आनुवंशिक कोड संदेश भेजें. वंशानुगत जानकारी रिकॉर्ड करने के एक तरीके के रूप में आनुवंशिक कोड

जेनेटिक कोड, डीएनए अणुओं (कुछ वायरस - आरएनए) में न्यूक्लियोटाइड आधारों के अनुक्रम के रूप में वंशानुगत जानकारी दर्ज करने की एक प्रणाली, जो प्रोटीन (पॉलीपेप्टाइड) अणुओं में प्राथमिक संरचना (अमीनो एसिड अवशेषों का स्थान) निर्धारित करती है। आनुवंशिक कोड की समस्या डीएनए की आनुवंशिक भूमिका को साबित करने (अमेरिकी माइक्रोबायोलॉजिस्ट ओ. एवरी, के. मैकलियोड, एम. मैक्कार्थी, 1944) और इसकी संरचना को समझने (जे. वाटसन, एफ. क्रिक, 1953) के बाद तैयार की गई थी। जीन एंजाइमों की संरचना और कार्यों को निर्धारित करते हैं (जे. बीडल और ई. टेटम, 1941 द्वारा "एक जीन - एक एंजाइम का सिद्धांत") और एक प्रोटीन की स्थानिक संरचना और गतिविधि की उसकी प्राथमिक संरचना पर निर्भरता होती है। (एफ. सेंगर, 1955)। 4 न्यूक्लिक एसिड आधारों का संयोजन पॉलीपेप्टाइड्स में 20 सामान्य अमीनो एसिड अवशेषों के विकल्प को कैसे निर्धारित करता है, इसका प्रश्न पहली बार 1954 में जी. गामो द्वारा उठाया गया था।

एक प्रयोग के आधार पर जिसमें उन्होंने 1961 में टी4 बैक्टीरियोफेज के जीनों में से एक में न्यूक्लियोटाइड की एक जोड़ी के सम्मिलन और विलोपन की बातचीत का अध्ययन किया, एफ. क्रिक और अन्य वैज्ञानिकों ने निर्धारित किया सामान्य विशेषताआनुवंशिक कोड: ट्रिपलेट, यानी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में प्रत्येक अमीनो एसिड अवशेष जीन के डीएनए में तीन आधारों (ट्रिप्लेट, या कोडन) के एक सेट से मेल खाता है; एक जीन के भीतर कोडन को एक निश्चित बिंदु से, एक दिशा में और "बिना अल्पविराम के" पढ़ा जाता है, अर्थात, कोडन एक दूसरे से किसी भी संकेत द्वारा अलग नहीं होते हैं; अध:पतन, या अतिरेक - एक ही अमीनो एसिड अवशेष को कई कोडन (समानार्थी कोडन) द्वारा एन्कोड किया जा सकता है। लेखकों ने माना कि कोडन ओवरलैप नहीं होते हैं (प्रत्येक आधार केवल एक कोडन से संबंधित होता है)। सिंथेटिक मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) के नियंत्रण में सेल-मुक्त प्रोटीन संश्लेषण प्रणाली का उपयोग करके ट्रिपलेट्स की कोडिंग क्षमता का प्रत्यक्ष अध्ययन जारी रखा गया था। 1965 तक जेनेटिक कोडएस. ओचोआ, एम. निरेनबर्ग और एच. जी. कोराना के कार्यों में पूरी तरह से समझा गया था। जेनेटिक कोड के रहस्य को उजागर करना इनमें से एक था उत्कृष्ट उपलब्धियाँ 20वीं सदी में जीव विज्ञान.

किसी कोशिका में आनुवंशिक कोड का कार्यान्वयन दो मैट्रिक्स प्रक्रियाओं - प्रतिलेखन और अनुवाद के दौरान होता है। जीन और प्रोटीन के बीच मध्यस्थ एमआरएनए है, जो डीएनए स्ट्रैंड में से एक पर प्रतिलेखन के दौरान बनता है। इस मामले में, डीएनए आधारों का अनुक्रम, जानकारी ले जानाप्रोटीन की प्राथमिक संरचना के बारे में mRNA आधारों के अनुक्रम के रूप में "पुनः लिखा" जाता है। फिर, राइबोसोम पर अनुवाद के दौरान, एमआरएनए के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को ट्रांसफर आरएनए (टीआरएनए) द्वारा पढ़ा जाता है। उत्तरार्द्ध में एक स्वीकर्ता अंत होता है, जिससे एक अमीनो एसिड अवशेष जुड़ा होता है, और एक एडाप्टर अंत, या एंटिकोडन ट्रिपलेट होता है, जो संबंधित एमआरएनए कोडन को पहचानता है। एक कोडन और एक एंटी-कोडन की परस्पर क्रिया पूरक आधार युग्मन के आधार पर होती है: एडेनिन (ए) - यूरासिल (यू), गुआनिन (जी) - साइटोसिन (सी); इस मामले में, एमआरएनए का आधार अनुक्रम संश्लेषित प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम में अनुवादित होता है। अलग-अलग जीव एक ही अमीनो एसिड के लिए अलग-अलग आवृत्ति वाले अलग-अलग पर्यायवाची कोडन का उपयोग करते हैं। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को एन्कोड करने वाले एमआरएनए का पढ़ना अमीनो एसिड मेथियोनीन के अनुरूप एयूजी कोडन के साथ शुरू होता है (आरंभ होता है)। कम सामान्यतः, प्रोकैरियोट्स में, दीक्षा कोडन GUG (वेलिन), UUG (ल्यूसीन), AUU (आइसोल्यूसीन) होते हैं, और यूकेरियोट्स में - UUG (ल्यूसीन), AUA (आइसोल्यूसीन), ACG (थ्रेओनीन), CUG (ल्यूसीन)। यह अनुवाद के दौरान पढ़ने के तथाकथित फ्रेम, या चरण को सेट करता है, यानी, तब एमआरएनए के पूरे न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को टीआरएनए के ट्रिपलेट द्वारा ट्रिपलेट पढ़ा जाता है जब तक कि तीन टर्मिनेटर कोडन में से कोई भी, जिसे अक्सर स्टॉप कोडन कहा जाता है, का सामना नहीं किया जाता है। एमआरएनए: यूएए, यूएजी, यूजीए (तालिका)। इन त्रिक को पढ़ने से पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का संश्लेषण पूरा हो जाता है।

AUG और स्टॉप कोडन क्रमशः mRNA एन्कोडिंग पॉलीपेप्टाइड्स के क्षेत्रों की शुरुआत और अंत में दिखाई देते हैं।

आनुवंशिक कोड अर्ध-सार्वभौमिक है। इसका मतलब यह है कि वस्तुओं के बीच कुछ कोडन के अर्थ में थोड़ी भिन्नताएं हैं, और यह मुख्य रूप से टर्मिनेटर कोडन पर लागू होता है, जो महत्वपूर्ण हो सकता है; उदाहरण के लिए, कुछ यूकेरियोट्स और माइकोप्लाज्मा के माइटोकॉन्ड्रिया में, यूजीए ट्रिप्टोफैन को एन्कोड करता है। इसके अलावा, बैक्टीरिया और यूकेरियोट्स के कुछ एमआरएनए में, यूजीए एक असामान्य अमीनो एसिड - सेलेनोसिस्टीन, और यूएजी एक आर्कबैक्टीरिया - पाइरोलिसिन में एनकोड करता है।

एक दृष्टिकोण है जिसके अनुसार आनुवंशिक कोड संयोग से उत्पन्न हुआ ("जमे हुए मौका" परिकल्पना)। इसकी अधिक संभावना है कि यह विकसित हुआ। यह धारणा कोड के एक सरल और, जाहिरा तौर पर, अधिक प्राचीन संस्करण के अस्तित्व द्वारा समर्थित है, जिसे माइटोकॉन्ड्रिया में "तीन में से दो" नियम के अनुसार पढ़ा जाता है, जब अमीनो एसिड तीन में से केवल दो आधारों द्वारा निर्धारित होता है। त्रिक में.

लिट.: क्रिक एफ. एन. ए. ओ प्रोटीन के लिए आनुवंशिक कोड की सामान्य प्रकृति // प्रकृति। 1961. वॉल्यूम. 192; आनुवंशिक कोड. एन.वाई., 1966; इचास एम. जैविक कोड। एम., 1971; इंगे-वेच्टोमोव एस.जी. आनुवंशिक कोड कैसे पढ़ा जाता है: नियम और अपवाद // आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान. एम., 2000. टी. 8; रैटनर वी. ए. एक प्रणाली के रूप में जेनेटिक कोड // सोरोस शैक्षिक जर्नल। 2000. टी. 6. नंबर 3.

एस जी इंगे-वेच्टोमोव।

आनुवंशिक कोड एक न्यूक्लिक एसिड अणु में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम का उपयोग करके एक प्रोटीन अणु में अमीनो एसिड के अनुक्रम को एन्कोड करने का एक तरीका है। आनुवंशिक कोड के गुण इस कोडिंग की विशेषताओं से उत्पन्न होते हैं।

प्रत्येक प्रोटीन अमीनो एसिड लगातार तीन न्यूक्लिक एसिड न्यूक्लियोटाइड से मेल खाता है - त्रिक, या कोडोन. प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में चार नाइट्रोजनस आधारों में से एक हो सकता है। आरएनए में ये एडेनिन (ए), यूरैसिल (यू), गुआनिन (जी), साइटोसिन (सी) हैं। नाइट्रोजनस आधारों (इस मामले में, उनसे युक्त न्यूक्लियोटाइड) को अलग-अलग तरीकों से संयोजित करके, आप कई अलग-अलग त्रिक प्राप्त कर सकते हैं: एएए, जीएयू, यूसीसी, जीसीए, एयूसी, आदि। संभावित संयोजनों की कुल संख्या 64 है, यानी 43।

जीवित जीवों के प्रोटीन में लगभग 20 अमीनो एसिड होते हैं। यदि प्रकृति ने प्रत्येक अमीनो एसिड को तीन के साथ नहीं, बल्कि दो न्यूक्लियोटाइड के साथ एनकोड करने की "योजना बनाई", तो ऐसे जोड़े की विविधता पर्याप्त नहीं होगी, क्योंकि उनमें से केवल 16 होंगे, यानी। 42.

इस प्रकार, आनुवंशिक कोड का मुख्य गुण इसकी त्रिगुणात्मकता है. प्रत्येक अमीनो एसिड न्यूक्लियोटाइड के त्रिक द्वारा एन्कोड किया गया है।

चूंकि जैविक अणुओं में उपयोग किए जाने वाले अमीनो एसिड की तुलना में काफी अधिक संभावित भिन्न त्रिक हैं, इसलिए जीवित प्रकृति में निम्नलिखित संपत्ति का एहसास हुआ है: फालतूपनजेनेटिक कोड। कई अमीनो एसिड को एक कोडन द्वारा नहीं, बल्कि कई द्वारा एन्कोड किया जाने लगा। उदाहरण के लिए, अमीनो एसिड ग्लाइसिन चार अलग-अलग कोडन द्वारा एन्कोड किया गया है: जीजीयू, जीजीसी, जीजीए, जीजीजी। अतिरेक भी कहा जाता है पतन.

अमीनो एसिड और कोडन के बीच पत्राचार तालिकाओं में दिखाया गया है। उदाहरण के लिए, ये:

न्यूक्लियोटाइड्स के संबंध में, आनुवंशिक कोड में निम्नलिखित गुण होते हैं: असंदिग्धता(या विशेषता): प्रत्येक कोडन केवल एक अमीनो एसिड से मेल खाता है। उदाहरण के लिए, जीजीयू कोडन केवल ग्लाइसिन के लिए कोड कर सकता है और किसी अन्य अमीनो एसिड के लिए नहीं।

दोबारा। अतिरेक का अर्थ है कि कई त्रिक एक ही अमीनो एसिड के लिए कोड कर सकते हैं। विशिष्टता - प्रत्येक विशिष्ट कोडन केवल एक अमीनो एसिड के लिए कोड कर सकता है।

आनुवंशिक कोड में कोई विशेष विराम चिह्न नहीं हैं (स्टॉप कोडन को छोड़कर, जो पॉलीपेप्टाइड संश्लेषण के अंत का संकेत देते हैं)। विराम चिह्नों का कार्य त्रिक द्वारा स्वयं किया जाता है - एक के अंत का अर्थ है कि अगला अगला प्रारंभ होगा। इसका तात्पर्य आनुवंशिक कोड के निम्नलिखित दो गुणों से है: निरंतरताऔर गैर अतिव्यापी. निरंतरता से तात्पर्य त्रिक का एक दूसरे के ठीक बाद पढ़ने से है। नॉन-ओवरलैपिंग का मतलब है कि प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड केवल एक ट्रिपलेट का हिस्सा हो सकता है। तो अगले त्रिक का पहला न्यूक्लियोटाइड हमेशा पिछले त्रिक के तीसरे न्यूक्लियोटाइड के बाद आता है। एक कोडन पिछले कोडन के दूसरे या तीसरे न्यूक्लियोटाइड से शुरू नहीं हो सकता है। दूसरे शब्दों में, कोड ओवरलैप नहीं होता है.

आनुवंशिक कोड में गुण होता है बहुमुखी प्रतिभा. यह पृथ्वी पर सभी जीवों के लिए समान है, जो जीवन की उत्पत्ति की एकता को इंगित करता है। इसके बहुत ही दुर्लभ अपवाद हैं। उदाहरण के लिए, माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में कुछ त्रिक अपने सामान्य अमीनो एसिड के अलावा अन्य अमीनो एसिड को एनकोड करते हैं। इससे पता चलता है कि जीवन की शुरुआत में आनुवंशिक कोड में थोड़ी भिन्नताएं थीं।

अंत में, आनुवंशिक कोड है शोर उन्मुक्ति, जो अतिरेक के रूप में इसकी संपत्ति का परिणाम है। बिंदु उत्परिवर्तन, जो कभी-कभी डीएनए में होते हैं, आमतौर पर एक नाइट्रोजनस बेस को दूसरे के साथ बदलने के परिणामस्वरूप होता है। इससे त्रिक बदल जाता है। उदाहरण के लिए, यह AAA था, लेकिन उत्परिवर्तन के बाद यह AAG बन गया। हालाँकि, ऐसे परिवर्तनों से हमेशा संश्लेषित पॉलीपेप्टाइड में अमीनो एसिड में बदलाव नहीं होता है, क्योंकि आनुवंशिक कोड की अतिरेक संपत्ति के कारण दोनों त्रिक, एक अमीनो एसिड के अनुरूप हो सकते हैं। यह ध्यान में रखते हुए कि उत्परिवर्तन अक्सर हानिकारक होते हैं, शोर प्रतिरक्षा की संपत्ति उपयोगी है।

आनुवंशिक, या जैविक, कोड जीवित प्रकृति के सार्वभौमिक गुणों में से एक है, जो इसकी उत्पत्ति की एकता को साबित करता है। जेनेटिक कोडन्यूक्लिक एसिड न्यूक्लियोटाइड्स (मैसेंजर आरएनए या एक पूरक डीएनए अनुभाग जिस पर एमआरएनए संश्लेषित होता है) के अनुक्रम का उपयोग करके पॉलीपेप्टाइड के अमीनो एसिड के अनुक्रम को एन्कोड करने की एक विधि है।

अन्य परिभाषाएँ भी हैं।

जेनेटिक कोड- यह तीन न्यूक्लियोटाइड के एक विशिष्ट अनुक्रम के लिए प्रत्येक अमीनो एसिड (जीवित प्रोटीन का हिस्सा) का पत्राचार है। जेनेटिक कोडन्यूक्लिक एसिड बेस और प्रोटीन अमीनो एसिड के बीच संबंध है।

वैज्ञानिक साहित्य में, आनुवंशिक कोड का मतलब किसी जीव के डीएनए में न्यूक्लियोटाइड का अनुक्रम नहीं है जो उसके व्यक्तित्व को निर्धारित करता है।

यह मान लेना गलत है कि एक जीव या प्रजाति का एक कोड होता है और दूसरे का दूसरा। आनुवंशिक कोड यह है कि अमीनो एसिड को न्यूक्लियोटाइड्स (यानी सिद्धांत, तंत्र) द्वारा कैसे एन्कोड किया जाता है; यह सभी जीवित चीजों के लिए सार्वभौमिक है, सभी जीवों के लिए समान है।

इसलिए, यह कहना गलत है, उदाहरण के लिए, "किसी व्यक्ति का आनुवंशिक कोड" या "किसी जीव का आनुवंशिक कोड", जिसका प्रयोग अक्सर छद्म वैज्ञानिक साहित्य और फिल्मों में किया जाता है।

इन मामलों में, हमारा मतलब आमतौर पर किसी व्यक्ति, जीव आदि के जीनोम से होता है।

जीवित जीवों की विविधता और उनकी जीवन गतिविधि की विशेषताएं मुख्य रूप से प्रोटीन की विविधता के कारण हैं।

प्रोटीन की विशिष्ट संरचना इसकी संरचना बनाने वाले विभिन्न अमीनो एसिड के क्रम और मात्रा से निर्धारित होती है। पेप्टाइड का अमीनो एसिड अनुक्रम एक जैविक कोड का उपयोग करके डीएनए में एन्क्रिप्ट किया गया है। मोनोमर्स के सेट की विविधता के दृष्टिकोण से, डीएनए पेप्टाइड की तुलना में अधिक आदिम अणु है। डीएनए है विभिन्न विकल्पकेवल चार न्यूक्लियोटाइडों को बारी-बारी से। इसने लंबे समय तक शोधकर्ताओं को डीएनए को आनुवंशिकता की सामग्री मानने से रोका है।

अमीनो एसिड को न्यूक्लियोटाइड द्वारा कैसे कोडित किया जाता है?

1) न्यूक्लिक एसिड (डीएनए और आरएनए) न्यूक्लियोटाइड से युक्त पॉलिमर हैं।

प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में चार नाइट्रोजनस आधारों में से एक हो सकता है: एडेनिन (ए, एन: ए), गुआनिन (जी, जी), साइटोसिन (सी, एन: सी), थाइमिन (टी, एन: टी)। आरएनए के मामले में, थाइमिन को यूरैसिल (यू, यू) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

आनुवंशिक कोड पर विचार करते समय, केवल नाइट्रोजनस आधारों को ध्यान में रखा जाता है।

फिर डीएनए श्रृंखला को उनके रैखिक अनुक्रम के रूप में दर्शाया जा सकता है। उदाहरण के लिए:

इस कोड का पूरक mRNA अनुभाग इस प्रकार होगा:

2) प्रोटीन (पॉलीपेप्टाइड्स) अमीनो एसिड से बने पॉलिमर हैं।

जीवित जीवों में, पॉलीपेप्टाइड्स के निर्माण के लिए 20 अमीनो एसिड का उपयोग किया जाता है (कुछ और बहुत दुर्लभ हैं)। उन्हें नामित करने के लिए, आप एक अक्षर का भी उपयोग कर सकते हैं (हालांकि अधिक बार वे तीन का उपयोग करते हैं - अमीनो एसिड के नाम का संक्षिप्त नाम)।

पॉलीपेप्टाइड में अमीनो एसिड भी पेप्टाइड बॉन्ड द्वारा रैखिक रूप से जुड़े होते हैं। उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि अमीनो एसिड के निम्नलिखित अनुक्रम के साथ एक प्रोटीन का एक खंड है (प्रत्येक अमीनो एसिड एक अक्षर द्वारा निर्दिष्ट है):

3) यदि कार्य न्यूक्लियोटाइड्स का उपयोग करके प्रत्येक अमीनो एसिड को एनकोड करना है, तो यह नीचे आता है कि 4 अक्षरों का उपयोग करके 20 अक्षरों को एनकोड कैसे किया जाए।

यह 20-अक्षर वर्णमाला के अक्षरों को 4-अक्षर वर्णमाला के कई अक्षरों से बने शब्दों के साथ मिलान करके किया जा सकता है।

यदि एक अमीनो एसिड को एक न्यूक्लियोटाइड द्वारा एन्कोड किया जाता है, तो केवल चार अमीनो एसिड को एनकोड किया जा सकता है।

यदि प्रत्येक अमीनो एसिड आरएनए श्रृंखला में दो लगातार न्यूक्लियोटाइड से जुड़ा है, तो सोलह अमीनो एसिड को एन्कोड किया जा सकता है।

दरअसल, यदि चार अक्षर (ए, यू, जी, सी) हैं, तो उनके विभिन्न जोड़ी संयोजनों की संख्या 16 होगी: (एयू, यूए), (एजी, जीए), (एसी, सीए), (यूजी, जीयू), (यूसी, सीयू), (जीसी, सीजी), (एए, यूयू, जीजी, सीसी)।

[कोष्ठक का उपयोग धारणा में आसानी के लिए किया जाता है।] इसका मतलब है कि केवल 16 अलग-अलग अमीनो एसिड को ऐसे कोड (एक दो-अक्षर शब्द) के साथ एन्कोड किया जा सकता है: प्रत्येक का अपना शब्द होगा (दो लगातार न्यूक्लियोटाइड)।

गणित से, संयोजनों की संख्या निर्धारित करने का सूत्र इस तरह दिखता है: ab = n।

यहां n विभिन्न संयोजनों की संख्या है, a वर्णमाला के अक्षरों (या संख्या प्रणाली का आधार) की संख्या है, b शब्द में अक्षरों की संख्या (या संख्या में अंक) है। यदि हम इस सूत्र में 4 अक्षर वाले वर्णमाला और दो अक्षरों वाले शब्दों को प्रतिस्थापित करते हैं, तो हमें 42 = 16 मिलता है।

यदि प्रत्येक अमीनो एसिड के लिए कोड शब्द के रूप में तीन लगातार न्यूक्लियोटाइड का उपयोग किया जाता है, तो 43 = 64 विभिन्न अमीनो एसिड को एन्कोड किया जा सकता है, क्योंकि 64 विभिन्न संयोजनतीन के समूह में लिए गए चार अक्षरों से बना जा सकता है (उदाहरण के लिए, AUG, GAA, CAU, GGU, आदि)

डी।)। यह पहले से ही 20 अमीनो एसिड को एन्कोड करने के लिए पर्याप्त से अधिक है।

बिल्कुल आनुवंशिक कोड में प्रयुक्त तीन अक्षर का कोड. एक अमीनो एसिड के लिए लगातार तीन न्यूक्लियोटाइड कोडिंग को कहा जाता है त्रिक(या कोडोन).

प्रत्येक अमीनो एसिड न्यूक्लियोटाइड के एक विशिष्ट त्रिक से जुड़ा होता है।

इसके अलावा, चूंकि त्रिक का संयोजन अधिक मात्रा में अमीनो एसिड की संख्या को ओवरलैप करता है, इसलिए कई अमीनो एसिड कई त्रिक द्वारा एन्कोड किए जाते हैं।

तीन त्रिक किसी भी अमीनो एसिड (यूएए, यूएजी, यूजीए) के लिए कोड नहीं करते हैं।

वे प्रसारण के अंत का संकेत देते हैं और कहलाते हैं कोडन बंद करो(या बकवास कोडन).

AUG ट्रिपलेट न केवल अमीनो एसिड मेथियोनीन को एनकोड करता है, बल्कि अनुवाद भी शुरू करता है (स्टार्ट कोडन की भूमिका निभाता है)।

न्यूक्लियोटाइड ट्रिपलेट्स के लिए अमीनो एसिड पत्राचार की तालिकाएँ नीचे दी गई हैं।

पहली तालिका का उपयोग करके, किसी दिए गए त्रिक से संबंधित अमीनो एसिड निर्धारित करना सुविधाजनक है। दूसरे के लिए - किसी दिए गए अमीनो एसिड के लिए, इसके अनुरूप त्रिक।

आइए आनुवंशिक कोड के कार्यान्वयन के एक उदाहरण पर विचार करें। मान लीजिए कि निम्नलिखित सामग्री वाला एक mRNA है:

आइए न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को तीन भागों में विभाजित करें:

आइए हम प्रत्येक त्रिक को पॉलीपेप्टाइड के अमीनो एसिड के साथ जोड़ते हैं जिसे वह एन्कोड करता है:

मेथियोनीन - एसपारटिक एसिड - सेरीन - थ्रेओनीन - ट्रिप्टोफैन - ल्यूसीन - ल्यूसीन - लाइसिन - एस्परजीन - ग्लूटामाइन

अंतिम त्रिक एक स्टॉप कोडन है।

आनुवंशिक कोड के गुण

आनुवंशिक कोड के गुण काफी हद तक अमीनो एसिड को एन्कोड करने के तरीके का परिणाम हैं।

पहली और स्पष्ट संपत्ति है त्रिगुणता.

यह इस तथ्य को संदर्भित करता है कि कोड की इकाई तीन न्यूक्लियोटाइड का अनुक्रम है।

आनुवंशिक कोड का एक महत्वपूर्ण गुण है गैर अतिव्यापी. एक त्रिक में शामिल न्यूक्लियोटाइड को दूसरे में शामिल नहीं किया जा सकता है।

अर्थात्, अनुक्रम AGUGAA को केवल AGU-GAA के रूप में पढ़ा जा सकता है, लेकिन उदाहरण के लिए, इस तरह नहीं: AGU-GUG-GAA। अर्थात्, यदि एक GU जोड़ी को एक त्रिक में शामिल किया जाता है, तो यह पहले से ही दूसरे का घटक नहीं हो सकता है।

अंतर्गत असंदिग्धताआनुवंशिक कोड समझता है कि प्रत्येक त्रिक केवल एक अमीनो एसिड से मेल खाता है।

उदाहरण के लिए, AGU ट्रिपलेट अमीनो एसिड सेरीन के लिए कोड करता है और कुछ नहीं।

जेनेटिक कोड

यह त्रिक विशिष्ट रूप से केवल एक अमीनो एसिड से मेल खाता है।

दूसरी ओर, कई त्रिक एक अमीनो एसिड के अनुरूप हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, वही सेरीन, AGU के अलावा, AGC कोडन से मेल खाता है। यह संपत्तिबुलाया पतनजेनेटिक कोड।

अध:पतन कई उत्परिवर्तनों को हानिरहित रहने की अनुमति देता है, क्योंकि अक्सर डीएनए में एक न्यूक्लियोटाइड को प्रतिस्थापित करने से त्रिक के मूल्य में कोई बदलाव नहीं होता है। यदि आप त्रिक के साथ अमीनो एसिड पत्राचार की तालिका को बारीकी से देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि यदि एक अमीनो एसिड कई त्रिक द्वारा एन्कोड किया गया है, तो वे अक्सर अंतिम न्यूक्लियोटाइड में भिन्न होते हैं, यानी यह कुछ भी हो सकता है।

आनुवंशिक कोड के कुछ अन्य गुण भी नोट किए गए हैं (निरंतरता, शोर प्रतिरक्षा, सार्वभौमिकता, आदि)।

जीवित स्थितियों के लिए पौधों के अनुकूलन के रूप में लचीलापन। प्रतिकूल कारकों की क्रिया के प्रति पौधों की मूल प्रतिक्रियाएँ।

पौधों का प्रतिरोध अत्यधिक पर्यावरणीय कारकों (मिट्टी और वायु सूखा) के प्रभावों को झेलने की क्षमता है।

आनुवंशिक कोड की विशिष्टता इस तथ्य में प्रकट होती है

यह गुण विकास की प्रक्रिया के दौरान विकसित हुआ था और आनुवंशिक रूप से स्थिर था। प्रतिकूल परिस्थितियों वाले क्षेत्रों में स्थिर सजावटी रूपऔर खेती वाले पौधों की स्थानीय किस्में - सूखा प्रतिरोधी। पौधों में निहित प्रतिरोध का एक विशेष स्तर अत्यधिक पर्यावरणीय कारकों के प्रभाव में ही प्रकट होता है।

ऐसे कारक की शुरुआत के परिणामस्वरूप, जलन का चरण शुरू होता है - कई शारीरिक मापदंडों के आदर्श से तेज विचलन और उनकी तेजी से सामान्य स्थिति में वापसी। फिर चयापचय दर में बदलाव होता है और इंट्रासेल्युलर संरचनाओं को नुकसान होता है। साथ ही, सभी सिंथेटिक दबा दिए जाते हैं, सभी हाइड्रोलाइटिक सक्रिय हो जाते हैं, और शरीर की समग्र ऊर्जा आपूर्ति कम हो जाती है। यदि कारक का प्रभाव सीमा मूल्य से अधिक नहीं है, तो अनुकूलन चरण शुरू होता है।

एक अनुकूलित पौधा किसी चरम कारक के बार-बार या बढ़ते जोखिम पर कम प्रतिक्रिया करता है। जीव स्तर पर, अंगों के बीच परस्पर क्रिया को अनुकूलन तंत्र में जोड़ा जाता है। पौधे के माध्यम से जल प्रवाह, खनिज और कार्बनिक यौगिकों की गति कमजोर होने से अंगों के बीच प्रतिस्पर्धा बढ़ जाती है और उनका विकास रुक जाता है।

पौधों में जैव स्थिरता को परिभाषित किया गया। चरम कारक का अधिकतम मूल्य जिस पर पौधे अभी भी व्यवहार्य बीज बनाते हैं। कृषि संबंधी स्थिरता उपज में कमी की डिग्री से निर्धारित होती है। पौधों को एक विशिष्ट प्रकार के चरम कारक के प्रति उनके प्रतिरोध की विशेषता होती है - शीतकालीन, गैस प्रतिरोधी, नमक प्रतिरोधी, सूखा प्रतिरोधी।

राउंडवॉर्म के प्रकार में, फ्लैटवर्म के विपरीत, एक प्राथमिक शरीर गुहा होता है - एक स्किज़ोकोल, जो पैरेन्काइमा के विनाश के कारण बनता है जो शरीर की दीवार और आंतरिक अंगों के बीच अंतराल को भरता है - इसका कार्य परिवहन है।

यह होमियोस्टैसिस को बनाए रखता है। शरीर का आकार गोल व्यास का होता है। पूर्णांक क्यूटिक्यूलेटेड है। मांसपेशियों को अनुदैर्ध्य मांसपेशियों की एक परत द्वारा दर्शाया जाता है। आंत अंदर से होकर गुजरती है और इसमें 3 खंड होते हैं: पूर्वकाल, मध्य और पश्च। मुंह खोलना शरीर के अग्र सिरे की उदर सतह पर स्थित होता है। ग्रसनी में एक विशिष्ट त्रिकोणीय लुमेन होता है। उत्सर्जन प्रणाली को प्रोटोनफ्रिडिया या विशेष त्वचा ग्रंथियों - हाइपोडर्मल ग्रंथियों द्वारा दर्शाया जाता है। अधिकांश प्रजातियाँ द्विअंगी होती हैं और केवल लैंगिक रूप से प्रजनन करती हैं।

विकास प्रत्यक्ष होता है, कम अक्सर कायापलट के साथ। उनके शरीर की कोशिकीय संरचना स्थिर होती है और उनमें पुनरुत्पादन की क्षमता का अभाव होता है। पूर्वकाल आंत में मौखिक गुहा, ग्रसनी और अन्नप्रणाली होती है।

उनके पास कोई मध्य या पिछला भाग नहीं है। उत्सर्जन तंत्र में हाइपोडर्मिस की 1-2 विशाल कोशिकाएँ होती हैं। अनुदैर्ध्य उत्सर्जन नलिकाएं हाइपोडर्मिस की पार्श्व लकीरों में स्थित होती हैं।

आनुवंशिक कोड के गुण. त्रिक कोड का साक्ष्य. कोडन को डिकोड करना। कोडन बंद करो. आनुवंशिक दमन की अवधारणा.

यह विचार कि एक जीन प्रोटीन की प्राथमिक संरचना में जानकारी को एनकोड करता है, एफ द्वारा ठोस किया गया था।

क्रिक ने अपनी अनुक्रम परिकल्पना में, जिसके अनुसार जीन तत्वों का अनुक्रम पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड अवशेषों के अनुक्रम को निर्धारित करता है। अनुक्रम परिकल्पना की वैधता जीन की संरचनाओं और इसे एन्कोड करने वाले पॉलीपेप्टाइड की संरेखता से सिद्ध होती है। 1953 में सबसे महत्वपूर्ण विकास वह विचार था। यह कोड संभवतः त्रिक है।

; डीएनए बेस जोड़े: ए-टी, टी-ए, जी-सी, सी-जी - केवल 4 अमीनो एसिड को एन्कोड कर सकते हैं यदि प्रत्येक जोड़ी एक अमीनो एसिड से मेल खाती है। जैसा कि आप जानते हैं, प्रोटीन में 20 मूल अमीनो एसिड होते हैं। यदि हम मान लें कि प्रत्येक अमीनो एसिड में 2 आधार जोड़े हैं, तो 16 अमीनो एसिड (4*4) को एन्कोड किया जा सकता है - यह फिर से पर्याप्त नहीं है।

यदि कोड ट्रिपलेट है, तो 4 बेस जोड़े से 64 कोडन (4*4*4) बनाए जा सकते हैं, जो 20 अमीनो एसिड को एनकोड करने के लिए पर्याप्त से अधिक है। क्रिक और उनके सहयोगियों ने माना कि कोड तीन गुना था; कोडन के बीच कोई "अल्पविराम" नहीं था, यानी, अलग करने वाले निशान; जीन के भीतर का कोड एक निश्चित बिंदु से एक दिशा में पढ़ा जाता है। 1961 की गर्मियों में, किरेनबर्ग और मैटेई ने पहले कोडन के डिकोडिंग की सूचना दी और सेल-मुक्त प्रोटीन संश्लेषण प्रणाली में कोडन की संरचना स्थापित करने के लिए एक विधि का सुझाव दिया।

इस प्रकार, फेनिलएलनिन के लिए कोडन को एमआरएनए में यूयूयू के रूप में लिखा गया था। इसके अलावा, 1965 में कोराना, निरेनबर्ग और लेडर द्वारा विकसित विधियों के अनुप्रयोग के परिणामस्वरूप।

उनके यहाँ एक कोड शब्दकोष संकलित किया गया था आधुनिक रूप. इस प्रकार, आधारों के खोने या जुड़ने के कारण टी4 चरणों में उत्परिवर्तन की घटना कोड की त्रिक प्रकृति (संपत्ति 1) का प्रमाण थी। ये विलोपन और परिवर्धन, जो कोड को "पढ़ने" के दौरान फ्रेम में बदलाव की ओर ले जाते थे, केवल कोड की शुद्धता को बहाल करके समाप्त किए गए थे; इससे म्यूटेंट की उपस्थिति को रोका गया। इन प्रयोगों से यह भी पता चला कि त्रिक ओवरलैप नहीं होते हैं, अर्थात, प्रत्येक आधार केवल एक त्रिक (संपत्ति 2) से संबंधित हो सकता है।

अधिकांश अमीनो एसिड में कई कोडन होते हैं। वह कोड जिसमें अमीनो एसिड की संख्या होती है कम संख्याकोडन को पतित (संपत्ति 3) कहा जाता है, अर्थात।

ई. किसी दिए गए अमीनो एसिड को एक से अधिक ट्रिपलेट द्वारा एन्कोड किया जा सकता है। इसके अलावा, तीन कोडन किसी भी अमीनो एसिड ("बकवास कोडन") के लिए कोड नहीं करते हैं और "स्टॉप सिग्नल" के रूप में कार्य करते हैं। स्टॉप कोडन डीएनए की कार्यात्मक इकाई, सिस्ट्रोन का अंतिम बिंदु है। स्टॉप कोडन सभी प्रजातियों में समान हैं और इन्हें यूएए, यूएजी, यूजीए के रूप में दर्शाया गया है। कोड की एक उल्लेखनीय विशेषता यह है कि यह सार्वभौमिक है (संपत्ति 4)।

सभी जीवित जीवों में, समान त्रिक समान अमीनो एसिड के लिए कोड करते हैं।

ई. कोलाई और यीस्ट में तीन प्रकार के उत्परिवर्ती कोडन टर्मिनेटरों के अस्तित्व और उनके दमन का प्रदर्शन किया गया है। विभिन्न जीनों के निरर्थक एलील्स की "व्याख्या" करने वाले दमनकारी जीन की खोज से संकेत मिलता है कि आनुवंशिक कोड का अनुवाद बदल सकता है।

टीआरएनए के एंटिकोडन को प्रभावित करने वाले उत्परिवर्तन उनकी कोडन विशिष्टता को बदलते हैं और ट्रांसलेशनल स्तर पर उत्परिवर्तन के दमन की संभावना पैदा करते हैं। कुछ राइबोसोमल प्रोटीन को एन्कोडिंग करने वाले जीन में उत्परिवर्तन के कारण ट्रांसलेशनल स्तर पर दमन हो सकता है। इन उत्परिवर्तनों के परिणामस्वरूप, राइबोसोम "गलतियाँ करता है", उदाहरण के लिए, बकवास कोडन को पढ़ने में और कुछ गैर-उत्परिवर्ती टीआरएनए का उपयोग करके उनकी "व्याख्या" करता है। अनुवाद स्तर पर कार्य करने वाले जीनोटाइपिक दमन के साथ-साथ, बकवास एलील्स का फेनोटाइपिक दमन भी संभव है: जब तापमान कम हो जाता है, जब कोशिकाएं एमिनोग्लाइकोसाइड एंटीबायोटिक दवाओं के संपर्क में आती हैं जो राइबोसोम से बंधती हैं, उदाहरण के लिए स्ट्रेप्टोमाइसिन।

22. उच्च पौधों का प्रजनन: वानस्पतिक और अलैंगिक। स्पोरुलेशन, बीजाणु संरचना, समान और विषमबीजाणु। जीवित पदार्थ की संपत्ति के रूप में प्रजनन, यानी किसी व्यक्ति की अपनी तरह की उत्पत्ति देने की क्षमता, विकास के शुरुआती चरणों में मौजूद थी।

प्रजनन के रूपों को 2 प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: अलैंगिक और लैंगिक। अलैंगिक प्रजनन स्वयं विशेष कोशिकाओं - बीजाणुओं की मदद से, रोगाणु कोशिकाओं की भागीदारी के बिना किया जाता है। वे माइटोटिक विभाजन के परिणामस्वरूप अलैंगिक प्रजनन के अंगों - स्पोरैंगिया में बनते हैं।

अपने अंकुरण के दौरान, बीजाणु, बीज पौधों के बीजाणुओं को छोड़कर, माँ के समान एक नए व्यक्ति को पुन: उत्पन्न करता है, जिसमें बीजाणु ने प्रजनन और फैलाव का कार्य खो दिया है। बीजाणु न्यूनीकरण विभाजन द्वारा भी बन सकते हैं, जिसमें एकल-कोशिका वाले बीजाणु बाहर निकल जाते हैं।

वानस्पतिक (अंकुर, पत्ती, जड़ का भाग) या एककोशिकीय शैवाल को आधे में विभाजित करके पौधों का प्रजनन वानस्पतिक (बल्ब, कटिंग) कहलाता है।

यौन प्रजनन विशेष यौन कोशिकाओं - युग्मकों द्वारा किया जाता है।

अर्धसूत्रीविभाजन के परिणामस्वरूप युग्मक बनते हैं, इनमें मादा और नर होते हैं। उनके संलयन के परिणामस्वरूप, एक युग्मनज प्रकट होता है, जिससे बाद में एक नया जीव विकसित होता है।

पौधे युग्मक के प्रकार में भिन्न होते हैं। कुछ एककोशिकीय जीवनिश्चित समय पर यह युग्मक के रूप में कार्य करता है। विभिन्न लिंगों (युग्मकों) के जीवों का विलय - इस यौन प्रक्रिया को कहा जाता है hologamia.यदि नर और मादा युग्मक रूपात्मक रूप से समान और गतिशील हैं, तो ये समयुग्मक हैं।

और यौन प्रक्रिया - समविवाही. यदि मादा युग्मक नर युग्मक की तुलना में कुछ बड़े और कम गतिशील होते हैं, तो ये विषमयुग्मक होते हैं और यह प्रक्रिया विषमयुग्मक होती है। ऊगामी - मादा युग्मक बहुत बड़े और गतिहीन होते हैं, नर युग्मक छोटे और गतिशील होते हैं।

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आनुवंशिक कोड - डीएनए ट्रिपलेट्स और प्रोटीन अमीनो एसिड के बीच पत्राचार

एमआरएनए और डीएनए के न्यूक्लियोटाइड के रैखिक अनुक्रम में प्रोटीन की संरचना को एनकोड करने की आवश्यकता इस तथ्य से तय होती है कि अनुवाद के दौरान:

• एमआरएनए मैट्रिक्स में मोनोमर्स की संख्या और उत्पाद - संश्लेषित प्रोटीन के बीच कोई पत्राचार नहीं है;
• आरएनए और प्रोटीन मोनोमर्स के बीच कोई संरचनात्मक समानता नहीं है।

यह मैट्रिक्स और उत्पाद के बीच पूरक संपर्क को समाप्त कर देता है - वह सिद्धांत जिसके द्वारा प्रतिकृति और प्रतिलेखन के दौरान नए डीएनए और आरएनए अणुओं का निर्माण किया जाता है।

इससे यह स्पष्ट हो जाता है कि एक "शब्दकोश" होना चाहिए जो यह पता लगाने की अनुमति देता है कि एमआरएनए न्यूक्लियोटाइड का कौन सा अनुक्रम किसी दिए गए अनुक्रम में प्रोटीन में अमीनो एसिड का समावेश सुनिश्चित करता है। इस "शब्दकोश" को आनुवंशिक, जैविक, न्यूक्लियोटाइड या अमीनो एसिड कोड कहा जाता है। यह आपको डीएनए और एमआरएनए में न्यूक्लियोटाइड के एक विशिष्ट अनुक्रम का उपयोग करके प्रोटीन बनाने वाले अमीनो एसिड को एन्क्रिप्ट करने की अनुमति देता है। इसकी विशेषता कुछ विशेष गुण हैं।

त्रिगुणता.कोड के गुणों को निर्धारित करने में मुख्य प्रश्नों में से एक न्यूक्लियोटाइड की संख्या का प्रश्न था, जिसे प्रोटीन में एक अमीनो एसिड के समावेश का निर्धारण करना चाहिए।

यह पाया गया कि अमीनो एसिड अनुक्रम के एन्क्रिप्शन में कोडिंग तत्व वास्तव में न्यूक्लियोटाइड्स के ट्रिपल हैं, या त्रिक,जिनका नाम रखा गया "कोडन"।

कोडन का अर्थ.

यह स्थापित करना संभव था कि 64 कोडन में से, संश्लेषित पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड का समावेश 61 ट्रिपल को एनकोड करता है, और शेष 3 - यूएए, यूएजी, यूजीए - प्रोटीन में अमीनो एसिड के समावेश को एनकोड नहीं करते हैं और मूल रूप से थे अर्थहीन, या निरर्थक कोडन कहा जाता है। हालाँकि, बाद में यह दिखाया गया कि ये त्रिक अनुवाद के पूरा होने का संकेत देते हैं, और इसलिए उन्हें समाप्ति या स्टॉप कोडन कहा जाने लगा।

डीएनए के कोडिंग स्ट्रैंड में 5′ से 3′ सिरे तक की दिशा में एमआरएनए के कोडन और न्यूक्लियोटाइड के ट्रिपल में नाइट्रोजनस बेस का एक ही क्रम होता है, सिवाय इसके कि डीएनए में यूरैसिल (यू) के बजाय, एमआरएनए की विशेषता होती है। थाइमिन (टी) है.

विशेषता.

प्रत्येक कोडन केवल एक विशिष्ट अमीनो एसिड से मेल खाता है। इस अर्थ में, आनुवंशिक कोड पूरी तरह से स्पष्ट है।

तालिका 4-3.

असंदिग्धता आनुवंशिक कोड के गुणों में से एक है, जो इस तथ्य में प्रकट होता है कि...

प्रोटीन संश्लेषण प्रणाली के मुख्य घटक

टिप्पणियाँ:योगिनी( यूकेरियोटिक दीक्षा कारक) - दीक्षा कारक; ईईएफ ( यूकेरियोटिक बढ़ाव कारक) - बढ़ाव कारक; ईआरएफ ( यूकेरियोटिक रिलीजिंग कारक) समाप्ति कारक हैं।

पतन. एमआरएनए और डीएनए में 61 त्रिक हैं, जिनमें से प्रत्येक प्रोटीन में 20 अमीनो एसिड में से एक को शामिल करने को एन्कोड करता है।

इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि सूचना अणुओं में एक प्रोटीन में एक ही अमीनो एसिड का समावेश कई कोडन द्वारा निर्धारित होता है। जैविक संहिता के इस गुण को अध:पतन कहा जाता है।

मनुष्यों में, केवल 2 अमीनो एसिड एक कोडन के साथ एन्कोड किए जाते हैं - मेट और ट्राई, जबकि लेउ, सेर और अप्रैल - छह कोडन के साथ, और अला, वैल, ग्लाइ, प्रो, ट्रे - चार कोडन के साथ (तालिका)

कोडिंग अनुक्रमों का अतिरेक एक कोड की सबसे मूल्यवान संपत्ति है, क्योंकि यह बाहरी और प्रतिकूल प्रभावों के लिए सूचना प्रवाह के प्रतिरोध को बढ़ाता है। आंतरिक पर्यावरण. प्रोटीन में शामिल किए जाने वाले अमीनो एसिड की प्रकृति का निर्धारण करते समय, कोडन में तीसरा न्यूक्लियोटाइड पहले दो जितना महत्वपूर्ण नहीं होता है। जैसा कि तालिका से देखा जा सकता है। 4-4, कई अमीनो एसिड के लिए, कोडन की तीसरी स्थिति में न्यूक्लियोटाइड को प्रतिस्थापित करने से इसके अर्थ पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

सूचना रिकॉर्डिंग की रैखिकता.

अनुवाद के दौरान, एमआरएनए कोडन एक निश्चित प्रारंभिक बिंदु से क्रमिक रूप से "पढ़े" जाते हैं और ओवरलैप नहीं होते हैं। सूचना रिकॉर्ड में एक कोडन के अंत और अगले की शुरुआत का संकेत देने वाले संकेत नहीं होते हैं। AUG कोडन आरंभिक कोडन है और इसे शुरुआत में और mRNA के अन्य भागों में Met के रूप में पढ़ा जाता है। इसके बाद के त्रिक को स्टॉप कोडन तक बिना किसी अंतराल के क्रमिक रूप से पढ़ा जाता है, जिस पर पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का संश्लेषण पूरा हो जाता है।

बहुमुखी प्रतिभा.

हाल तक, यह माना जाता था कि कोड बिल्कुल सार्वभौमिक था, अर्थात। कोड शब्दों का अर्थ अध्ययन किए गए सभी जीवों के लिए समान है: वायरस, बैक्टीरिया, पौधे, उभयचर, स्तनधारी, मानव सहित।

हालाँकि, एक अपवाद बाद में ज्ञात हुआ; यह पता चला कि माइटोकॉन्ड्रियल एमआरएनए में 4 त्रिक होते हैं जिनका परमाणु-मूल एमआरएनए से अलग अर्थ होता है। इस प्रकार, माइटोकॉन्ड्रियल एमआरएनए में, ट्रिपलेट यूजीए ट्राई को एनकोड करता है, एयूए मेट को एनकोड करता है, और एसीए और एजीजी को अतिरिक्त स्टॉप कोडन के रूप में पढ़ा जाता है।

जीन और उत्पाद की संरेखता.

प्रोकैरियोट्स में, जीन के कोडन अनुक्रम और प्रोटीन उत्पाद में अमीनो एसिड अनुक्रम के बीच एक रैखिक पत्राचार पाया गया है, या, जैसा कि वे कहते हैं, जीन और उत्पाद के बीच कोलिनियरिटी है।

तालिका 4-4.

जेनेटिक कोड

टिप्पणियाँ:यू - यूरैसिल; सी - साइटोसिन; ए - एडेनिन; जी - ग्वानिन; *-समाप्ति कोडन.

यूकेरियोट्स में, जीन में आधार अनुक्रम जो प्रोटीन में अमीनो एसिड अनुक्रम के साथ संरेखित होते हैं, नाइट्रोन द्वारा बाधित होते हैं।

इसलिए, यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, प्रोटीन का अमीनो एसिड अनुक्रम इंट्रोन्स के पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल निष्कासन के बाद जीन या परिपक्व एमआरएनए में एक्सॉन के अनुक्रम के साथ संरेखित होता है।

रासायनिक संरचनाऔर डीएनए अणु का संरचनात्मक संगठन।

न्यूक्लिक एसिड अणु बहुत लंबी श्रृंखलाएं होती हैं जिनमें कई सैकड़ों और यहां तक ​​कि लाखों न्यूक्लियोटाइड होते हैं। किसी भी न्यूक्लिक एसिड में केवल चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड होते हैं। न्यूक्लिक एसिड अणुओं के कार्य उनकी संरचना, उनमें मौजूद न्यूक्लियोटाइड, श्रृंखला में उनकी संख्या और अणु में यौगिक के अनुक्रम पर निर्भर करते हैं।

प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में तीन घटक होते हैं: एक नाइट्रोजनस बेस, एक कार्बोहाइड्रेट और एक फॉस्फोरिक एसिड। में मिश्रणप्रत्येक न्यूक्लियोटाइड डीएनएइसमें चार प्रकार के नाइट्रोजनस बेस (एडेनिन - ए, थाइमिन - टी, गुआनिन - जी या साइटोसिन - सी) में से एक, साथ ही डीऑक्सीराइबोज कार्बन और एक फॉस्फोरिक एसिड अवशेष शामिल हैं।

इस प्रकार, डीएनए न्यूक्लियोटाइड केवल नाइट्रोजनस आधार के प्रकार में भिन्न होते हैं।
डीएनए अणु में एक निश्चित क्रम में एक श्रृंखला में जुड़े बड़ी संख्या में न्यूक्लियोटाइड होते हैं। प्रत्येक प्रकार के डीएनए अणु में न्यूक्लियोटाइड की अपनी संख्या और अनुक्रम होता है।

डीएनए अणु बहुत लंबे होते हैं। उदाहरण के लिए, एक मानव कोशिका (46 गुणसूत्र) से डीएनए अणुओं में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम को अक्षरों में लिखने के लिए लगभग 820,000 पृष्ठों की एक पुस्तक की आवश्यकता होगी। चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड के प्रत्यावर्तन से डीएनए अणुओं के अनंत प्रकार बन सकते हैं। डीएनए अणुओं की ये संरचनात्मक विशेषताएं उन्हें जीवों की सभी विशेषताओं के बारे में बड़ी मात्रा में जानकारी संग्रहीत करने की अनुमति देती हैं।

1953 में, अमेरिकी जीवविज्ञानी जे. वाटसन और अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी एफ. क्रिक ने डीएनए अणु की संरचना का एक मॉडल बनाया। वैज्ञानिकों ने पाया है कि प्रत्येक डीएनए अणु में दो श्रृंखलाएँ आपस में जुड़ी हुई और सर्पिल रूप से मुड़ी हुई होती हैं। यह एक डबल हेलिक्स जैसा दिखता है। प्रत्येक श्रृंखला में, चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड एक विशिष्ट क्रम में वैकल्पिक होते हैं।

न्यूक्लियोटाइड डीएनए संरचनाके बीच भिन्न होता है अलग - अलग प्रकारबैक्टीरिया, कवक, पौधे, जानवर। लेकिन यह उम्र के साथ नहीं बदलता, यह बदलावों पर बहुत कम निर्भर करता है पर्यावरण. न्यूक्लियोटाइड्स युग्मित होते हैं, अर्थात, किसी भी डीएनए अणु में एडेनिन न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या थाइमिडीन न्यूक्लियोटाइड्स (ए-टी) की संख्या के बराबर होती है, और साइटोसिन न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या गुआनिन न्यूक्लियोटाइड्स (सी-जी) की संख्या के बराबर होती है। यह इस तथ्य के कारण है कि डीएनए अणु में दो श्रृंखलाओं का एक दूसरे से संबंध का पालन होता है एक निश्चित नियम, अर्थात्: एक श्रृंखला का एडेनिन हमेशा दो हाइड्रोजन बांडों द्वारा केवल दूसरी श्रृंखला के थाइमिन के साथ जुड़ा होता है, और गुआनिन - साइटोसिन के साथ तीन हाइड्रोजन बांडों द्वारा, यानी, एक डीएनए अणु की न्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाएं पूरक होती हैं, एक दूसरे की पूरक होती हैं।

न्यूक्लिक एसिड अणु - डीएनए और आरएनए - न्यूक्लियोटाइड से बने होते हैं। डीएनए न्यूक्लियोटाइड में एक नाइट्रोजनस बेस (ए, टी, जी, सी), कार्बोहाइड्रेट डीऑक्सीराइबोज और एक फॉस्फोरिक एसिड अणु अवशेष शामिल हैं। डीएनए अणु एक डबल हेलिक्स है, जिसमें पूरकता के सिद्धांत के अनुसार हाइड्रोजन बांड द्वारा जुड़ी दो श्रृंखलाएं शामिल हैं। डीएनए का कार्य वंशानुगत जानकारी संग्रहीत करना है।

डीएनए के गुण और कार्य.

डीएनएएक वाहक है आनुवंशिक जानकारी, आनुवंशिक कोड का उपयोग करके न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम के रूप में दर्ज किया गया। डीएनए अणु दो मूलभूत तत्वों से जुड़े होते हैं जीवित चीजों के गुणजीव - आनुवंशिकता और परिवर्तनशीलता। डीएनए प्रतिकृति नामक प्रक्रिया के दौरान, मूल स्ट्रैंड की दो प्रतियां बनती हैं, जो विभाजित होने पर बेटी कोशिकाओं द्वारा विरासत में मिलती हैं, ताकि परिणामी कोशिकाएं आनुवंशिक रूप से मूल के समान हों।

आनुवंशिक जानकारी प्रतिलेखन (डीएनए टेम्पलेट पर आरएनए अणुओं का संश्लेषण) और अनुवाद (आरएनए टेम्पलेट पर प्रोटीन का संश्लेषण) की प्रक्रियाओं में जीन अभिव्यक्ति के दौरान महसूस की जाती है।

न्यूक्लियोटाइड्स का अनुक्रम जानकारी को "एनकोड" करता है विभिन्न प्रकार केआरएनए: सूचनात्मक या मैट्रिक्स (एमआरएनए), राइबोसोमल (आरआरएनए) और परिवहन (टीआरएनए)। इन सभी प्रकार के आरएनए को प्रतिलेखन की प्रक्रिया के दौरान डीएनए से संश्लेषित किया जाता है। प्रोटीन जैवसंश्लेषण (अनुवाद प्रक्रिया) में उनकी भूमिका अलग-अलग होती है। मैसेंजर आरएनए में एक प्रोटीन में अमीनो एसिड के अनुक्रम के बारे में जानकारी होती है, राइबोसोमल आरएनए राइबोसोम (जटिल न्यूक्लियोप्रोटीन कॉम्प्लेक्स, जिसका मुख्य कार्य एमआरएनए के आधार पर व्यक्तिगत अमीनो एसिड से प्रोटीन का संयोजन है) के आधार के रूप में कार्य करता है, स्थानांतरण आरएनए अमीनो प्रदान करता है प्रोटीन संयोजन के स्थल पर एसिड - राइबोसोम के सक्रिय केंद्र तक, एमआरएनए पर "रेंगते हुए"।

आनुवंशिक कोड, इसके गुण।

जेनेटिक कोड- न्यूक्लियोटाइड्स के अनुक्रम का उपयोग करके प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम को एन्कोड करने की सभी जीवित जीवों की एक विशेषता विधि। गुण:

1. त्रिगुण- कोड की एक सार्थक इकाई तीन न्यूक्लियोटाइड्स (ट्रिपलेट, या कोडन) का संयोजन है।
2. निरंतरता- त्रिक के बीच कोई विराम चिह्न नहीं है, यानी जानकारी लगातार पढ़ी जाती है।
3. गैर अतिव्यापी- एक ही न्यूक्लियोटाइड एक साथ दो या दो से अधिक त्रिक का हिस्सा नहीं हो सकता (वायरस, माइटोकॉन्ड्रिया और बैक्टीरिया के कुछ अतिव्यापी जीनों के लिए नहीं देखा गया, जो कई फ्रेमशिफ्ट प्रोटीन को एन्कोड करते हैं)।
4. विशिष्टता (विशिष्टता)- एक विशिष्ट कोडन केवल एक अमीनो एसिड से मेल खाता है (हालांकि, यूजीए कोडन में है यूप्लॉट्स क्रैससदो अमीनो एसिड - सिस्टीन और सेलेनोसिस्टीन को एनकोड करता है)
5. अध:पतन (अतिरेक)- कई कोडन एक ही अमीनो एसिड के अनुरूप हो सकते हैं।
6. बहुमुखी प्रतिभा- आनुवंशिक कोड जटिलता के विभिन्न स्तरों वाले जीवों में समान रूप से काम करता है - वायरस से लेकर मनुष्यों तक (तरीके इसी पर आधारित हैं) जेनेटिक इंजीनियरिंग; कई अपवाद हैं, जो नीचे मानक आनुवंशिक कोड अनुभाग में विविधताओं की तालिका में दिखाए गए हैं)।
7. शोर उन्मुक्ति- न्यूक्लियोटाइड प्रतिस्थापन के उत्परिवर्तन जो एन्कोडेड अमीनो एसिड के वर्ग में परिवर्तन नहीं करते हैं, कहलाते हैं रूढ़िवादी; न्यूक्लियोटाइड प्रतिस्थापन उत्परिवर्तन जो एन्कोडेड अमीनो एसिड के वर्ग में परिवर्तन का कारण बनते हैं, कहलाते हैं मौलिक.

5. डीएनए का स्वतः पुनरुत्पादन। प्रतिकृति और इसकी कार्यप्रणाली .

न्यूक्लिक एसिड अणुओं के स्व-प्रजनन की प्रक्रिया, आनुवंशिक जानकारी की सटीक प्रतियों की विरासत (सेल से सेल तक) के साथ; आर. विशिष्ट एंजाइमों (हेलिकेज़) के एक सेट की भागीदारी के साथ किया गया<हेलीकॉप्टर>अणु के खुलने को नियंत्रित करना डीएनए, डीएनए-पोलीमरेज़<डीएनए पोलीमरेज़> I और III, डीएनए-लिगेज<डीएनए लिगेज>), एक प्रतिकृति कांटा के गठन के साथ अर्ध-रूढ़िवादी तरीके से आगे बढ़ता है<प्रतिकृति कांटा>; सर्किट में से एक पर<प्रमुख गुण>पूरक शृंखला का संश्लेषण निरंतर होता है, और दूसरी ओर<फट्टी का किनारा> डकाजाकी टुकड़ों के निर्माण के कारण होता है<ओकाज़ाकी टुकड़े>; आर. - एक उच्च परिशुद्धता प्रक्रिया, जिसकी त्रुटि दर 10 -9 से अधिक नहीं है; यूकेरियोट्स में आर. एक अणु के कई बिंदुओं पर एक साथ घटित हो सकता है डीएनए; रफ़्तार आर. यूकेरियोट्स में लगभग 100 होते हैं, और बैक्टीरिया में प्रति सेकंड लगभग 1000 न्यूक्लियोटाइड होते हैं।

6. यूकेरियोटिक जीनोम संगठन के स्तर .

यूकेरियोटिक जीवों में, प्रतिलेखन विनियमन का तंत्र बहुत अधिक जटिल है। यूकेरियोटिक जीन की क्लोनिंग और अनुक्रमण के परिणामस्वरूप, प्रतिलेखन और अनुवाद में शामिल विशिष्ट अनुक्रमों की खोज की गई।
यूकेरियोटिक कोशिका की विशेषता है:
1. डीएनए अणु में इंट्रॉन और एक्सॉन की उपस्थिति।
2. एमआरएनए की परिपक्वता - इंट्रॉन का छांटना और एक्सॉन की सिलाई।
3. प्रतिलेखन को विनियमित करने वाले नियामक तत्वों की उपस्थिति, जैसे: ए) प्रमोटर - 3 प्रकार, जिनमें से प्रत्येक पर एक विशिष्ट पोलीमरेज़ का कब्जा होता है। पोल I राइबोसोमल जीन की नकल करता है, पोल II प्रोटीन संरचनात्मक जीन की नकल करता है, पोल III छोटे आरएनए को एन्कोडिंग करने वाले जीन की नकल करता है। पोल I और पोल II प्रमोटर प्रतिलेखन दीक्षा स्थल के सामने स्थित हैं, पोल III प्रमोटर संरचनात्मक जीन के भीतर है; बी) मॉड्यूलेटर - डीएनए अनुक्रम जो प्रतिलेखन के स्तर को बढ़ाते हैं; सी) एम्पलीफायर - अनुक्रम जो प्रतिलेखन के स्तर को बढ़ाते हैं और जीन के कोडिंग भाग और आरएनए संश्लेषण के शुरुआती बिंदु की स्थिति के सापेक्ष उनकी स्थिति की परवाह किए बिना कार्य करते हैं; घ) टर्मिनेटर - विशिष्ट अनुक्रम जो अनुवाद और प्रतिलेखन दोनों को रोकते हैं।
ये क्रम प्रारंभिक कोडन के सापेक्ष उनकी प्राथमिक संरचना और स्थान में प्रोकैरियोटिक अनुक्रमों से भिन्न होते हैं, और जीवाणु आरएनए पोलीमरेज़ उन्हें "पहचान" नहीं पाते हैं। इस प्रकार, प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में यूकेरियोटिक जीन की अभिव्यक्ति के लिए, जीन को प्रोकैरियोटिक नियामक तत्वों के नियंत्रण में होना चाहिए। अभिव्यक्ति वैक्टर का निर्माण करते समय इस परिस्थिति को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

7. गुणसूत्रों की रासायनिक और संरचनात्मक संरचना .

रासायनिक गुणसूत्र रचना - डीएनए - 40%, हिस्टोन प्रोटीन - 40%। गैर-हिस्टोन - 20% कुछ आरएनए। लिपिड, पॉलीसेकेराइड, धातु आयन।

गुणसूत्र की रासायनिक संरचना प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, लिपिड और धातुओं के साथ न्यूक्लिक एसिड का एक जटिल है। गुणसूत्र जीन गतिविधि को नियंत्रित करता है और रासायनिक या विकिरण क्षति की स्थिति में इसे पुनर्स्थापित करता है।

संरचनात्मक????

गुणसूत्रों- न्यूक्लियोप्रोटीन संरचनात्मक तत्वडीएनए युक्त कोशिका नाभिक, जिसमें जीव की वंशानुगत जानकारी होती है, स्व-प्रजनन में सक्षम होते हैं, संरचनात्मक और कार्यात्मक व्यक्तित्व रखते हैं और इसे कई पीढ़ियों तक बनाए रखते हैं।

माइटोटिक चक्र में गुणसूत्रों के संरचनात्मक संगठन की निम्नलिखित विशेषताएं देखी जाती हैं:

माइटोटिक और इंटरफ़ेज़ रूप हैं संरचनात्मक संगठनसमसूत्री चक्र में गुणसूत्रों का एक-दूसरे में बदलना कार्यात्मक और शारीरिक परिवर्तन हैं

8. यूकेरियोट्स में वंशानुगत सामग्री की पैकेजिंग का स्तर .

यूकेरियोट्स की वंशानुगत सामग्री के संगठन के संरचनात्मक और कार्यात्मक स्तर

आनुवंशिकता और परिवर्तनशीलता प्रदान करती है:

1) व्यक्तिगत (अलग) विरासत और व्यक्तिगत विशेषताओं में परिवर्तन;

2) एक विशेष जैविक प्रजाति के जीवों की रूपात्मक विशेषताओं के पूरे परिसर के प्रत्येक पीढ़ी के व्यक्तियों में प्रजनन;

3) वंशानुगत प्रवृत्तियों के प्रजनन की प्रक्रिया में यौन प्रजनन वाली प्रजातियों में पुनर्वितरण, जिसके परिणामस्वरूप वंशज में विशेषताओं का एक संयोजन होता है जो माता-पिता में उनके संयोजन से भिन्न होता है। वंशानुक्रम के पैटर्न और लक्षणों की परिवर्तनशीलता और उनके सेट आनुवंशिक सामग्री के संरचनात्मक और कार्यात्मक संगठन के सिद्धांतों का पालन करते हैं।

यूकेरियोटिक जीवों की वंशानुगत सामग्री के संगठन के तीन स्तर हैं: जीन, क्रोमोसोमल और जीनोमिक (जीनोटाइप स्तर)।

जीन स्तर की प्राथमिक संरचना जीन है। कुछ विशेषताओं के विकास के लिए माता-पिता से संतानों में जीन का स्थानांतरण आवश्यक है। यद्यपि जैविक परिवर्तनशीलता के कई रूप ज्ञात हैं, केवल जीन की संरचना का उल्लंघन वंशानुगत जानकारी के अर्थ को बदल देता है, जिसके अनुसार विशिष्ट विशेषताओं और गुणों का निर्माण होता है। जीन स्तर की उपस्थिति के लिए धन्यवाद, व्यक्तिगत, अलग (अलग) और स्वतंत्र विरासत और व्यक्तिगत विशेषताओं में परिवर्तन संभव है।

यूकेरियोटिक कोशिकाओं में जीन गुणसूत्रों के साथ समूहों में वितरित होते हैं। ये कोशिका केंद्रक की संरचनाएं हैं, जो व्यक्तिगतता और पीढ़ियों तक व्यक्तिगत संरचनात्मक विशेषताओं के संरक्षण के साथ खुद को पुन: पेश करने की क्षमता की विशेषता रखती हैं। गुणसूत्रों की उपस्थिति वंशानुगत सामग्री के संगठन के गुणसूत्र स्तर की पहचान निर्धारित करती है। गुणसूत्रों पर जीन का स्थान लक्षणों की सापेक्ष विरासत को प्रभावित करता है और जीन के कार्य को उसके तत्काल आनुवंशिक वातावरण - पड़ोसी जीन से प्रभावित करना संभव बनाता है। वंशानुगत सामग्री का गुणसूत्र संगठन कार्य करता है एक आवश्यक शर्तयौन प्रजनन के दौरान संतानों में माता-पिता की वंशानुगत प्रवृत्तियों का पुनर्वितरण।

विभिन्न गुणसूत्रों पर वितरण के बावजूद, जीन का पूरा सेट समग्र रूप से कार्यात्मक रूप से व्यवहार करता है, बनता है एकीकृत प्रणाली, वंशानुगत सामग्री के संगठन के जीनोमिक (जीनोटाइपिक) स्तर का प्रतिनिधित्व करता है। इस स्तर पर, वंशानुगत झुकावों की व्यापक अंतःक्रिया और पारस्परिक प्रभाव होता है, जो एक और विभिन्न गुणसूत्रों दोनों में स्थानीयकृत होता है। इसका परिणाम विभिन्न वंशानुगत झुकावों की आनुवंशिक जानकारी का पारस्परिक पत्राचार है और इसके परिणामस्वरूप, ओटोजेनेसिस की प्रक्रिया में समय, स्थान और तीव्रता में संतुलित लक्षणों का विकास होता है। जीन की कार्यात्मक गतिविधि, प्रतिकृति का तरीका और वंशानुगत सामग्री में उत्परिवर्तनीय परिवर्तन भी जीव या कोशिका के जीनोटाइप की विशेषताओं पर निर्भर करते हैं। उदाहरण के लिए, प्रभुत्व की संपत्ति की सापेक्षता से इसका प्रमाण मिलता है।

ईयू - और हेटरोक्रोमैटिन।

कोशिका विभाजन के दौरान कुछ गुणसूत्र सघन और गहरे रंग के दिखाई देते हैं। इस तरह के मतभेदों को हेटेरोपाइकनोसिस कहा जाता था। शब्द " हेट्रोक्रोमैटिन" यूक्रोमैटिन होते हैं - माइटोटिक गुणसूत्रों का मुख्य भाग, जो माइटोसिस के दौरान संघनन और विघटन के सामान्य चक्र से गुजरता है, और हेट्रोक्रोमैटिन- गुणसूत्रों के क्षेत्र जो लगातार सघन अवस्था में रहते हैं।

यूकेरियोट्स की अधिकांश प्रजातियों में, गुणसूत्रों में दोनों होते हैं ईव- और हेटरोक्रोमैटिक क्षेत्र, बाद वाला जीनोम का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनता है। हेट्रोक्रोमैटिनपेरीसेंट्रोमेरिक में स्थित, कभी-कभी पेरिटोमेरिक क्षेत्रों में। गुणसूत्रों की यूक्रोमैटिक भुजाओं में हेटेरोक्रोमैटिक क्षेत्रों की खोज की गई। वे यूक्रोमैटिन में हेटरोक्रोमैटिन के समावेशन (इंटरकलेशन) की तरह दिखते हैं। ऐसा हेट्रोक्रोमैटिनइंटरकैलेरी कहा जाता है। क्रोमैटिन संघनन.यूक्रोमैटिन और हेट्रोक्रोमैटिनसंघनन चक्रों में भिन्नता होती है। यूहर. इंटरफ़ेज़ से इंटरफ़ेज़, हेटेरो तक संघनन-विघटन के एक पूर्ण चक्र से गुजरता है। सापेक्ष सघनता की स्थिति बनाए रखता है। विभेदक स्टेनिबिलिटी.हेटरोक्रोमैटिन के विभिन्न क्षेत्रों को अलग-अलग रंगों से रंगा जाता है, कुछ क्षेत्रों को एक से, अन्य को कई रंगों से। विभिन्न रंगों का उपयोग करके और हेटरोक्रोमैटिक क्षेत्रों को तोड़ने वाले क्रोमोसोमल पुनर्व्यवस्था का उपयोग करके, ड्रोसोफिला में कई छोटे क्षेत्रों को चिह्नित करना संभव हो गया है जहां दागों के लिए संबंध पड़ोसी क्षेत्रों से भिन्न है।

10. रूपात्मक विशेषताएंमेटाफ़ेज़ गुणसूत्र .

मेटाफ़ेज़ गुणसूत्र में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोप्रोटीन - क्रोमैटिड के दो अनुदैर्ध्य स्ट्रैंड होते हैं, जो प्राथमिक संकुचन - सेंट्रोमियर के क्षेत्र में एक दूसरे से जुड़े होते हैं। सेंट्रोमियर एक गुणसूत्र का एक विशेष रूप से संगठित क्षेत्र है जो दोनों बहन क्रोमैटिड्स के लिए आम है। सेंट्रोमियर गुणसूत्र शरीर को दो भुजाओं में विभाजित करता है। प्राथमिक अवरोध के स्थान के आधार पर, वहाँ हैं निम्नलिखित प्रकारगुणसूत्र: समान भुजाएँ (मेटासेंट्रिक), जब सेंट्रोमियर मध्य में स्थित होता है और भुजाएँ लंबाई में लगभग बराबर होती हैं; असमान भुजाएँ (सबमेटासेंट्रिक), जब सेंट्रोमियर गुणसूत्र के मध्य से विस्थापित हो जाता है, और भुजाएँ असमान लंबाई की होती हैं; छड़ के आकार का (एक्रोसेंट्रिक), जब सेंट्रोमियर गुणसूत्र के एक छोर पर स्थानांतरित हो जाता है और एक भुजा बहुत छोटी होती है। बिंदु (टेलोसेंट्रिक) गुणसूत्र भी होते हैं; उनमें एक हाथ की कमी होती है, लेकिन वे मानव कैरियोटाइप (गुणसूत्र सेट) में मौजूद नहीं होते हैं। कुछ गुणसूत्रों में द्वितीयक संकुचन हो सकते हैं जो उपग्रह नामक क्षेत्र को गुणसूत्र शरीर से अलग करते हैं।

प्रत्येक जीवित जीव में प्रोटीन का एक विशेष समूह होता है। कुछ न्यूक्लियोटाइड यौगिक और डीएनए अणु में उनका अनुक्रम आनुवंशिक कोड बनाते हैं। यह प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी देता है। आनुवंशिकी में एक निश्चित अवधारणा को स्वीकार किया गया है। इसके अनुसार, एक जीन एक एंजाइम (पॉलीपेप्टाइड) से मेल खाता है। यह कहा जाना चाहिए कि न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन पर शोध काफी लंबी अवधि से किया जा रहा है। लेख में बाद में हम आनुवंशिक कोड और उसके गुणों पर करीब से नज़र डालेंगे। भी दिया जाएगा संक्षिप्त कालक्रमअनुसंधान।

शब्दावली

आनुवंशिक कोड न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को शामिल करने वाले अमीनो एसिड प्रोटीन के अनुक्रम को एन्कोड करने का एक तरीका है। जानकारी उत्पन्न करने की यह विधि सभी जीवित जीवों की विशेषता है। प्रोटीन - प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थउच्च आणविकता के साथ. ये यौगिक जीवित जीवों में भी मौजूद होते हैं। इनमें 20 प्रकार के अमीनो एसिड होते हैं, जिन्हें कैनोनिकल कहा जाता है। अमीनो एसिड एक श्रृंखला में व्यवस्थित होते हैं और एक कड़ाई से स्थापित अनुक्रम में जुड़े होते हैं। यह प्रोटीन और उसकी संरचना को निर्धारित करता है जैविक गुण. प्रोटीन में अमीनो एसिड की कई श्रृंखलाएं भी होती हैं।

डीएनए और आरएनए

डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड एक मैक्रोमोलेक्यूल है। वह वंशानुगत जानकारी के प्रसारण, भंडारण और कार्यान्वयन के लिए जिम्मेदार है। डीएनए चार नाइट्रोजनस आधारों का उपयोग करता है। इनमें एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन, थाइमिन शामिल हैं। आरएनए में समान न्यूक्लियोटाइड होते हैं, सिवाय इसके कि इसमें थाइमिन होता है। इसके बजाय, यूरैसिल (यू) युक्त एक न्यूक्लियोटाइड होता है। आरएनए और डीएनए अणु न्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाएं हैं। इस संरचना के लिए धन्यवाद, अनुक्रम बनते हैं - "आनुवंशिक वर्णमाला"।

सूचना का कार्यान्वयन

प्रोटीन संश्लेषण, जो जीन द्वारा एन्कोड किया गया है, एक डीएनए टेम्पलेट (प्रतिलेखन) पर एमआरएनए के संयोजन से साकार होता है। आनुवंशिक कोड को भी अमीनो एसिड अनुक्रम में स्थानांतरित किया जाता है। यानी एमआरएनए पर पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का संश्लेषण होता है। सभी अमीनो एसिड को एन्क्रिप्ट करने और प्रोटीन अनुक्रम के अंत के संकेत के लिए, 3 न्यूक्लियोटाइड पर्याप्त हैं। इस श्रृंखला को त्रिक कहा जाता है।

अध्ययन का इतिहास

प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड का अध्ययन लंबे समय से किया जा रहा है। 20वीं सदी के मध्य में, आनुवंशिक कोड की प्रकृति के बारे में पहला विचार अंततः सामने आया। 1953 में, यह पता चला कि कुछ प्रोटीन अमीनो एसिड के अनुक्रम से बने होते हैं। सच है, उस समय वे अभी तक अपनी सटीक संख्या निर्धारित नहीं कर सके थे, और इस बारे में कई विवाद थे। 1953 में, लेखक वॉटसन और क्रिक द्वारा दो रचनाएँ प्रकाशित की गईं। पहले ने डीएनए की द्वितीयक संरचना के बारे में बताया, दूसरे ने टेम्पलेट संश्लेषण का उपयोग करके इसकी अनुमेय प्रतिलिपि के बारे में बताया। इसके अलावा, इस तथ्य पर जोर दिया गया कि आधारों का एक विशिष्ट अनुक्रम एक कोड है जो वंशानुगत जानकारी रखता है। अमेरिकी और सोवियत भौतिक विज्ञानी जॉर्जी गामो ने कोडिंग परिकल्पना को स्वीकार किया और इसके परीक्षण के लिए एक विधि ढूंढी। 1954 में, उनका काम प्रकाशित हुआ था, जिसके दौरान उन्होंने अमीनो एसिड साइड चेन और हीरे के आकार के "छेद" के बीच पत्राचार स्थापित करने और इसे कोडिंग तंत्र के रूप में उपयोग करने का प्रस्ताव रखा था। तब इसे रम्बिक कहा जाता था। अपने काम को समझाते हुए, गामो ने स्वीकार किया कि आनुवंशिक कोड एक त्रिक हो सकता है। भौतिक विज्ञानी का काम उन पहले कामों में से एक था जिन्हें सच्चाई के करीब माना जाता था।

वर्गीकरण

वर्षों से, आनुवंशिक कोड के विभिन्न मॉडल प्रस्तावित किए गए हैं, दो प्रकार के: ओवरलैपिंग और नॉन-ओवरलैपिंग। पहला कई कोडन में एक न्यूक्लियोटाइड को शामिल करने पर आधारित था। इसमें त्रिकोणीय, अनुक्रमिक और प्रमुख-लघु आनुवंशिक कोड शामिल हैं। दूसरा मॉडल दो प्रकार मानता है. गैर-अतिव्यापी कोड में संयोजन कोड और अल्पविराम-मुक्त कोड शामिल हैं। पहला विकल्प न्यूक्लियोटाइड के त्रिक द्वारा अमीनो एसिड के एन्कोडिंग पर आधारित है, और मुख्य बात इसकी संरचना है। "अल्पविराम के बिना कोड" के अनुसार, कुछ त्रिक अमीनो एसिड से मेल खाते हैं, लेकिन अन्य नहीं। इस मामले में, यह माना जाता था कि यदि किसी भी महत्वपूर्ण त्रिक को क्रमिक रूप से व्यवस्थित किया गया था, तो एक अलग रीडिंग फ्रेम में स्थित अन्य अनावश्यक होंगे। वैज्ञानिकों का मानना ​​था कि एक न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम का चयन करना संभव था जो इन आवश्यकताओं को पूरा करेगा, और वास्तव में 20 त्रिक थे।

हालाँकि गामो और उनके सह-लेखकों ने इस मॉडल पर सवाल उठाया, लेकिन इसे अगले पाँच वर्षों में सबसे सही माना गया। 20वीं सदी के उत्तरार्ध की शुरुआत में, नया डेटा सामने आया जिससे "अल्पविराम के बिना कोड" में कुछ कमियों का पता लगाना संभव हो गया। यह पाया गया कि कोडन इन विट्रो में प्रोटीन संश्लेषण को प्रेरित करने में सक्षम हैं। 1965 के करीब, सभी 64 त्रिक के सिद्धांत को समझा गया। परिणामस्वरूप, कुछ कोडन की अतिरेक का पता चला। दूसरे शब्दों में, अमीनो एसिड अनुक्रम कई ट्रिपलेट्स द्वारा एन्कोड किया गया है।

विशिष्ट सुविधाएं

आनुवंशिक कोड के गुणों में शामिल हैं:

बदलाव

मानक से आनुवंशिक कोड का पहला विचलन 1979 में मानव शरीर में माइटोकॉन्ड्रियल जीन के अध्ययन के दौरान खोजा गया था। इसके अलावा इसी तरह के वेरिएंट की पहचान की गई, जिसमें कई वैकल्पिक माइटोकॉन्ड्रियल कोड भी शामिल थे। इनमें यूजीए स्टॉप कोडन का डिकोडिंग शामिल है, जिसका उपयोग माइकोप्लाज्मा में ट्रिप्टोफैन निर्धारित करने के लिए किया जाता है। आर्किया और बैक्टीरिया में GUG और UUG को अक्सर शुरुआती विकल्प के रूप में उपयोग किया जाता है। कभी-कभी जीन एक प्रोटीन को प्रारंभिक कोडन के साथ कूटबद्ध करते हैं जो प्रजातियों द्वारा सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले कोडन से भिन्न होता है। इसके अतिरिक्त, कुछ प्रोटीनों में, सेलेनोसिस्टीन और पायरोलिसिन, जो गैर-मानक अमीनो एसिड होते हैं, राइबोसोम द्वारा डाले जाते हैं। वह स्टॉप कोडन पढ़ती है। यह एमआरएनए में पाए जाने वाले अनुक्रमों पर निर्भर करता है। वर्तमान में प्रोटीन में मौजूद सेलेनोसिस्टीन को 21वां और पायरोलिसेन को 22वां अमीनो एसिड माना जाता है।

आनुवंशिक कोड की सामान्य विशेषताएं

हालाँकि, सभी अपवाद दुर्लभ हैं। जीवित जीवों में, आनुवंशिक कोड में आम तौर पर कई सामान्य विशेषताएं होती हैं। इनमें एक कोडन की संरचना शामिल है, जिसमें तीन न्यूक्लियोटाइड शामिल हैं (पहले दो परिभाषित करने वाले हैं), टीआरएनए और राइबोसोम द्वारा कोडन का अमीनो एसिड अनुक्रम में स्थानांतरण।

व्याख्यान 5. जेनेटिक कोड

अवधारणा की परिभाषा

आनुवंशिक कोड डीएनए में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम का उपयोग करके प्रोटीन में अमीनो एसिड के अनुक्रम के बारे में जानकारी दर्ज करने की एक प्रणाली है।

चूंकि डीएनए सीधे प्रोटीन संश्लेषण में शामिल नहीं होता है, इसलिए कोड आरएनए भाषा में लिखा जाता है। आरएनए में थाइमिन के स्थान पर यूरैसिल होता है।

आनुवंशिक कोड के गुण

1. त्रिगुण

प्रत्येक अमीनो एसिड 3 न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम द्वारा एन्कोड किया गया है।

परिभाषा: ट्रिपलेट या कोडन एक अमीनो एसिड को एन्कोड करने वाले तीन न्यूक्लियोटाइड का अनुक्रम है।

कोड मोनोप्लेट नहीं हो सकता, क्योंकि 4 (डीएनए में विभिन्न न्यूक्लियोटाइड की संख्या) 20 से कम है। कोड डबल नहीं हो सकता, क्योंकि 16 (2 के 4 न्यूक्लियोटाइड के संयोजन और क्रमपरिवर्तन की संख्या) 20 से कम है। कोड त्रिक हो सकता है, क्योंकि 64 (4 से 3 तक संयोजन और क्रमपरिवर्तन की संख्या) 20 से अधिक है।

2. पतनशीलता.

मेथिओनिन और ट्रिप्टोफैन को छोड़कर सभी अमीनो एसिड, एक से अधिक ट्रिपलेट द्वारा एन्कोड किए गए हैं:

1 त्रिक के लिए 2 एके = 2.

9 एके, 2 त्रिक प्रत्येक = 18.

1 एके 3 त्रिक = 3.

4 त्रिक का 5 एके = 20.

6 त्रिक का 3 एके = 18.

कुल 61 त्रिक 20 अमीनो एसिड को कूटबद्ध करते हैं।

3. इंटरजेनिक विराम चिह्नों की उपस्थिति।

परिभाषा:

जीन - डीएनए का एक भाग जो एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला या एक अणु को एनकोड करता है टीआरएनए, आरआरएनए याएसआरएनए.

जीनटीआरएनए, आरआरएनए, एसआरएनएप्रोटीन कोडित नहीं हैं.

पॉलीपेप्टाइड को एन्कोड करने वाले प्रत्येक जीन के अंत में आरएनए स्टॉप कोडन, या स्टॉप सिग्नल को एन्कोड करने वाले तीन ट्रिपल में से कम से कम एक होता है। एमआरएनए में उनका निम्नलिखित रूप होता है:यूएए, यूएजी, यूजीए . वे प्रसारण समाप्त (ख़त्म) कर देते हैं।

परंपरागत रूप से, कोडन भी विराम चिह्नों से संबंधित हैअगस्त - लीडर अनुक्रम के बाद पहला। (व्याख्यान 8 देखें) यह बड़े अक्षर के रूप में कार्य करता है। इस स्थिति में यह फॉर्मिलमेथिओनिन (प्रोकैरियोट्स में) को एन्कोड करता है।

4. असंदिग्धता.

प्रत्येक त्रिक केवल एक अमीनो एसिड को एन्कोड करता है या एक अनुवाद टर्मिनेटर है।

अपवाद कोडन हैअगस्त . प्रोकैरियोट्स में, पहली स्थिति (बड़े अक्षर) में यह फॉर्माइलमेथिओनिन को एनकोड करता है, और किसी अन्य स्थिति में यह मेथिओनिन को एनकोड करता है।

5. सघनता, या इंट्रेजेनिक विराम चिह्नों का अभाव।
एक जीन के भीतर, प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड एक महत्वपूर्ण कोडन का हिस्सा होता है।

1961 में, सेमुर बेंज़र और फ्रांसिस क्रिक ने प्रयोगात्मक रूप से कोड की त्रिक प्रकृति और इसकी कॉम्पैक्टनेस को साबित किया।

प्रयोग का सार: "+" उत्परिवर्तन - एक न्यूक्लियोटाइड का सम्मिलन। "-" उत्परिवर्तन - एक न्यूक्लियोटाइड का नुकसान। किसी जीन की शुरुआत में एक "+" या "-" उत्परिवर्तन पूरे जीन को खराब कर देता है। दोहरा "+" या "-" उत्परिवर्तन भी पूरे जीन को ख़राब कर देता है।

किसी जीन की शुरुआत में ट्रिपल "+" या "-" उत्परिवर्तन इसका केवल एक हिस्सा खराब करता है। एक चौगुना "+" या "-" उत्परिवर्तन फिर से पूरे जीन को खराब कर देता है।

प्रयोग यह साबित करता है कोड प्रतिलेखित है और जीन के अंदर कोई विराम चिह्न नहीं है।प्रयोग दो आसन्न फ़ेज़ जीनों पर किया गया और इसके अलावा दिखाया गया, जीनों के बीच विराम चिह्नों की उपस्थिति।

6. बहुमुखी प्रतिभा.

पृथ्वी पर रहने वाले सभी प्राणियों के लिए आनुवंशिक कोड समान है।

1979 में ब्यूरेल खुला आदर्शमानव माइटोकॉन्ड्रिया कोड।

परिभाषा:

"आदर्श" एक आनुवंशिक कोड है जिसमें अर्ध-दोहरे कोड की विकृति का नियम संतुष्ट होता है: यदि दो त्रिक में पहले दो न्यूक्लियोटाइड मेल खाते हैं, और तीसरा न्यूक्लियोटाइड एक ही वर्ग के हैं (दोनों प्यूरीन हैं या दोनों पाइरीमिडीन हैं) , तो ये त्रिक एक ही अमीनो एसिड के लिए कोड करते हैं।

सार्वभौमिक संहिता में इस नियम के दो अपवाद हैं। सार्वभौमिक में आदर्श कोड से दोनों विचलन मूलभूत बिंदुओं से संबंधित हैं: प्रोटीन संश्लेषण की शुरुआत और अंत: