Mesaj genetik kodu. Kalıtsal bilgiyi kaydetmenin bir yolu olarak genetik kod

GENETİK KOD, protein moleküllerindeki (polipeptitler) birincil yapıyı (amino asit kalıntılarının düzenlenmesi) belirleyen, DNA moleküllerindeki (bazı virüsler için RNA) bir dizi nükleotid baz dizisi biçiminde kalıtsal bilgiyi kaydetmek için bir sistem. Genetik kod sorunu, DNA'nın genetik rolünün kanıtlanmasından (Amerikalı mikrobiyologlar O. Avery, K. McLeod, M. McCarthy, 1944) ve yapısının deşifre edilmesinden (J. Watson, F. Crick, 1953) sonra formüle edildi. genlerin enzimlerin yapısını ve işlevlerini belirlediği (J. Beadle ve E. Tatema, 1941'in "bir gen - bir enzim" ilkesi) ve bir proteinin uzaysal yapısı ve aktivitesinin birincil yapısına bağlı olduğu (F. Senger, 1955). Nükleik asitlerin 4 bazının kombinasyonlarının polipeptitlerdeki 20 ortak amino asit kalıntısının değişimini nasıl belirlediği sorusu ilk olarak 1954'te G. Gamow tarafından gündeme getirildi.

Bir çift nükleotidin eklenmesi ve silinmesi arasındaki etkileşimlerin incelendiği bir deneye dayanarak, T4 bakteriyofajının genlerinden birinde, F. Crick ve diğer bilim adamları 1961'de genetik kodun genel özelliklerini belirlediler: üçlü, yani. polipeptit zincirindeki her bir amino asit kalıntısı, bir genin DNA'sındaki üç bazdan (üçlü veya kodon) oluşan bir diziye karşılık gelir; bir gen içindeki kodonların okunması sabit bir noktadan, tek yönde ve "virgülsüz" olarak gerçekleşir, yani kodonlar birbirinden herhangi bir işaretle ayrılmaz; dejenerasyon veya artıklık - aynı amino asit kalıntısı birkaç kodonu (eş anlamlı kodonlar) kodlayabilir. Yazarlar kodonların örtüşmediğini (her baz yalnızca bir kodona aittir) öne sürdüler. Üçüzlerin kodlama yeteneğinin doğrudan incelenmesi, sentetik haberci RNA'nın (mRNA) kontrolü altında hücre içermeyen bir protein sentez sistemi kullanılarak sürdürüldü. 1965 yılına gelindiğinde S. Ochoa, M. Nirenberg ve H. G. Korana'nın çalışmalarında genetik kod tamamen deşifre edildi. Genetik kodun gizemini çözmek, 20. yüzyılda biyolojinin olağanüstü başarılarından biriydi.

Genetik kodun hücrede uygulanması iki matris işlemi sırasında gerçekleşir - transkripsiyon ve çeviri. Bir gen ile bir protein arasındaki aracı, DNA iplikçiklerinden birinde transkripsiyon sırasında oluşan mRNA'dır. Bu durumda proteinin birincil yapısı hakkında bilgi taşıyan DNA baz dizisi, mRNA baz dizisi şeklinde "yeniden yazılır". Daha sonra ribozomlar üzerindeki çeviri sırasında mRNA'nın nükleotid dizisi transfer RNA (tRNA) tarafından okunur. İkincisi, bir amino asit kalıntısının bağlandığı bir alıcı uca ve karşılık gelen mRNA kodonunu tanıyan bir adaptör ucuna veya üçlü antikodon'a sahiptir. Kodon ve anti-kodon etkileşimi tamamlayıcı baz eşleşmesi temelinde gerçekleşir: Adenin (A) - Urasil (U), Guanin (G) - Sitozin (C); bu durumda mRNA baz dizisi, sentezlenen proteinin amino asit dizisine çevrilir. Farklı organizmalar aynı amino asit için farklı frekanslarda farklı eşanlamlı kodonlar kullanır. Polipeptit zincirini kodlayan mRNA'nın okunması, amino asit metionine karşılık gelen AUG kodonundan başlar (başlatılır). Prokaryotlarda daha az yaygın olarak, başlatıcı kodonlar GUG (valin), UUG (lösin), AUU (izolösin), ökaryotlarda - UUG (lösin), AUA (izolösin), ACG (treonin), CUG'dir (lösin). Bu, çeviri sırasındaki okumanın sözde çerçevesini veya aşamasını ayarlar; yani mRNA'nın tüm nükleotit dizisi, genellikle durdurma kodonları olarak adlandırılan üç sonlandırıcı kodondan herhangi biri bulunana kadar tRNA'nın üçlü üçlüsü okunur. mRNA: UAA, UAG, UGA (tablo). Bu üçlülerin okunması polipeptit zincirinin sentezinin tamamlanmasına yol açar.

AUG ve stop kodonları, polipeptitleri kodlayan mRNA bölgelerinin sırasıyla başında ve sonunda bulunur.

Genetik kod yarı evrenseldir. Bu, farklı nesnelerdeki bazı kodonların anlamında küçük farklılıklar olduğu anlamına gelir ve bu, her şeyden önce, önemli olabilen sonlandırıcı kodonlarla ilgilidir; örneğin bazı ökaryotların mitokondrilerinde ve mikoplazmalarda, UGA triptofanı kodlar. Ek olarak, bakteri ve ökaryotların bazı mRNA'larında, UGA olağandışı bir amino asit olan selenosisteini kodlar ve arkebakterilerden birinde UAG, pirolisini kodlar.

Genetik kodun tesadüfen ortaya çıktığına dair bir bakış açısı (“donmuş vaka” hipotezi) vardır. Evrim geçirmiş olması daha muhtemel. Bu varsayım, mitokondride "üçte iki" kuralına göre okunan, üçlüdeki üç bazdan yalnızca ikisinin amino amino asitleri belirlediği daha basit ve görünüşe göre daha eski bir kodun varlığıyla desteklenmektedir. asit.

Yandı.: Crick F. N. a. Ö. Proteinler için genetik kodun genel doğası // Doğa. 1961 Cilt. 192; Genetik kod. NY, 1966; Ichas M. Biyolojik kod. M., 1971; Inge-Vechtomov S. G. Genetik kod nasıl okunur: kurallar ve istisnalar // Modern doğa bilimi. M., 2000.T.8; Ratner V. A. Bir sistem olarak genetik kod // Soros Eğitim Dergisi. 2000. V. 6. No. 3.

S. G. Inge-Vechtomov.

Genetik kod, bir nükleik asit molekülündeki nükleotid dizisini kullanarak bir protein molekülündeki amino asit dizisini kodlamanın bir yoludur. Genetik kodun özellikleri bu kodlamanın özelliklerinden kaynaklanmaktadır.

Bir proteinin her bir amino asidi birbirini takip eden üç nükleik asit nükleotidi ile ilişkilidir. üçlü, veya kodon. Nükleotidlerin her biri dört azotlu bazdan birini içerebilir. RNA'da bunlar adenin (A), urasil (U), guanin (G), sitozin (C)'dir. Azotlu bazları farklı şekillerde birleştirerek (bu durumda bunları içeren nükleotidler) birçok farklı üçlü elde edebilirsiniz: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC, vb. Olası kombinasyonların toplam sayısı 64, yani 43'tür.

Canlı organizmaların proteinleri yaklaşık 20 amino asit içerir. Doğa, her bir amino asidi üç değil iki nükleotid ile kodlamayı "tasarlamış olsaydı", o zaman bu tür çiftlerin çeşitliliği yeterli olmazdı, çünkü bunlardan yalnızca 16 tanesi olurdu, yani. 42.

Böylece, genetik kodun ana özelliği üçlüsüdür. Her amino asit üçlü bir nükleotid tarafından kodlanır.

Biyolojik moleküllerde kullanılan amino asitlerden önemli ölçüde daha fazla olası farklı üçlüler olduğundan, böyle bir özellik fazlalık genetik Kod. Pek çok amino asit tek bir kodon tarafından değil birkaç kodon tarafından kodlanmaya başlandı. Örneğin, glisin amino asidi dört farklı kodon tarafından kodlanır: GGU, GGC, GGA, GGG. Fazlalık da denir yozlaşma.

