvisning av suppressorgener som "tolker" nonsens-alleler forskjellige gener, indikerer at oversettelsen av den genetiske koden kan endres.

Mutasjoner som påvirker antikodonet til tRNA-er endrer deres kodonspesifisitet og skaper muligheten for undertrykkelse av mutasjoner på translasjonsnivå. Undertrykkelse på translasjonsnivå kan oppstå på grunn av mutasjoner i genene som koder for visse ribosomale proteiner. Som et resultat av disse mutasjonene "gjør ribosomet feil", for eksempel ved å lese tullkodoner og "tolke" dem ved å bruke noen ikke-mutante tRNA-er. Sammen med genotypisk undertrykkelse som virker på translasjonsnivå, er fenotypisk undertrykkelse av tull-alleler også mulig: når temperaturen synker, når celler eksponeres for aminoglykosid-antibiotika som binder seg til ribosomer, for eksempel streptomycin.

22. Reproduksjon høyere planter: vegetativ og aseksuell. Sporulering, sporestruktur, lik og heterosporøs Reproduksjon som en egenskap ved levende materie, dvs. evnen til et individ til å gi opphav til sin egen art, eksisterte i de tidlige stadiene av evolusjonen.

Former for reproduksjon kan deles inn i 2 typer: aseksuell og seksuell. Selve aseksuell reproduksjon utføres uten deltakelse av kjønnsceller, ved hjelp av spesialiserte celler - sporer. De dannes i organene for aseksuell reproduksjon - sporangia som et resultat av mitotisk deling.

Under spiringen reproduserer sporen et nytt individ, lik moren, med unntak av sporer fra frøplanter, der sporen har mistet funksjonen for reproduksjon og spredning. Sporer kan også dannes ved reduksjonsdeling, med encellede sporer som renner ut.

Reproduksjon av planter ved hjelp av vegetativ (del av et skudd, blad, rot) eller deling av encellede alger i to kalles vegetativ (pære, stiklinger).

Seksuell reproduksjon utføres av spesielle kjønnsceller - kjønnsceller.

Gameter dannes som et resultat av meiose, det er kvinner og hanner. Som et resultat av deres fusjon, vises en zygote, hvorfra en ny organisme deretter utvikler seg.

Planter er forskjellige i typene kjønnsceller. I noen encellede organismer fungerer den som en kjønnscelle til bestemte tider. Organismer av forskjellige kjønn (gameter) smelter sammen - denne seksuelle prosessen kalles hologami. Hvis mannlige og kvinnelige gameter er morfologisk like og mobile, er disse isogameter.

Og den seksuelle prosessen - isogamisk. Hvis kvinnelige gameter er noe større og mindre mobile enn mannlige, så er disse heterogameter, og prosessen er heterogami. Oogamy - kvinnelige kjønnsceller er veldig store og ubevegelige, mannlige kjønnsceller er små og mobile.

12345678910Neste ⇒

Genetisk kode - samsvar mellom DNA-tripletter og proteinaminosyrer

Behovet for å kode strukturen til proteiner i den lineære sekvensen av nukleotider av mRNA og DNA er diktert av det faktum at under translasjon:

• det er ingen samsvar mellom antall monomerer i mRNA-matrisen og produktet - det syntetiserte proteinet;
• det er ingen strukturell likhet mellom RNA og proteinmonomerer.

Dette eliminerer den komplementære interaksjonen mellom matrisen og produktet - prinsippet som bygger på konstruksjonen av nye DNA- og RNA-molekyler under replikasjon og transkripsjon.

Av dette blir det klart at det må finnes en "ordbok" som lar en finne ut hvilken sekvens av mRNA-nukleotider som sikrer inkludering av aminosyrer i et protein i en gitt sekvens. Denne "ordboken" kalles den genetiske, biologiske, nukleotid- eller aminosyrekoden. Den lar deg kryptere aminosyrene som utgjør proteiner ved å bruke en spesifikk sekvens av nukleotider i DNA og mRNA. Det er preget av visse egenskaper.

Trippelitet. Et av hovedspørsmålene for å bestemme egenskapene til koden var spørsmålet om antall nukleotider, som skulle bestemme inkluderingen av en aminosyre i proteinet.

Det ble funnet at de kodende elementene i krypteringen av en aminosyresekvens faktisk er trippel av nukleotider, eller trillinger, som ble navngitt "kodoner".

Betydningen av kodoner.

Det var mulig å fastslå at av 64 kodoner koder inkluderingen av aminosyrer i den syntetiserte polypeptidkjeden for 61 tripletter, og de resterende 3 - UAA, UAG, UGA - koder ikke for inkludering av aminosyrer i proteinet og var opprinnelig kalt meningsløse eller ikke-sansekodoner. Imidlertid ble det senere vist at disse trillingene signaliserer fullføringen av translasjonen, og derfor ble de kalt terminerings- eller stoppkodoner.

Kodonene til mRNA og tripletter av nukleotider i den kodende DNA-strengen med retningen fra 5′ til 3′-enden har samme sekvens av nitrogenholdige baser, bortsett fra at i DNA i stedet for uracil (U), karakteristisk for mRNA, er det er tymin (T).

Spesifisitet.

Hvert kodon tilsvarer kun én spesifikk aminosyre. Slik sett er den genetiske koden strengt tatt entydig.

Tabell 4-3.

Entydighet er en av egenskapene til den genetiske koden, manifestert i det faktum at...

Hovedkomponenter i proteinsyntesesystemet

Nødvendige komponenter	Funksjoner
1 . Aminosyrer	Substrater for proteinsyntese
2. tRNA	tRNA fungerer som adaptere. Akseptorenden deres interagerer med aminosyrer, og deres antikodon interagerer med kodonet til mRNA.
3. Aminoacyl-tRNA syntetase	Hver aa-tRNA syntetase katalyserer den spesifikke bindingen av en av 20 aminosyrer til det tilsvarende tRNA
4.mRNA	Matrisen inneholder en lineær sekvens av kodoner som bestemmer den primære strukturen til proteiner
5. Ribosomer	Ribonukleoprotein subcellulære strukturer som er stedet for proteinsyntese
6.	Energikilder
7. Proteinfaktorer for initiering, forlengelse, terminering	Spesifikke ekstraribosomale proteiner som kreves for translasjonsprosessen (12 initieringsfaktorer: elF; 2 forlengelsesfaktorer: eEFl, eEF2 og termineringsfaktorer: eRF)
8. Magnesiumioner	Kofaktor som stabiliserer ribosomstrukturen

Merknader: Alv( eukaryote initieringsfaktorer) — initieringsfaktorer; eEF ( eukaryote forlengelsesfaktorer) — forlengelsesfaktorer; eRF ( eukaryote frigjørende faktorer) er oppsigelsesfaktorer.

Degenerasjon. Det er 61 tripletter i mRNA og DNA, som hver koder for inkludering av en av 20 aminosyrer i proteinet.

Det følger av dette at i informasjonsmolekyler bestemmes inkluderingen av samme aminosyre i et protein av flere kodoner. Denne egenskapen til den biologiske koden kalles degenerasjon.

Hos mennesker er bare 2 aminosyrer kodet med ett kodon - Met og Tri, mens Leu, Ser og Apr - med seks kodoner, og Ala, Val, Gly, Pro, Tre - med fire kodoner (tabell

Redundans av kodende sekvenser er den mest verdifulle egenskapen til en kode, siden den øker motstanden til informasjonsstrømmen mot de negative effektene av eksterne og Internt miljø. Når man skal bestemme naturen til aminosyren som skal inkluderes i et protein, er ikke det tredje nukleotidet i et kodon like viktig som de to første. Som det fremgår av tabellen. 4-4, for mange aminosyrer påvirker ikke dets betydning å erstatte et nukleotid i den tredje posisjonen til et kodon.

Linearitet av informasjonsregistrering.

Under translasjon "leses" mRNA-kodoner fra et fast startpunkt sekvensielt og overlapper ikke. Informasjonsposten inneholder ikke signaler som indikerer slutten av ett kodon og begynnelsen av det neste. AUG-kodonet er initieringskodonet og leses både i begynnelsen og i andre deler av mRNA som Met. Trillingene som følger den leses sekvensielt uten hull inntil stoppkodonet, hvor syntesen av polypeptidkjeden er fullført.

Allsidighet.

Inntil nylig ble det antatt at koden var absolutt universell, dvs. betydningen av kodeord er den samme for alle studerte organismer: virus, bakterier, planter, amfibier, pattedyr, inkludert mennesker.

Et unntak ble imidlertid senere kjent at mitokondrielt mRNA inneholder 4 tripletter som har en annen betydning enn i nukleær opprinnelse. I mitokondrielt mRNA koder således tripletten UGA for Tri, AUA koder for Met, og ACA og AGG leses som ekstra stoppkodoner.

Kolinearitet av gen og produkt.

Hos prokaryoter er en lineær samsvar mellom sekvensen av genkodoner og aminosyresekvensen i proteinprodukt, eller som de sier, det er kolinearitet mellom genet og produktet.

Tabell 4-4.

Genetisk kode

Første base	Andre base
	U	MED	EN	G
U	UUU Hårføner	UCU Cep	UAU skytebane	UGU Cis
UUC hårføner	UCC Ser	iASTIR	UGC Cis
UUA Lei	UCA Cep	UAA*	UGA*
UUG Lei	UCG Ser	UAG*	UGG april
MED	CUU Lei	CCU Pro	CAU Gis	CGU april
CUC Lei	SSS Pro	SAS Gis	CGC april
CUA Lei	SSA Pro	SAA Gln	CGA april
CUG Lei	CCG Pro	CAG Gln	CGG april
EN	AUU Ile	ACU Tpe	AAU Asn	AGU Ser
AUC Ile	ACC Tre	AAS Asn	AGG grå
AUA Meth	ASA Tre	AAA Liz	AGA april
AUG Møtte	ACG Tre	AAG Liz	AGG april
G	GUU forbud	GCU Ala	GAU Asp	GGU Gli
GUC Val	GCC Ala	GAC Asp	GGC Gli
GUA Val	GSA Ala	GAA Glu	GGA Gli
GUG Val	GСG Ala	GAG Glu	GGG Glee

Merknader: U - uracil; C - cytosin; A - adenin; G - guanin; *—termineringskodon.

Hos eukaryoter blir basesekvenser i et gen som er kolineære med aminosyresekvensen i proteinet avbrutt av nitroner.

Derfor, i eukaryote celler, er aminosyresekvensen til et protein kolineær med sekvensen av eksoner i et gen eller modent mRNA etter post-transkripsjonell fjerning av introner.

0

Genetisk kode- dette er en metode som er karakteristisk for alle levende organismer for å kode for aminosyresekvensen til proteiner ved å bruke sekvensen av nukleotider i et DNA-molekyl.

Implementeringen av genetisk informasjon i levende celler (det vil si syntesen av et protein kodet i DNA) utføres ved hjelp av to matriseprosesser: transkripsjon (det vil si syntesen av mRNA på en DNA-matrise) og translasjon (syntesen av en polypeptidkjede på en mRNA-matrise).

DNA bruker fire nukleotider - adenin (A), guanin (G), cytosin (C), tymin (T). Disse "bokstavene" utgjør alfabetet til den genetiske koden. RNA bruker de samme nukleotidene, bortsett fra tymin, som er erstattet av uracil (U). I DNA- og RNA-molekyler er nukleotider ordnet i kjeder, og dermed oppnås sekvenser av "bokstaver".

DNA-nukleotidsekvensen inneholder kode "ord" for hver aminosyre i det fremtidige proteinmolekylet - den genetiske koden. Den består av en viss sekvens av arrangement av nukleotider i et DNA-molekyl.

Tre påfølgende nukleotider koder for "navnet" på en aminosyre, det vil si at hver av de 20 aminosyrene er kryptert med en betydelig kodeenhet - en kombinasjon av tre nukleotider kalt en triplett eller kodon.

For øyeblikket er DNA-koden fullstendig dechiffrert, og vi kan snakke om visse egenskaper som er karakteristiske for dette unike biologiske systemet, som sikrer oversettelse av informasjon fra "språket" til DNA til proteinets "språk".

Bæreren av genetisk informasjon er DNA, men siden mRNA, en kopi av en av DNA-trådene, er direkte involvert i proteinsyntesen, er den genetiske koden oftest skrevet på "RNA-språket."

Aminosyre	RNA-kodende tripletter
Alanin	GCU GCC GCA GCH
Arginin	TsGU TsGTs TsGA TsGG AGA AGG
Asparagin	AAU AAC
Asparaginsyre	GAU GAC
Valin	GUU GUTS GUA GUG
Histidin	TsAU TsATs
Glycin	GGU GGC GGA ÅÅÅ
Glutamin	CAA CAG
Glutaminsyre	GAA GAG
Isoleucin	AUU AUC AUA
Leucin	TSUU TSUTS TSUA TSUG UUA UUG
Lysin	AAA AAG
Metionin	AUG
Proline	TsTsU TsTs TsTsTsG
Serin	UCU UCC UCA UCG ASU AGC
Tyrosin	UAU UAC
Treonin	ACU ACC ACA ACG
Tryptofan	UGG
Fenylalanin	UUU UUC
Cystein	UGU UGC
STOPPE	UGA UAG UAA

Egenskaper til den genetiske koden

Tre påfølgende nukleotider (nitrogenbaser) koder for "navnet" på én aminosyre, det vil si at hver av de 20 aminosyrene er kryptert med en signifikant kodeenhet - en kombinasjon av tre nukleotider kalt trilling eller kodon.

Triplett (kodon)- en sekvens av tre nukleotider (nitrogenbaser) i et DNA- eller RNA-molekyl som bestemmer inkluderingen av en viss aminosyre i proteinmolekylet under syntesen.

• Unikhet (diskrethet)

En triplett kan ikke kode for to forskjellige aminosyrer, den krypterer bare én aminosyre. Et spesifikt kodon tilsvarer bare én aminosyre.

Hver aminosyre kan defineres av mer enn én triplett. Unntak - metionin Og tryptofan. Med andre ord kan flere kodoner tilsvare samme aminosyre.

• Ikke-overlappende

Den samme basen kan ikke vises i to tilstøtende kodoner samtidig.

Noen trillinger koder ikke for aminosyrer, men er særegne " veiskilt", som bestemmer begynnelsen og slutten av individuelle gener, (UAA, UAG, UGA), som hver betyr opphør av syntese og er plassert på slutten av hvert gen, slik at vi kan snakke om polariteten til den genetiske koden.

Hos dyr og planter, sopp, bakterier og virus koder den samme tripletten for samme type aminosyre, det vil si at den genetiske koden er den samme for alle levende ting. Med andre ord er universalitet evnen til den genetiske koden til å fungere på samme måte i organismer med forskjellige kompleksitetsnivåer fra virus til mennesker. Universaliteten til DNA-koden bekrefter opprinnelsesenheten til alt liv på planeten vår. Genteknologiske metoder er basert på bruken av egenskapen til universaliteten til den genetiske koden.

Fra historien til oppdagelsen av den genetiske koden

For første gang ideen om eksistens genetisk kode formulert av A. Down og G. Gamow i 1952 - 1954. Forskere har vist at nukleotidsekvensen som unikt bestemmer syntesen av en bestemt aminosyre må inneholde minst tre enheter. Det ble senere bevist at en slik sekvens består av tre nukleotider kalt kodon eller trilling.

Spørsmål om hvilke nukleotider som er ansvarlige for å inkorporere en bestemt aminosyre i protein molekyl og hvilket antall nukleotider som bestemmer denne inkluderingen forble uløst frem til 1961. Teoretisk analyse viste at koden ikke kan bestå av ett nukleotid, siden det i dette tilfellet kun kan kodes for 4 aminosyrer. Koden kan imidlertid ikke være en dublett, det vil si at en kombinasjon av to nukleotider fra et "alfabet" på fire bokstaver kan ikke dekke alle aminosyrer, siden bare 16 slike kombinasjoner er teoretisk mulige (4 2 = 16).

For å kode for 20 aminosyrer, samt et stoppsignal som indikerer slutten av proteinsekvensen, er tre påfølgende nukleotider tilstrekkelig, når antall mulige kombinasjoner er 64 (4 3 = 64).