เสื่อมของรหัสพันธุกรรม: พื้นฐาน

รหัสพันธุกรรมจะแสดงเป็น codons ระบบการเข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนที่เป็นธรรมชาติในทุกชีวิตของดาวเคราะห์ ถอดรหัสใช้เวลาหลายทศวรรษ แต่ความจริงที่ว่าเขามีอยู่แล้ววิทยาศาสตร์เป็นที่เข้าใจกันเกือบศตวรรษ เก่งกาจจำเพาะทิศทางเดียวและโดยเฉพาะอย่างยิ่งความเสื่อมของรหัสพันธุกรรมมีความสำคัญทางชีวภาพ

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ

ปัญหาของการเข้ารหัสข้อมูลทางพันธุกรรมที่ได้รับเสมอที่สำคัญในทางชีววิทยา โดยโครงสร้างของเมทริกซ์ของรหัสพันธุกรรมวิทยาศาสตร์ก้าวหน้าค่อนข้างช้า ตั้งแต่การค้นพบของ J วัตสันและคริกในปี 1953 โครงสร้างเกลียวคู่ดีเอ็นเอป้อนขั้นตอนของการแก้โครงสร้างรหัสตัวเองซึ่งทำให้ความเชื่อในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวของธรรมชาติ โครงสร้างเชิงเส้นของโปรตีนและดีเอ็นเอของโครงสร้างเดียวกันโดยนัยปรากฏตัวของรหัสพันธุกรรม, การติดต่อระหว่างสองตำรา แต่บันทึกด้วยตัวอักษรที่แตกต่างกัน และถ้าตัวอักษรของโปรตีนได้รับการรู้จักเครื่องหมายดีเอ็นเอเป็นเรื่องของการศึกษาชีววิทยาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์

ไม่จำเป็นต้องอธิบายขั้นตอนทั้งหมดในการแก้ปัญหาของปริศนานี้คือ ตรงทดลองได้รับการพิสูจน์และยืนยันว่าระหว่าง codons DNA และกรดอะมิโนของโปรตีนมีความชัดเจนและสอดคล้องจัดขึ้นตามลำดับในปี 1964 ชาร์ลจานฟสกี้และ S เบรนเนอร์ อีก - ในระหว่างการถอดรหัสของรหัสพันธุกรรมในหลอดทดลอง (ในหลอดทดลอง) โดยใช้เทคนิคของการสังเคราะห์โปรตีนในโครงสร้างของเซลล์ฟรี

ครบรหัสถอดรหัสอีได้รับการประกาศใช้ในปี 1966 นักชีววิทยาที่การประชุมสัมมนาที่หนาวฤดูใบไม้ผลิฮาร์เบอร์ (USA) จากนั้นผมเปิดซ้ำซ้อน (เสื่อม) ของรหัสพันธุกรรม สิ่งนี้หมายความว่ามันอธิบายค่อนข้างง่าย

ถอดรหัสยังคง

ได้รับการถอดรหัสข้อมูลรหัสทางพันธุกรรมได้กลายเป็นหนึ่งในกิจกรรมที่สำคัญที่สุดของศตวรรษที่ผ่านมา วันนี้วิทยาศาสตร์ยังคงสำรวจในเชิงลึกกลไกของระบบการเข้ารหัสระดับโมเลกุลและคุณลักษณะของมันและ overabundance ของสัญญาณสิ่งที่จะแสดงในทรัพย์สินของความเสื่อมของรหัสพันธุกรรมที่ การศึกษาเฉพาะกิจการของอุตสาหกรรม - ต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของระบบการเข้ารหัสวัสดุทางพันธุกรรม หลักฐานเชื่อมโยง polynucleotides (DNA) และ polypeptides (โปรตีน) ให้แรงผลักดันไปสู่การพัฒนาทางอณูชีววิทยา และในทางกลับกัน, เทคโนโลยีชีวภาพ, ชีววิศวกรรม, การค้นพบในการปรับปรุงพันธุ์และการเจริญเติบโตของพืช

ความประพฤติและกฎระเบียบ

เชื่อบ้านของอณูชีววิทยา - ข้อมูลที่ถูกถ่ายโอนจากดีเอ็นเอ messenger RNA และจากนั้นกับเธอในโปรตีน ในทิศทางที่ตรงข้ามของการส่งผ่านความเป็นไปได้ที่จะจาก RNA DNA และ RNA ใน RNA อื่น ๆ

แต่เมทริกซ์หรือพื้นฐานของดีเอ็นเอยังคงอยู่เสมอ และทุกคุณสมบัติพื้นฐานอื่น ๆ ของการถ่ายโอนข้อมูล - ภาพสะท้อนของธรรมชาติของการถ่ายโอนของเมทริกซ์ที่ กล่าวคือโดยการดำเนินการส่งการสังเคราะห์โมเลกุลเมทริกซ์อื่น ๆ ซึ่งจะมีการสืบพันธุ์ของโครงสร้างของข้อมูลทางพันธุกรรมที่

รหัสพันธุกรรม

สายโครงสร้างของโมเลกุลของโปรตีนเข้ารหัสโดยวิธีการของ codons เสริม (แฝด) นิวคลีโอซึ่งเพียง 4 (Adein, guanine, cytosine, มีน (uracil)) ซึ่งเป็นธรรมชาตินำไปสู่การก่อตัวของเครือข่ายอื่น ๆ ของนิวคลีโอ หมายเลขเดียวกันของนิวคลีโอและ complementarity เคมี - นี้เป็นเงื่อนไขหลักสำหรับการสังเคราะห์ดังกล่าว แต่การก่อตัวของโปรตีนที่มีคุณภาพโมเลกุลที่ตรงกับปริมาณและคุณภาพของโมโนเมอร์ไม่ได้ (นิวคลีโอดีเอ็นเอ - กรดอะมิโนโปรตีน) นี้เป็นรหัสทางพันธุกรรมธรรมชาติ - ระบบการบันทึกภาพในลำดับของนิวคลีโอ (codons) ที่ลำดับกรดอะมิโนของโปรตีน

รหัสพันธุกรรมมีคุณสมบัติหลายประการ:

• กลุ่มที่มี 3 คน
• เอกลักษณ์
• ปฐมนิเทศ
• Disjointness
• ซ้ำซ้อน (เสื่อม) ของรหัสพันธุกรรม
• ความเก่งกาจ

นี่คือคำอธิบายสั้น ๆ โดยมุ่งเน้นที่ความสำคัญทางชีวภาพ

Triplet ต่อเนื่องและลำลึงค์ความพร้อม

แต่ละ 61 กรดอะมิโนที่สอดคล้องกับเสื้อความหมาย (แฝด) นิวคลีโอ สามแฝดสามไม่ได้ดำเนินการข้อมูลเกี่ยวกับกรดอะมิโนและหยุด codons เบื่อหน่ายในห่วงโซ่แต่ละคนเป็นสมาชิกของแฝดและไม่ได้อยู่ด้วยตัวเอง ในตอนท้ายและจุดเริ่มต้นของห่วงโซ่ของนิวคลีโอที่สอดคล้องกับโปรตีนที่เดียวที่จะหยุด codons พวกเขาเริ่มต้นหรือหยุดการกระจายเสียง (สังเคราะห์โมเลกุลโปรตีน)

ความจำเพาะและหนึ่ง pointedness disjointness

แต่ละ codon (แฝด) encodes กรดอะมิโนที่หนึ่งเท่านั้น แต่ละแฝดมีความเป็นอิสระจากและไม่ทับซ้อนที่อยู่ติดกัน หนึ่งเบื่อหน่ายสามารถอยู่เพียงคนเดียวแฝดในห่วงโซ่ การสังเคราะห์โปรตีนอยู่เสมอในทิศทางเดียวเท่านั้นนั่นคือการควบคุมการหยุด codons

ซ้ำซ้อนของรหัสพันธุกรรม

แฝดของนิวคลีโอแต่ละ encodes กรดอะมิโนที่หนึ่ง รวม 64 นิวคลีโอ 61 ของพวกเขา - กรดอะมิโนที่เข้ารหัส (ความรู้สึก codon) และสาม - ความหมายคือกรดอะมิโนไม่ได้เข้ารหัส (หยุด codons) ซ้ำซ้อน (เสื่อม) ของรหัสพันธุกรรมคือว่าแทนสามารถทำในแต่ละแฝด - รุนแรง (อะมิโนที่นำไปสู่การเปลี่ยนกรด) และอนุลักษณ์ (กรดอะมิโนไม่เปลี่ยนระดับ) มันเป็นเรื่องง่ายในการคำนวณว่าถ้าแฝดสามารถดำเนินการ 9 แทน (1, 2 และ 3 ตำแหน่ง) แต่ละเบื่อหน่ายจะถูกแทนที่ด้วย 4-1 = 3 ศูนย์รวมอื่น ๆ จำนวนรวมของการแทนเบื่อหน่ายเป็นไปได้ที่จะเป็น 61-9 = 549

เสื่อมของรหัสพันธุกรรมที่ปรากฏอยู่ในความจริงที่ว่า 549 ตัวเลือก - มันเป็นมากเกินกว่าที่จำเป็นสำหรับข้อมูล zakodirovki ประมาณ 21 กรดอะมิโน ในกรณีของตัวเลือกทดแทนนี้ 549 23 นำไปสู่การก่อตัวของ codon หยุด 134 + 230 เปลี่ยนตัว - มีแทนอนุลักษณ์, และ 162 - รุนแรง

กฎข้อเสื่อมและข้อยกเว้น

หากทั้งสอง codons ได้สองเหมือนกันเบื่อหน่ายแรกนิวคลีโอที่เหลือจะถูกนำเสนอด้วยชั้น (purine หรือ pyrimidine) ข้อมูลที่พวกเขาดำเนินการกรดอะมิโนเหมือนกัน นี้จะเป็นความเสื่อมหรือความซ้ำซ้อนของรหัสพันธุกรรม ยกเว้นสอง - AUA และ UGA - แรก encodes methionine แม้ว่าจะมีการไอโซลิวซีนและสอง - หยุด codon แต่จะมีการเข้ารหัสโพรไบโอ

ความหมายความเสื่อมและความคล่องตัว

ทั้งสองคุณสมบัติของรหัสพันธุกรรมมีคุณค่าทางชีวภาพสูงสุด คุณสมบัติทั้งหมดดังกล่าวข้างต้นมีลักษณะของข้อมูลทางพันธุกรรมของทุกรูปแบบของสิ่งมีชีวิตบนโลกของเรา

เสื่อมของรหัสพันธุกรรมมีค่าปรับเป็นการทำสำเนาซ้ำของรหัสกรดอะมิโนเดียว นอกจากนี้ในที่นี้หมายถึงการลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (เสื่อม) ของเบสที่สามใน codon ดังกล่าวเป็นศูนย์รวมลดแผล mutational ใน DNA ซึ่งก่อให้เกิดการละเมิดที่ร้ายแรงในโครงสร้างโปรตีน นี่คือกลไกการป้องกันของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ของดาวเคราะห์