Amino asitler ve kodonlar arasındaki yazışmalar tablolar halinde yansıtılır. Örneğin, bunlar:

Nükleotidlerle ilgili olarak genetik kod aşağıdaki özelliğe sahiptir: benzersizlik(veya özgüllük): her kodon yalnızca bir amino asite karşılık gelir. Örneğin, GGU kodonu yalnızca glisini kodlayabilir, başka amino asidi kodlayamaz.

Tekrar. Fazlalık, birden fazla üçlünün aynı amino asidi kodlayabilmesi ile ilgilidir. Özgüllük - Her spesifik kodon yalnızca bir amino asidi kodlayabilir.

Genetik kodda özel bir noktalama işareti yoktur (polipeptit sentezinin sonunu belirten durdurma kodonları hariç). Noktalama işaretlerinin işlevi üçlülerin kendileri tarafından gerçekleştirilir - birinin sonu diğerinin başlayacağı anlamına gelir. Bu, genetik kodun aşağıdaki iki özelliğini ima eder: süreklilik Ve örtüşmeyen. Süreklilik, üçlemelerin hemen birbiri ardına okunması olarak anlaşılmaktadır. Örtüşmeme, her bir nükleotidin yalnızca bir üçlünün parçası olabileceği anlamına gelir. Yani bir sonraki üçlünün ilk nükleotidi her zaman önceki üçlünün üçüncü nükleotidinden sonra gelir. Bir kodon, önceki kodonun ikinci veya üçüncü nükleotidinden başlayamaz. Başka bir deyişle kod örtüşmez.

Genetik kodun özelliği var evrensellik. Dünyadaki tüm organizmalar için aynı olan bu durum, yaşamın kökenindeki birliğin göstergesidir. Bunun çok nadir istisnaları vardır. Örneğin bazı mitokondri ve kloroplast üçlüleri normal amino asitlerin dışındaki amino asitleri kodlar. Bu, yaşamın gelişiminin başlangıcında genetik kodda biraz farklı varyasyonların bulunduğunu gösterebilir.

Son olarak genetik kod gürültü bağışıklığı fazlalık olarak özelliğinin bir sonucudur. Bazen DNA'da meydana gelen nokta mutasyonları genellikle bir azotlu bazın diğeriyle değiştirilmesiyle sonuçlanır. Bu üçlüyü değiştirir. Mesela AAA’ydı, mutasyondan sonra AAG oldu. Bununla birlikte, bu tür değişiklikler her zaman sentezlenen polipeptitteki amino asitte bir değişikliğe yol açmaz, çünkü her iki üçlü, genetik kodun fazlalığının özelliğinden dolayı bir amino aside karşılık gelebilir. Mutasyonların çoğunlukla zararlı olduğu göz önüne alındığında, gürültü bağışıklığı özelliği faydalıdır.

Genetik veya biyolojik kod, canlı doğanın evrensel özelliklerinden biridir ve kökeninin birliğini kanıtlar. Genetik Kod- bu, bir nükleik asit nükleotid dizisinin (bilgilendirici RNA veya üzerinde mRNA'nın sentezlendiği tamamlayıcı bir DNA bölümü) yardımıyla bir polipeptidin amino asit dizisini kodlamaya yönelik bir yöntemdir.

Başka tanımlar da var.

Genetik Kod- bu, belirli bir üç nükleotid dizisinin her bir amino asidine (canlı proteinlerin bir parçası olan) karşılık gelir. Genetik Kod nükleik asit bazları ve protein amino asitleri arasındaki ilişkidir.

Bilimsel literatürde genetik kod, herhangi bir organizmanın DNA'sındaki, onun bireyselliğini belirleyen nükleotid dizisi olarak anlaşılmamaktadır.

Bir organizmanın veya türün bir kodu, diğerinin ise başka bir kodu olduğunu varsaymak yanlıştır. Genetik kod, amino asitlerin nükleotidler tarafından nasıl kodlandığıdır (yani prensip, mekanizma); tüm canlılar için evrenseldir, tüm organizmalar için aynıdır.

Bu nedenle örneğin bilime yakın literatürde ve filmlerde sıklıkla kullanılan "Bir kişinin genetik kodu" veya "Bir organizmanın genetik kodu" demek yanlıştır.

Bu durumlarda genellikle bir kişinin, bir organizmanın vs. genomunu kastediyoruz.

Canlı organizmaların çeşitliliği ve yaşamsal aktivitelerinin özellikleri öncelikle proteinlerin çeşitliliğinden kaynaklanmaktadır.

Bir proteinin spesifik yapısı, onu oluşturan çeşitli amino asitlerin sırasına ve miktarına göre belirlenir. Peptitin amino asit dizisi biyolojik kod kullanılarak DNA'da şifrelenir. Monomer kümesinin çeşitliliği açısından bakıldığında DNA, bir peptidden daha ilkel bir moleküldür. DNA, yalnızca dört nükleotidin çeşitli değişimlerinden oluşur. Bu durum araştırmacıların DNA'yı kalıtımın materyali olarak görmelerini uzun süre engelledi.

Amino asitler nükleotidler tarafından nasıl kodlanır?

1) Nükleik asitler (DNA ve RNA), nükleotidlerden oluşan polimerlerdir.

Her nükleotid dört azotlu bazdan birini içerebilir: adenin (A, en: A), guanin (G, G), sitozin (C, en: C), timin (T, en: T). RNA durumunda timin, urasil (Y, U) ile değiştirilir.

Genetik kod dikkate alınırken sadece azotlu bazlar dikkate alınır.

Daha sonra DNA zinciri, doğrusal dizileri olarak temsil edilebilir. Örneğin:

Bu kodu tamamlayan mRNA bölgesi aşağıdaki gibi olacaktır:

2) Proteinler (polipeptitler), amino asitlerden oluşan polimerlerdir.

Canlı organizmalarda polipeptitler oluşturmak için 20 amino asit kullanılır (birkaç tane daha çok nadirdir). Bunları belirtmek için bir harf de kullanılabilir (ancak üç harf daha sık kullanılır - amino asidin adının kısaltması).

Bir polipeptitteki amino asitler ayrıca bir peptit bağıyla doğrusal olarak bağlanır. Örneğin, bir proteinin aşağıdaki amino asit dizisine sahip bir bölgesi olduğunu varsayalım (her amino asit tek bir harfle gösterilir):

3) Eğer görev, her bir amino asidi nükleotidler kullanarak kodlamaksa, o zaman iş, 20 harfin 4 harf kullanılarak nasıl kodlanacağına gelir.

Bu, 20 harfli alfabenin harflerini 4 harfli alfabenin birkaç harfinden oluşan kelimelerle eşleştirerek yapılabilir.

Bir amino asit bir nükleotid tarafından kodlanıyorsa yalnızca dört amino asit kodlanabilir.

Her bir amino asit, RNA zincirindeki ardışık iki nükleotid ile eşleşirse, on altı amino asit kodlanabilir.

Aslında dört harf (A, U, G, C) varsa, bunların farklı ikili kombinasyonlarının sayısı 16 olacaktır: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), ( UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[Algılama kolaylığı için parantezler kullanılmıştır.] Bu, yalnızca 16 farklı amino asidin böyle bir kodla (iki harfli kelime) kodlanabileceği anlamına gelir: her birinin kendi kelimesi olacaktır (ardışık iki nükleotid).

Matematikten kombinasyon sayısını belirleme formülü şuna benzer: ab = n.

Burada n farklı kombinasyonların sayısıdır, a alfabedeki harflerin sayısıdır (veya sayı sisteminin tabanıdır), b bir kelimedeki harflerin (veya bir sayıdaki rakamların) sayısıdır. Bu formülde 4 harfli alfabeyi ve iki harften oluşan kelimeleri yerine koyarsak 42 = 16 elde ederiz.

Her bir amino asit için kod kelimesi olarak ardışık üç nükleotid kullanılırsa, bu durumda 43 = 64 farklı amino asit kodlanabilir, çünkü üç harften alınan dört harften 64 farklı kombinasyon oluşturulabilir (örneğin, AUG, GAA, CAU, GGU, vb.).

D.). Bu zaten 20 amino asidi kodlamak için fazlasıyla yeterli.

Kesinlikle genetik kodda üç harfli kod kullanılır. Aynı amino asidi kodlayan ardışık üç nükleotide denir. üçlü(veya kodon).

Her amino asit belirli bir nükleotid üçlüsüyle ilişkilidir.

Ayrıca üçlü kombinasyonların amino asit sayısı örtüştüğü için birçok amino asit birden fazla üçlü tarafından kodlanır.

Üç üçlü amino asitlerin (UAA, UAG, UGA) hiçbirini kodlamaz.

Yayının sonunu işaretlerler ve çağrılırlar. kodonları durdurmak(veya saçma kodonlar).

AUG üçlüsü yalnızca amino asit metionini kodlamakla kalmaz, aynı zamanda translasyonu da başlatır (bir başlangıç ​​kodonunun rolünü oynar).

Aşağıda amino asitlerin nükleotit üçlülerine yazışma tabloları verilmiştir.

İlk tabloya göre, belirli bir üçlüden karşılık gelen amino asidi belirlemek uygundur. İkincisi - belirli bir amino asit için ona karşılık gelen üçlüler.

Genetik kodun uygulanmasına ilişkin bir örneği düşünün. Aşağıdaki içeriğe sahip mRNA olsun:

Nükleotid dizisini üçlülere ayıralım:

Her üçlüyü, kendisi tarafından kodlanan polipeptidin amino asidiyle karşılaştıralım:

Metiyonin - Aspartik asit - Serin - Treonin - Triptofan - Lösin - Lösin - Lizin - Asparajin - Glutamin

Son üçlü bir durdurma kodonudur.

Genetik kodun özellikleri

Genetik kodun özellikleri büyük ölçüde amino asitlerin kodlanma şeklinin bir sonucudur.

İlk ve bariz özellik üçlülük.

Kod biriminin üç nükleotidden oluşan bir dizi olduğu anlaşılmaktadır.

Genetik kodun önemli bir özelliği, örtüşmeyen. Bir üçlüde yer alan bir nükleotid diğerine dahil edilemez.

Yani, AGUGAA dizisi yalnızca AGU-GAA olarak okunabilir, ancak örneğin şu şekilde okunamaz: AGU-GUG-GAA. Yani, eğer bir GU çifti bir üçlüye dahil edilmişse, halihazırda diğerinin ayrılmaz bir parçası olamaz.

Altında benzersizlik Genetik kod, her üçlünün yalnızca bir amino asite karşılık geldiğini anlar.

Örneğin, AGU üçlüsü serin amino asidini kodlar ve başka bir amino asidi kodlayamaz.

Genetik Kod

Bu üçlü benzersiz bir şekilde yalnızca bir amino asite karşılık gelir.

Öte yandan, birden fazla üçlü bir amino asite karşılık gelebilir. Örneğin aynı serin, AGU'ya ek olarak AGC kodonuna karşılık gelir. Bu özelliğe denir yozlaşma genetik Kod.

Dejenerasyon, birçok mutasyonu zararsız bırakmanıza olanak tanır, çünkü çoğu zaman DNA'daki bir nükleotidin değiştirilmesi üçlünün değerinde bir değişikliğe yol açmaz. Amino asit üçlüsü yazışma tablosuna yakından bakarsanız, bir amino asidin birkaç üçlü tarafından kodlanması durumunda, bunların genellikle son nükleotidde farklılık gösterdiğini, yani herhangi bir şey olabileceğini görebilirsiniz.

Genetik kodun diğer bazı özelliklerine de dikkat çekilmiştir (süreklilik, gürültü bağışıklığı, evrensellik vb.).

Bitkilerin varoluş koşullarına adaptasyonu olarak stabilite. Bitkilerin olumsuz faktörlerin etkisine karşı ana reaksiyonları.

Bitki direnci, aşırı çevresel faktörlerin (toprak ve hava kuraklığı) etkilerine dayanma yeteneğidir.

Ge-not-ti-che-th kodunun açıklığı şu şekilde ortaya çıkıyor:

Bu özellik evrim sürecinde geliştirilmiştir ve genetik olarak sabittir. Koşulların olumsuz olduğu bölgelerde stabil dekoratif formlar ve kuraklığa dayanıklı yerel kültür bitki çeşitleri oluşturuldu. Bitkilerin doğasında bulunan bir veya daha fazla direnç seviyesi, yalnızca aşırı çevresel faktörlerin etkisi altında ortaya çıkar.

Böyle bir faktörün ortaya çıkmasının bir sonucu olarak, tahriş aşaması başlar - bir dizi fizyolojik parametrenin normundan keskin bir sapma ve bunların hızlı bir şekilde normale dönmesi. Daha sonra metabolizmanın yoğunluğunda bir değişiklik ve hücre içi yapılarda hasar meydana gelir. Aynı zamanda tüm sentetik olanlar bastırılır, tüm hidrolitik olanlar etkinleştirilir ve vücudun genel enerji arzı azalır. Faktörün etkisi eşik değerini aşmıyorsa uyum aşamasına geçilir.

Adapte olmuş bir bitki, aşırı bir faktöre tekrarlanan veya artan maruziyete daha az tepki verir. Organizma düzeyinde, adaptasyon mekanizmalarına m / y organların etkileşimi eklenir. Su, mineral ve organik bileşiklerin bitkideki akışının zayıflaması organlar arasındaki rekabeti artırır ve büyümeleri durur.

Bitkilerde biyo-direnç belirlendi. maksimum, bitkilerin hala canlı tohumlar oluşturduğu ekstrem faktörün değeridir. Tarımsal sürdürülebilirlik, verimdeki azalmanın derecesine göre belirlenir. Bitkiler, belirli bir tür aşırı faktöre karşı dirençleriyle karakterize edilir - kışlamaya, gaza, tuza, kuraklığa dayanıklı.

Yuvarlak kurtlar, yassı kurtların aksine, birincil bir vücut boşluğuna sahiptir - vücut duvarı ile iç organlar arasındaki boşlukları dolduran parankimin tahrip olması nedeniyle oluşan bir şizosel - işlevi taşımadır.

Homeostazı korur. Vücut şekli yuvarlaktır. Bütünlük kutikülerleştirilmiştir. Kas sistemi, uzunlamasına kaslardan oluşan bir tabaka ile temsil edilir. Bağırsak uçtan uca olup ön, orta ve arka olmak üzere 3 bölümden oluşur. Ağız açıklığı vücudun ön ucunun ventral yüzeyinde bulunur. Farinks karakteristik bir üçgen lümenine sahiptir. Boşaltım sistemi protonephridia veya özel deri - hipodermal bezlerle temsil edilir. Türlerin çoğu dioiktir ve yalnızca eşeyli üreme vardır.

Gelişim doğrudandır, nadiren başkalaşımla olur. Vücudun sabit bir hücresel bileşimine sahiptirler ve yenilenme yeteneklerinden yoksundurlar. Ön bağırsak ağız boşluğu, farenks ve yemek borusundan oluşur.

Orta veya arka bölümleri yoktur. Boşaltım sistemi hipodermisin 1-2 dev hücresinden oluşur. Boyuna boşaltım kanalları hipodermisin yan sırtlarında bulunur.

Genetik kodun özellikleri. Üçlü kodun kanıtları. Kodonların şifresi çözülüyor. Sonlandırma kodonları. Genetik baskılama kavramı.

Proteinin birincil yapısındaki gende bilginin kodlandığı fikri F.

Crick'in dizi hipotezi, gen elemanlarının dizisinin polipeptit zincirindeki amino asit kalıntılarının dizisini belirlediğini öne sürüyor. Dizi hipotezinin geçerliliği, genin ve onun kodladığı polipeptitin yapılarının eşdoğrusallığı ile kanıtlanır. 1953'teki en önemli başarı bu fikirdi. Bu kod büyük olasılıkla üçlüdür.

; DNA baz çiftleri: A-T, T-A, G-C, C-G - her çift bir amino aside karşılık geliyorsa yalnızca 4 amino asidi kodlayabilir. Bildiğiniz gibi proteinlerde 20 temel amino asit bulunmaktadır. Her amino asidin 2 baz çiftine karşılık geldiğini varsayarsak, o zaman 16 amino asit (4*4) kodlanabilir - bu da yine yeterli değildir.

Kod üçlü ise 4 baz çiftinden 64 kodon (4 * 4 * 4) yapılabilir, bu da 20 amino asidi kodlamak için fazlasıyla yeterlidir. Creek ve meslektaşları, kodun üçlü olduğunu, kodonlar arasında "virgül" bulunmadığını, yani karakterleri ayırdığını varsaydılar; Bir genin içindeki kodun okunması sabit bir noktadan tek yönde gerçekleşir. 1961 yazında, Kirenberg ve Mattei ilk kodonun şifresinin çözüldüğünü bildirdiler ve hücresiz bir protein sentezi sistemindeki kodonların bileşimini belirlemek için bir yöntem önerdiler.

Böylece fenilalanin kodonu mRNA'da UUU olarak deşifre edildi. Ayrıca Kur'an, Nirenberg ve Leder'in 1965 yılında geliştirdiği yöntemlerin uygulanması sonucunda.

modern haliyle bir kod sözlüğü derlendi. Dolayısıyla, bazların silinmesi veya eklenmesi nedeniyle T4 fajlarında mutasyonların kazanılması, üçlü kodun (özellik 1) kanıtıydı. Kodun "okunması" sırasında çerçeve kaymalarına yol açan bu eksiklikler ve eklemeler, yalnızca kodun doğruluğu geri getirilerek ortadan kaldırıldı, bu da mutantların ortaya çıkmasını engelledi. Bu deneyler ayrıca üçlülerin örtüşmediğini, yani her bazın yalnızca bir üçlüye ait olabileceğini gösterdi (Özellik 2).

Çoğu amino asitin birden fazla kodonu vardır. Amino asit sayısının kodon sayısından az olduğu koda dejenere (özellik 3) adı verilir;

yani belirli bir amino asit birden fazla üçlü tarafından kodlanabilir. Ayrıca üç kodon hiçbir amino asidi kodlamaz (“saçma kodonlar”) ve bir “durdurma sinyali” görevi görür. Durdurma kodonu, DNA işlevsel birimi olan sistronun uç noktasıdır. Sonlandırma kodonları tüm türlerde aynıdır ve UAA, UAG, UGA olarak temsil edilir. Kodun dikkate değer bir özelliği evrensel olmasıdır (özellik 4).

Tüm canlı organizmalarda aynı üçlüler aynı amino asitleri kodlar.

E. coli ve mayada üç tip mutant kodonun (sonlandırıcılar) varlığı ve bunların baskılanması gösterilmiştir. Farklı genlerin genlerinin (baskılayıcılar, "anlama" saçmalığı) alellerinin keşfi, genetik kodun çevirisinin değişebileceğini gösterir.

TRNA antikodonunu etkileyen mutasyonlar kodon özgüllüğünü değiştirir ve translasyon düzeyinde mutasyonun baskılanması için bir fırsat yaratır. Bazı ribozom proteinlerini kodlayan genlerdeki mutasyonlar nedeniyle çeviri düzeyinde baskılanma meydana gelebilir. Bu mutasyonların bir sonucu olarak, ribozom, örneğin anlamsız kodonları okurken "hata" yapar ve bazı mutant olmayan tRNA'lar pahasına bunları "anlar". Translasyon düzeyinde etkili olan genotipik baskılamanın yanı sıra, anlamsız alellerin fenotipik baskılanması da mümkündür: sıcaklığın azalmasıyla, streptomisin gibi ribozomlara bağlanan aminoglikozid antibiyotiklerin hücreler üzerindeki etkisiyle.

22. Yüksek bitkilerin üremesi: bitkisel ve eşeysiz. Spor oluşumu, spor yapısı, eşit ve heterosporlu Canlı maddenin bir özelliği olarak üreme, yani bireyin kendi türünü oluşturabilme yeteneği, evrimin ilk aşamalarında mevcuttu.

Üreme biçimleri 2 türe ayrılabilir: aseksüel ve cinsel. Aslında aseksüel üreme, germ hücrelerinin katılımı olmadan, özel hücrelerin - sporların yardımıyla gerçekleştirilir. Mitotik bölünmenin bir sonucu olarak aseksüel üreme organlarında - sporangia'da oluşurlar.

Çimlenme sırasında spor, sporun üreme ve yerleşme işlevini kaybettiği tohumlu bitki sporları hariç, ebeveyne benzer yeni bir birey üretir. Sporlar aynı zamanda tek hücreli sporların dışarı saçılmasıyla indirgeme bölünmesiyle de oluşturulabilir.

Bitkisel (sürgünün bir kısmı, yaprak, kök) veya tek hücreli alglerin ikiye bölünmesiyle bitkilerin çoğaltılmasına bitkisel (soğan, kesimler) denir.

Cinsel üreme, özel seks hücreleri - gametler tarafından gerçekleştirilir.

Gametler mayoz bölünme sonucu oluşur, dişi ve erkek vardır. Füzyonlarının bir sonucu olarak, daha sonra yeni bir organizmanın gelişeceği bir zigot ortaya çıkar.

Bitkiler gamet türlerine göre farklılık gösterir. Bazı tek hücreli organizmalarda belirli bir zamanda gamet görevi görür. Farklı cinsiyetteki organizmalar (gametler) birleşir - bu cinsel sürece denir hologami. Erkek ve dişi gametler morfolojik olarak benzerse, hareketliyse bunlar izogametlerdir.

Ve cinsel süreç eşeşli. Dişi gametler erkek gametlerden biraz daha büyük ve daha az hareketliyse, bunlar heterogamettir ve süreç heterogamidir. Oogamy - dişi gametler çok büyük ve hareketsizdir, erkek gametler ise küçük ve hareketlidir.

12345678910Sonraki ⇒

Genetik kod - DNA üçlüleri ile proteinlerin amino asitleri arasındaki yazışma

Proteinlerin yapısını mRNA ve DNA nükleotidlerinin doğrusal dizisinde kodlama ihtiyacı, çeviri sırasında aşağıdakilerin ortaya çıkmasıyla belirlenir:

• mRNA matrisindeki monomer sayısı ile ürün - sentezlenen protein arasında bir yazışma yoktur;
• RNA ile protein monomerleri arasında yapısal bir benzerlik yoktur.

Bu, replikasyon ve transkripsiyon sırasında yeni DNA ve RNA moleküllerinin yapımının gerçekleştirildiği prensip olan matris ile ürün arasındaki tamamlayıcı etkileşimi ortadan kaldırır.

Buradan, hangi mRNA nükleotid dizisinin, bir proteindeki belirli bir diziye amino asitlerin dahil edilmesini sağladığını bulmayı mümkün kılan bir "sözlüğün" olması gerektiği ortaya çıkıyor. Bu "sözlüğe" genetik, biyolojik, nükleotid veya amino asit kodu denir. DNA ve mRNA'daki belirli bir nükleotid dizisini kullanarak proteinleri oluşturan amino asitleri kodlamanıza olanak tanır. Belli özellikleri var.

Üçlülük. Kodun özelliklerinin aydınlatılmasındaki ana sorulardan biri, bir amino asidin proteine ​​dahil edilmesini belirlemesi gereken nükleotid sayısı sorusuydu.

Amino asit dizisinin kodlanmasında kodlama elemanlarının aslında nükleotidlerin üçlüleri olduğu bulunmuştur veya üçüzler, hangileri adlandırıldı "kodonlar".

Kodonların anlamı.

64 kodondan, amino asitlerin sentezlenen polipeptit zincirine dahil edilmesinin 61 üçlüyü kodladığını ve geri kalan 3 - UAA, UAG, UGA'nın amino asitlerin proteine ​​dahil edilmesini kodlamadığını ve orijinal olarak adlandırıldığını tespit etmek mümkün oldu. anlamsız veya anlamsız kodonlar. Ancak daha sonra bu üçlülerin çevirinin tamamlandığını işaret ettiği gösterildi ve bu nedenle bunlara sonlandırma veya durdurma kodonları adı verildi.

DNA kodlama zincirindeki 5' ila 3'-ucu yönüne sahip mRNA kodonları ve nükleotit üçlüleri, aynı nitrojen baz dizisine sahiptir, ancak DNA'da mRNA'nın karakteristiği olan urasil (U) yerine timin (T) bulunur.

özgüllük.

Her kodon yalnızca belirli bir amino asite karşılık gelir. Bu anlamda genetik kod kesinlikle açıktır.

Tablo 4-3.

Belirsizlik, genetik kodun özelliklerinden biridir ve şu şekilde ortaya çıkar:

Protein sentez sisteminin ana bileşenleri

Notlar: elF( ökaryotik başlangıç ​​faktörleri) başlangıç ​​faktörleridir; eEF( ökaryotik uzama faktörleri) uzama faktörleridir; eRF ( ökaryotik serbest bırakan faktörler) sonlandırma faktörleridir.

yozlaşma. MRNA ve DNA'da, her biri proteindeki 20 amino asitten birinin dahil edilmesini kodlayan 61 üçlü anlamlıdır.

Bundan, bilgi moleküllerinde aynı amino asidin bir proteine ​​dahil edilmesinin birkaç kodon tarafından belirlendiği sonucu çıkar. Biyolojik kodun bu özelliğine dejenerasyon denir.

İnsanlarda yalnızca 2 amino asit bir kodonla (Met ve Tri), Leu, Ser ve Apr - altı kodonla ve Ala, Val, Gly, Pro, Tre - dört kodonla şifrelenir (Tablo 1).

Kodlama dizilerinin fazlalığı, bilgi akışının dış ve iç ortamın olumsuz etkilerine karşı direncini arttırdığı için kodun en değerli özelliğidir. Bir proteine ​​dahil edilecek amino asidin niteliğinin belirlenmesinde kodondaki üçüncü nükleotid, ilk ikisi kadar önemli değildir. Tablodan görülebileceği gibi. 4-4'te, birçok amino asit için kodonun üçüncü pozisyonundaki nükleotidin değiştirilmesi anlamını etkilemez.

Bilgi kaydının doğrusallığı.

Çeviri sırasında mRNA kodonları sabit bir başlangıç ​​noktasından sırayla "okunur" ve üst üste gelmez. Bilgi kaydında bir kodonun bittiğini ve bir sonrakinin başladığını gösteren hiçbir sinyal yoktur. AUG kodonu başlatılıyor ve mRNA'nın hem başında hem de diğer bölgelerinde Met olarak okunuyor. Bunu takip eden üçlüler, polipeptit zincirinin sentezinin tamamlandığı durdurma kodonuna kadar aralıksız olarak sırayla okunur.

Çok yönlülük.

Yakın zamana kadar kodun kesinlikle evrensel olduğuna inanılıyordu, yani. Kod kelimelerinin anlamı incelenen tüm organizmalar için aynıdır: virüsler, bakteriler, bitkiler, amfibiler, insanlar dahil memeliler.

Bununla birlikte, daha sonra bir istisna öğrenildi; mitokondriyal mRNA'nın, nükleer kökenli mRNA'dan farklı bir anlama sahip 4 üçlü içerdiği ortaya çıktı. Böylece, mitokondriyal mRNA'da UGA üçlüsü Tri'yi kodlar, Met için AUA kodları ve ACA ve AGG ek durdurma kodonları olarak okunur.

Gen ve ürün eşdoğrusallığı.

Prokaryotlarda, genin kodon dizisi ile protein ürünündeki amino asit dizisi arasında doğrusal bir yazışma bulunmuştur veya dedikleri gibi, gen ile ürün arasında eşdoğrusallık vardır.

Tablo 4-4.

Genetik Kod

Notlar: U, urasil; C - sitozin; A - adenin; G, guanin; * - sonlandırma kodonu.

Ökaryotlarda gendeki baz dizileri, proteindeki ortak doğrusal amino asit dizileri intronlar tarafından kesintiye uğrar.

Bu nedenle ökaryotik hücrelerde, bir proteinin amino asit dizisi, intronların transkripsiyon sonrası çıkarılmasından sonra bir gendeki veya olgun mRNA'daki ekson dizisiyle aynı doğrultudadır.

DNA molekülünün kimyasal bileşimi ve yapısal organizasyonu.

Nükleik asit molekülleri yüzlerce, hatta milyonlarca nükleotitten oluşan çok uzun zincirlerdir. Herhangi bir nükleik asit yalnızca dört tip nükleotit içerir. Nükleik asit moleküllerinin işlevleri, yapılarına, onları oluşturan nükleotidlere, zincirdeki sayılarına ve bileşiğin molekül içindeki sırasına bağlıdır.

Her bir nükleotid üç bileşenden oluşur: azotlu bir baz, bir karbonhidrat ve fosforik asit. İÇİNDE birleştirmek her bir nükleotid DNA Dört tip azotlu bazdan biri (adenin - A, timin - T, guanin - G veya sitozin - C) ve ayrıca bir deoksiriboz karbonu ve bir fosforik asit kalıntısı dahildir.

Bu nedenle, DNA nükleotidleri yalnızca azotlu bazın türünde farklılık gösterir.
DNA molekülü, bir zincire belirli bir sırayla bağlanan çok sayıda nükleotitten oluşur. Her DNA molekülü tipinin kendine ait nükleotid sayısı ve dizisi vardır.

DNA molekülleri çok uzundur. Örneğin, bir insan hücresindeki (46 kromozom) DNA moleküllerindeki nükleotid dizisini yazmak için yaklaşık 820.000 sayfalık bir kitaba ihtiyaç vardır. Dört tip nükleotidin değişimi, DNA moleküllerinin sonsuz sayıda varyantını oluşturabilir. DNA moleküllerinin yapısının bu özellikleri, organizmaların tüm belirtileri hakkında büyük miktarda bilgi depolamalarına olanak tanır.

1953 yılında Amerikalı biyolog J. Watson ve İngiliz fizikçi F. Crick, DNA molekülünün yapısı için bir model oluşturdular. Bilim adamları, her DNA molekülünün birbirine bağlı ve spiral olarak bükülmüş iki iplikten oluştuğunu bulmuşlardır. Çift sarmal gibi görünüyor. Her zincirde dört tip nükleotid belirli bir sırayla değişir.

Nükleotid DNA bileşimi farklı bakteri, mantar, bitki ve hayvan türlerinde farklılık gösterir. Ancak yaşla değişmez, çevredeki değişikliklere çok az bağlıdır. Nükleotidler eşleştirilmiştir, yani herhangi bir DNA molekülündeki adenin nükleotidlerinin sayısı, timidin nükleotidlerinin (A-T) sayısına eşittir ve sitozin nükleotidlerinin sayısı, guanin nükleotidlerinin (C-G) sayısına eşittir. Bunun nedeni, bir DNA molekülünde iki zincirin birbirine bağlanmasının belirli bir kurala uymasıdır: bir zincirin adenini her zaman iki hidrojen bağıyla yalnızca diğer zincirin Timine ve guanin üç hidrojen bağıyla bağlanır. sitozin ile bağlar yani bir molekül DNA'nın nükleotid zincirleri tamamlayıcıdır, birbirini tamamlar.

Nükleik asit molekülleri - DNA ve RNA, nükleotitlerden oluşur. DNA nükleotidlerinin bileşimi nitrojenli bir baz (A, T, G, C), bir deoksiriboz karbonhidrat ve bir fosforik asit molekülünün bir kalıntısını içerir. DNA molekülü, tamamlayıcılık ilkesine göre hidrojen bağlarıyla birbirine bağlanan iki iplikten oluşan çift sarmaldır. DNA'nın işlevi kalıtsal bilgiyi depolamaktır.

DNA'nın özellikleri ve fonksiyonları.

DNA genetik kod kullanılarak bir nükleotid dizisi şeklinde yazılan genetik bilginin taşıyıcısıdır. DNA molekülleri iki temel şeyle ilişkilidir yaşamanın özellikleri organizmalar – kalıtım ve değişkenlik. DNA replikasyonu adı verilen bir işlem sırasında, orijinal zincirin iki kopyası oluşturulur ve bunlar bölündüklerinde yavru hücrelere miras alınır, böylece ortaya çıkan hücreler genetik olarak orijinalle aynı olur.

Genetik bilgi, transkripsiyon (bir DNA şablonu üzerinde RNA moleküllerinin sentezi) ve translasyon (bir RNA şablonu üzerinde proteinlerin sentezi) süreçlerinde gen ifadesi sırasında gerçekleştirilir.

Nükleotid dizisi, çeşitli RNA türleri hakkındaki bilgileri "kodlar": bilgi veya şablon (mRNA), ribozomal (rRNA) ve taşıma (tRNA). Tüm bu RNA türleri, transkripsiyon işlemi sırasında DNA'dan sentezlenir. Protein biyosentezindeki (translasyon süreci) rolleri farklıdır. Messenger RNA, bir proteindeki amino asitlerin dizisi hakkında bilgi içerir; ribozomal RNA, ribozomların temelini oluşturur (ana işlevi mRNA'ya dayalı ayrı amino asitlerden bir protein oluşturmak olan karmaşık nükleoprotein kompleksleri), transfer RNA, amino asitleri iletir asitler protein toplanma bölgesine - mRNA boyunca "sürünen" ribozomun aktif merkezine.

Genetik kod, özellikleri.

Genetik Kod- Bir nükleotid dizisini kullanarak proteinlerin amino asit dizisini kodlamak için tüm canlı organizmalarda bulunan bir yöntem. ÖZELLİKLER:

1. Üçlülük- kodun önemli bir birimi üç nükleotidin (üçlü veya kodon) birleşimidir.
2. Süreklilik- Üçüzler arasında noktalama işareti yoktur, yani bilgiler sürekli okunur.
3. örtüşmeyen- aynı nükleotid aynı anda iki veya daha fazla üçlünün parçası olamaz (birkaç çerçeve kayması proteinini kodlayan bazı virüs, mitokondri ve bakteri örtüşen genlerinde gözlenmez).
4. Belirsizlik (özgüllük)- belirli bir kodon yalnızca bir amino asite karşılık gelir (ancak, Euplotes crassus iki amino asidi kodlar - sistein ve selenosistein)
5. Dejenerasyon (artıklık) Birkaç kodon aynı aminoasite karşılık gelebilir.
6. Çok yönlülük- genetik kod, virüslerden insanlara kadar farklı karmaşıklık seviyelerindeki organizmalarda aynı şekilde çalışır (genetik mühendislik yöntemleri buna dayanmaktadır; "Standart genetik kodun varyasyonları" tablosunda gösterilen bir takım istisnalar vardır). "Bölümü aşağıda).
7. Gürültü bağışıklığı- kodlanan amino asit sınıfında bir değişikliğe yol açmayan nükleotid ikamelerinin mutasyonlarına denir tutucu; Kodlanan amino asidin sınıfında değişikliğe yol açan nükleotid ikame mutasyonlarına denir. radikal.

5. DNA'nın otomatik yeniden üretimi. Replikon ve işleyişi .

Genetik bilginin tam kopyalarının kalıtım yoluyla (hücreden hücreye) aktarılmasıyla birlikte nükleik asit moleküllerinin kendi kendine çoğalması süreci; R. bir dizi spesifik enzimin (helikaz) katılımıyla gerçekleştirilir<helikaz> molekülün çözülmesini kontrol eden DNA, DNA-polimeraz<DNA polimeraz> I ve III, DNA-ligaz<DNA ligaz>), bir çoğaltma çatalının oluşumuyla yarı muhafazakar bir türden geçer<çoğaltma çatalı>; zincirlerden birinde<öncü iplik> tamamlayıcı zincirin sentezi süreklidir ve diğer taraftan<gecikmeli iplik> Dkazaki parçalarının oluşması nedeniyle oluşur<Okazaki parçaları>; R. - hata oranının 10-9'u aşmadığı yüksek hassasiyetli süreç; ökaryotlarda R. aynı molekül üzerinde birden fazla noktada aynı anda meydana gelebilir DNA; hız R. ökaryotlarda saniyede yaklaşık 100, bakterilerde ise saniyede yaklaşık 1000 nükleotit bulunur.

6. Ökaryotik genomun organizasyon düzeyleri .

Ökaryotik organizmalarda transkripsiyonel düzenleme mekanizması çok daha karmaşıktır. Ökaryotik genlerin klonlanması ve dizilenmesi sonucunda, transkripsiyon ve translasyonda rol oynayan spesifik diziler bulunmuştur.
Bir ökaryotik hücre şu şekilde karakterize edilir:
1. DNA molekülünde intron ve ekzonların varlığı.
2. i-RNA'nın olgunlaşması - intronların eksizyonu ve ekzonların dikilmesi.
3. Aşağıdakiler gibi transkripsiyonu düzenleyen düzenleyici elemanların varlığı: a) promoterler - 3 tip, her biri spesifik bir polimeraza oturur. Pol I ribozomal genleri kopyalar, Pol II protein yapısal genlerini kopyalar, Pol III küçük RNA'ları kodlayan genleri kopyalar. Pol I ve Pol II promoterleri, transkripsiyon başlatma bölgesinin yukarısındadır; Pol III promoteri, yapısal genin çerçevesi içindedir; b) modülatörler - transkripsiyon seviyesini artıran DNA dizileri; c) arttırıcılar - transkripsiyon seviyesini artıran ve genin kodlama kısmına göre konumlarına ve RNA sentezinin başlangıç ​​​​noktasının durumuna bakılmaksızın hareket eden diziler; d) sonlandırıcılar - hem çeviriyi hem de transkripsiyonu durduran spesifik diziler.
Bu diziler, birincil yapıları ve başlatma kodonuna göre konumları açısından prokaryotik dizilerden farklıdır ve bakteriyel RNA polimeraz bunları "tanımaz". Dolayısıyla prokaryotik hücrelerde ökaryotik genlerin ekspresyonu için genlerin prokaryotik düzenleyici elemanların kontrolü altında olması gerekir. İfade için vektörler oluşturulurken bu durum dikkate alınmalıdır.

7. Kromozomların kimyasal ve yapısal bileşimi .

Kimyasal kromozom bileşimi - DNA - %40, Histon proteinleri - %40. Histon olmayan - %20 biraz RNA. Lipitler, polisakkaritler, metal iyonları.

Bir kromozomun kimyasal bileşimi, proteinler, karbonhidratlar, lipitler ve metallerden oluşan bir nükleik asit kompleksidir. Kromozomda kimyasal veya radyasyon hasarı durumunda gen aktivitesinin düzenlenmesi ve restorasyonu meydana gelir.

YAPISAL????

Kromozomlar- Organizmanın kalıtsal Bilgisini içeren DNA'yı içeren hücre çekirdeğinin nükleoprotein yapısal elemanları, kendi kendini çoğaltma yeteneğine sahiptir, yapısal ve işlevsel bir bireyselliğe sahiptir ve bunu birkaç nesilde korur.

mitotik döngüde kromozomların yapısal organizasyonunun aşağıdaki özellikleri gözlenir:

Mitotik döngüde karşılıklı olarak birbirine geçen kromozomların yapısal organizasyonunun mitotik ve fazlar arası formları vardır - bunlar fonksiyonel ve fizyolojik dönüşümlerdir.

8. Ökaryotlarda kalıtsal materyalin paketlenme düzeyleri .

Ökaryotların kalıtsal materyalinin yapısal ve işlevsel organizasyon düzeyleri

Kalıtım ve değişkenlik şunları sağlar:

1) bireysel (ayrık) kalıtım ve bireysel özelliklerdeki değişiklikler;

2) belirli bir biyolojik türün organizmalarının tüm morfolojik ve fonksiyonel özellikleri kompleksinin her neslinin bireylerinde üreme;

3) kalıtsal eğilimlerin çoğaltılması sürecinde cinsel üreme olan türlerde yeniden dağıtım, bunun sonucunda yavruların ebeveynlerdeki kombinasyonlarından farklı bir karakter kombinasyonuna sahip olması. Kalıtım modelleri ve özelliklerin değişkenliği ve bunların kombinasyonları, genetik materyalin yapısal ve işlevsel organizasyonunun ilkelerinden kaynaklanır.

Ökaryotik organizmaların kalıtsal materyalinin üç organizasyon düzeyi vardır: gen, kromozomal ve genomik (genotip düzeyi).

Gen seviyesinin temel yapısı gendir. Genlerin ebeveynlerden yavrulara aktarılması, onda belirli özelliklerin gelişmesi için gereklidir. Çeşitli biyolojik değişkenlik biçimleri bilinmesine rağmen, yalnızca gen yapısının ihlali, belirli özelliklerin ve özelliklerin oluşturulduğu kalıtsal bilginin anlamını değiştirir. Gen seviyesinin varlığı nedeniyle bireysel, ayrı (ayrık) ve bağımsız kalıtım ve bireysel özelliklerde değişiklikler mümkündür.

Ökaryotik hücrelerin genleri, kromozomlar boyunca gruplar halinde dağıtılır. Bunlar, bireysellik ve birkaç nesilde bireysel yapısal özelliklerin korunmasıyla kendilerini yeniden üretme yeteneği ile karakterize edilen hücre çekirdeğinin yapılarıdır. Kromozomların varlığı, kalıtsal materyalin kromozomal organizasyon seviyesinin tahsisini belirler. Genlerin kromozomlara yerleştirilmesi, özelliklerin göreceli kalıtımını etkiler, bir genin işlevini yakın genetik ortamından (komşu genler) etkilemeyi mümkün kılar. Kalıtsal materyalin kromozomal organizasyonu, cinsel üreme sırasında ebeveynlerin kalıtsal eğilimlerinin yavrularda yeniden dağıtılması için gerekli bir koşul olarak hizmet eder.

Farklı kromozomlar üzerindeki dağılıma rağmen, tüm gen seti işlevsel olarak bir bütün olarak davranır ve kalıtsal materyalin genomik (genotipik) organizasyon seviyesini temsil eden tek bir sistem oluşturur. Bu düzeyde, hem bir hem de farklı kromozomlarda lokalize olan kalıtsal eğilimlerin geniş bir etkileşimi ve karşılıklı etkisi vardır. Sonuç, farklı kalıtsal eğilimlerin genetik bilgilerinin karşılıklı yazışması ve sonuç olarak, intogenez sürecinde zaman, yer ve yoğunluk açısından dengeli özelliklerin gelişmesidir. Genlerin fonksiyonel aktivitesi, replikasyon şekli ve kalıtsal materyaldeki mutasyonel değişiklikler aynı zamanda organizmanın genotipinin veya bir bütün olarak hücrenin özelliklerine de bağlıdır. Bu, örneğin hakimiyet özelliğinin göreliliği ile kanıtlanmaktadır.

Eu - ve heterokromatin.

Bazı kromozomlar hücre bölünmesi sırasında yoğunlaşmış ve yoğun renkli görünür. Bu tür farklılıklara heteropiknoz adı verildi. Dönem " heterokromatin". Mitoz sırasında olağan sıkıştırma dekompaktizasyon döngüsüne giren mitotik kromozomların ana kısmı olan ökromatin vardır ve heterokromatin- sürekli kompakt durumda olan kromozom bölgeleri.

Ökaryotik türlerin çoğunda kromozomlar her ikisini de içerir. AB- ve heterokromatik bölgeler, ikincisi genomun önemli bir parçasıdır. Heterokromatin sentromerde, bazen telomerik bölgelerde bulunur. Kromozomların ökromatik kollarında heterokromatik bölgeler bulundu. Heterokromatinin ökromatine eklenmesine (interkalasyonlarına) benziyorlar. Çok heterokromatin interkalar denir. Kromatinin sıkıştırılması.Ökromatin ve heterokromatin sıkıştırma çevrimlerinde farklılık gösterir. Öhr. interfazdan interfaza, heteroya kadar tam bir kompaktlaştırma-sıkışmayı giderme döngüsünden geçer. göreceli kompaktlık durumunu korur. Diferansiyel boyama. Heterokromatinin farklı bölümleri farklı boyalarla, bazı alanlar - bazılarıyla, diğerleri - birkaçıyla boyanır. Çeşitli lekeler ve heterokromatin bölgelerini parçalayan kromozomal yeniden düzenlemeler kullanılarak, Drosophila'daki birçok küçük bölge, renk afinitesinin komşu bölgelerden farklı olduğu karakterize edilmiştir.

10. Metafaz kromozomunun morfolojik özellikleri .

Metafaz kromozomu, birincil daralma bölgesinde (sentromer) birbirine bağlanan iki uzunlamasına deoksiribonükleoprotein - kromatid şeridinden oluşur. Centromere - her iki kardeş kromatid için ortak olan, kromozomun özel olarak organize edilmiş bir bölümü. Sentromer, kromozomun gövdesini iki kola ayırır. Birincil daralmanın konumuna bağlı olarak, aşağıdaki kromozom türleri ayırt edilir: eşit kol (metasentrik), sentromer ortada olduğunda ve kolların uzunluğu yaklaşık olarak eşit olduğunda; eşit olmayan kollar (submetasentrik), sentromer kromozomun ortasından yer değiştirdiğinde ve kollar eşit olmayan uzunlukta olduğunda; çubuk şeklinde (akrosentrik), sentromer kromozomun bir ucuna kaydırıldığında ve bir kol çok kısa olduğunda. Nokta (telosentrik) kromozomlar da vardır, tek kolları yoktur ancak insan karyotipinde (kromozomal set) yer almazlar. Bazı kromozomlarda uydu adı verilen bölgeyi kromozom gövdesinden ayıran ikincil daralmalar olabilir.

Her canlı organizmanın özel bir protein seti vardır. DNA molekülündeki bazı nükleotid bileşikleri ve bunların dizilimi genetik kodu oluşturur. Proteinin yapısı hakkında bilgi taşır. Genetikte belli bir kavram benimsenmiştir. Ona göre bir gen, bir enzime (polipeptid) karşılık geliyordu. Nükleik asitler ve proteinler üzerine araştırmaların oldukça uzun bir süredir yürütüldüğünü söylemek gerekir. Makalenin ilerleyen kısımlarında genetik koda ve özelliklerine daha yakından bakacağız. Ayrıca araştırmanın kısa bir kronolojisi de verilecektir.

Terminoloji

Genetik kod, nükleotid dizisini kullanarak amino asit protein dizisini kodlamanın bir yoludur. Bu bilgi oluşturma yöntemi tüm canlı organizmaların karakteristiğidir. Proteinler yüksek moleküler ağırlığa sahip doğal organik maddelerdir. Bu bileşikler canlı organizmalarda da mevcuttur. Kanonik olarak adlandırılan 20 çeşit amino asitten oluşurlar. Amino asitler bir zincir halinde düzenlenir ve kesin olarak belirlenmiş bir sıraya göre bağlanır. Proteinin yapısını ve biyolojik özelliklerini belirler. Proteinde ayrıca birkaç amino asit zinciri vardır.

DNA ve RNA

Deoksiribonükleik asit bir makromoleküldür. Kalıtsal bilgilerin iletilmesinden, saklanmasından ve uygulanmasından sorumludur. DNA dört azotlu baz kullanır. Bunlar arasında adenin, guanin, sitozin, timin bulunur. RNA, timin içeren nükleotidler dışında aynı nükleotidlerden oluşur. Bunun yerine urasil (U) içeren bir nükleotid mevcuttur. RNA ve DNA molekülleri nükleotid zincirleridir. Bu yapı sayesinde diziler oluşur - "genetik alfabe".

Bilginin uygulanması

Bir gen tarafından kodlanan bir proteinin sentezi, mRNA'nın bir DNA şablonu üzerinde birleştirilmesi (transkripsiyon) ile gerçekleştirilir. Genetik kodun bir amino asit dizisine aktarılması da söz konusudur. Yani mRNA üzerindeki polipeptit zincirinin sentezi gerçekleşir. Tüm amino asitleri kodlamak ve protein dizisinin sonunu işaret etmek için 3 nükleotid yeterlidir. Bu zincire üçlü denir.

Araştırma Tarihi

Protein ve nükleik asitlerle ilgili çalışmalar uzun süredir yapılmaktadır. 20. yüzyılın ortalarında genetik kodun doğasına ilişkin ilk fikirler nihayet ortaya çıktı. 1953 yılında bazı proteinlerin aminoasit dizilerinden oluştuğu keşfedildi. Doğru, o zamanlar kesin sayılarını henüz belirleyemiyorlardı ve bu konuda çok sayıda anlaşmazlık vardı. 1953'te Watson ve Crick iki makale yayınladılar. Birincisi DNA'nın ikincil yapısını açıkladı, ikincisi ise matris sentezi yoluyla izin verilen kopyalanmasından bahsetti. Ayrıca belirli bir baz dizisinin kalıtsal bilgi taşıyan bir kod olduğu vurgulandı. Amerikalı ve Sovyet fizikçi Georgy Gamov kodlama hipotezini kabul etti ve bunu test edecek bir yöntem buldu. 1954 yılında, amino asit yan zincirleri ile elmas şeklindeki "delikler" arasında yazışmalar kurma ve bunu bir kodlama mekanizması olarak kullanma önerisini öne sürdüğü çalışması yayınlandı. Daha sonra buna eşkenar dörtgen denildi. Çalışmasını açıklayan Gamow, genetik kodun üçlü olabileceğini itiraf etti. Bir fizikçinin çalışması gerçeğe yakın olduğu düşünülen ilk çalışmalardan biriydi.

sınıflandırma

Birkaç yıl sonra, iki türü temsil eden çeşitli genetik kod modelleri önerildi: örtüşen ve örtüşmeyen. İlki, birkaç kodon bileşiminde bir nükleotidin bulunmasına dayanıyordu. Üçgen, sıralı ve majör-minör genetik kod ona aittir. İkinci model iki tür varsayar. Örtüşmeyenler, kombinasyonel ve "virgülsüz kod"u içerir. İlk varyant, bir amino asidin nükleotid üçlüleri tarafından kodlanmasına dayanır ve bileşimi anadır. "Virgül kodu yok" kuralına göre, bazı üçlüler amino asitlere karşılık gelirken geri kalanı karşılık gelmez. Bu durumda, herhangi bir önemli üçlünün ardışık olarak düzenlenmesi halinde, farklı bir okuma çerçevesinde yer alan diğerlerinin gereksiz hale geleceğine inanılıyordu. Bilim adamları, bu gereksinimleri karşılayacak bir nükleotid dizisinin seçilmesinin mümkün olduğuna ve tam olarak 20 üçlünün olduğuna inanıyorlardı.

Gamow ve arkadaşları bu modeli sorgulamalarına rağmen, önümüzdeki beş yıl içinde en doğru model olarak kabul edildi. 20. yüzyılın ikinci yarısının başında "virgülsüz kod"daki bazı eksikliklerin tespit edilmesini mümkün kılan yeni veriler ortaya çıktı. Kodonların in vitro protein sentezini indükleyebildiği bulunmuştur. 1965'e yaklaştıkça 64 üçlünün tümünün ilkesini anladılar. Sonuç olarak bazı kodonların fazlalığı bulundu. Başka bir deyişle, amino asit dizisi birkaç üçlü tarafından kodlanmıştır.

Ayırt edici özellikleri

Genetik kodun özellikleri şunları içerir:

Varyasyonlar

İlk defa, genetik kodun standarttan sapması 1979 yılında insan vücudundaki mitokondriyal genlerin incelenmesi sırasında keşfedildi. Birçok alternatif mitokondriyal kod da dahil olmak üzere benzer varyantlar da belirlendi. Bunlar arasında mikoplazmalarda triptofanın tanımı olarak kullanılan UGA durdurma kodonunun deşifre edilmesi de yer alıyor. Arke ve bakterilerdeki GUG ve UUG genellikle başlangıç ​​varyantları olarak kullanılır. Bazen genler, o türün normalde kullandığı kodondan farklı bir başlangıç ​​kodonundan bir proteini kodlar. Ayrıca bazı proteinlerde standart olmayan amino asitler olan selenosistein ve pirolizin ribozom tarafından eklenir. Durdurma kodonunu okur. MRNA'da bulunan dizilere bağlıdır. Şu anda selenosistein, proteinlerde bulunan 22. amino asit olan 21. pirolizan olarak kabul edilmektedir.

Genetik kodun genel özellikleri

Ancak tüm istisnalar nadirdir. Canlı organizmalarda genel olarak genetik kodun bir takım ortak özellikleri vardır. Bunlar, üç nükleotid içeren kodon bileşimini (ilk ikisi belirleyici olanlara aittir), kodonların tRNA ve ribozomlar tarafından bir amino asit dizisine aktarılmasını içerir.

Ders 5 Genetik Kod

Konsept tanımı

Genetik kod, DNA'daki nükleotid dizisini kullanarak proteinlerdeki amino asit dizisi hakkındaki bilgileri kaydeden bir sistemdir.

DNA, protein sentezinde doğrudan yer almadığı için kod, RNA dilinde yazılır. RNA'da timin yerine urasil bulunur.

Genetik kodun özellikleri

1. Üçlülük

Her bir amino asit 3 nükleotidden oluşan bir dizi tarafından kodlanır.

Tanım: Bir üçlü veya kodon, bir amino asidi kodlayan üç nükleotitten oluşan bir dizidir.

4 (DNA'daki farklı nükleotidlerin sayısı) 20'den az olduğundan kod tek parçalı olamaz. Kod çift olamaz çünkü 16 (4 nükleotidin 2'ye kadar kombinasyon ve permütasyon sayısı) 20'den azdır. Kod üçlü olabilir çünkü 64 (4'ten 3'e kadar olan kombinasyon ve permütasyon sayısı) 20'den büyüktür.

2. Dejenerasyon.

Metiyonin ve triptofan dışındaki tüm amino asitler birden fazla üçlü tarafından kodlanır:

1 üçlü için 2 AK = 2.

9 AK x 2 üçlü = 18.

1 AK 3 üçlü = 3.

5 AK x 4 üçlü = 20.

3 AK x 6 üçlü = 18.

20 amino asit için toplam 61 üçlü kod.

3. Intergenik noktalama işaretlerinin varlığı.

Tanım:

Gen bir polipeptit zincirini veya bir molekülü kodlayan bir DNA parçasıdır tPHK, RRNA veyasPHK.

GenlertPHK, rPHK, sPHKproteinler kodlamaz.

Bir polipeptidi kodlayan her genin sonunda, RNA durdurma kodonlarını veya durdurma sinyallerini kodlayan 3 üçlüden en az biri vardır. MRNA'da şöyle görünürler: UAA, UAG, UGA . Yayını sonlandırırlar (sonlandırırlar).

Geleneksel olarak kodon noktalama işaretleri için de geçerlidir AĞUSTOS - lider diziden sonraki ilk. (Bkz. ders 8) Büyük harf işlevini yerine getirir. Bu pozisyonda formilmetiyonini (prokaryotlarda) kodlar.

4. Benzersizlik.

Her üçlü yalnızca bir amino asidi kodlar veya bir çeviri sonlandırıcıdır.

Bunun istisnası kodondur AĞUSTOS . Prokaryotlarda, ilk konumda (büyük harf), formilmetiyonini kodlar ve diğer herhangi bir konumda metiyonini kodlar.

5. Kompaktlık veya intragenik noktalama işaretlerinin olmaması.
Bir gen içindeki her nükleotid önemli bir kodonun parçasıdır.

1961 yılında Seymour Benzer ve Francis Crick kodun üçlü ve kompakt olduğunu deneysel olarak kanıtladılar.

Deneyin özü: "+" mutasyon - bir nükleotidin eklenmesi. "-" mutasyon - bir nükleotidin kaybı. Bir genin başlangıcındaki tek bir "+" veya "-" mutasyonu, genin tamamını bozar. Çift "+" veya "-" mutasyon da genin tamamını bozar.

Genin başlangıcındaki üçlü "+" veya "-" mutasyon, genin yalnızca bir kısmını bozar. Dörtlü bir "+" veya "-" mutasyon yine tüm geni bozar.

Deney bunu kanıtlıyor kod üçlüdür ve genin içinde noktalama işareti yoktur. Deney iki bitişik faj geni üzerinde gerçekleştirildi ve ayrıca şunu gösterdi: genler arasında noktalama işaretlerinin varlığı.

6. Çok yönlülük.

Genetik kod, Dünya'da yaşayan tüm canlılar için aynıdır.

1979'da Burrell açıldı ideal insan mitokondriyal kodu.

Tanım:

"İdeal", yarı-çift kodun dejenerasyon kuralının yerine getirildiği genetik koddur: İki üçlüdeki ilk iki nükleotid çakışırsa ve üçüncü nükleotidler aynı sınıfa aitse (her ikisi de pürin veya her ikisi de pirimidin) O halde bu üçlüler aynı amino asidi kodlar.

Genel kodda bu kuralın iki istisnası vardır. Evrenseldeki ideal koddan her iki sapma da temel noktalarla ilgilidir: protein sentezinin başlangıcı ve sonu: