Kodonlarla ifadə olunan genetik kod, planetdəki bütün canlı orqanizmlərə xas olan zülalların strukturu haqqında məlumatların kodlaşdırılması sistemidir. Onun dekodlanması on il çəkdi, lakin onun mövcudluğu elm demək olar ki, bir əsrdir başa düşüldü. Universallıq, spesifiklik, bir istiqamətlilik və xüsusilə genetik kodun degenerasiyası böyük bioloji əhəmiyyətə malikdir.
Kəşf tarixçəsi
Genetik məlumatın kodlaşdırılması problemi həmişə biologiyada əsas problem olub. Elm genetik kodun matris quruluşuna doğru olduqca yavaş hərəkət etdi. 1953-cü ildə C. Watson və F. Crick tərəfindən DNT-nin ikiqat spiral quruluşunu kəşf etdikdən sonra təbiətin böyüklüyünə inamın yaranmasına səbəb olan kodun özünün strukturunun açılması mərhələsi başladı. Zülalların xətti quruluşu və DNT-nin eyni quruluşu, iki mətnin uyğunluğu kimi bir genetik kodun mövcudluğunu nəzərdə tuturdu, lakin fərqli əlifbalardan istifadə edərək yazılmışdır. Və əgərzülalların əlifbası məlum idi, sonra DNT-nin əlamətləri bioloqların, fiziklərin və riyaziyyatçıların tədqiqat obyektinə çevrildi.
Bu tapmacanın həllində bütün addımları təsvir etməyin mənası yoxdur. DNT kodonları ilə zülal amin turşuları arasında aydın və ardıcıl uyğunluğun olduğunu sübut edən və təsdiq edən birbaşa təcrübə 1964-cü ildə C. Janowski və S. Brenner tərəfindən həyata keçirilmişdir. Və sonra - hüceyrəsiz strukturlarda zülal sintezi üsullarından istifadə edərək in vitro (in vitro) genetik kodun deşifr edilməsi dövrü.
Tamamilə deşifrə edilmiş E. coli kodu 1966-cı ildə Cold Spring Harborda (ABŞ) bioloqların simpoziumunda ictimaiyyətə açıqlandı. Sonra genetik kodun artıqlığı (degenerasiyası) aşkar edildi. Bunun nə demək olduğu çox sadə izah edildi.
Deşifrə davam edir
İrsi kodun dekodlanmasına dair məlumatların əldə edilməsi ötən əsrin ən əlamətdar hadisələrindən birinə çevrildi. Bu gün elm molekulyar kodlaşdırma mexanizmlərini və onun sistem xüsusiyyətlərini və genetik kodun degenerasiya xüsusiyyətini ifadə edən həddən artıq çoxlu işarələri dərindən öyrənməyə davam edir. Ayrı bir tədqiqat sahəsi irsi material üçün kodlaşdırma sisteminin yaranması və təkamülüdür. Polinükleotidlər (DNT) və polipeptidlər (zülallar) arasındakı əlaqənin sübutu molekulyar biologiyanın inkişafına təkan verdi. Bu da öz növbəsində biotexnologiya, biomühəndislik, seleksiya və məhsul istehsalı sahəsində kəşflərə.
Doqmalar və qaydalar
Molekulyar biologiyanın əsas dogması - məlumat DNT-dən informasiyaya ötürülürRNT, sonra ondan proteinə. Əks istiqamətdə RNT-dən DNT-yə və RNT-dən başqa RNT-yə ötürülmə mümkündür.
Ancaq matris və ya əsas həmişə DNT-dir. Və informasiyanın ötürülməsinin bütün digər fundamental xüsusiyyətləri ötürülmənin bu matris xarakterinin əksidir. Məhz, irsi məlumatların reproduksiya strukturuna çevriləcək digər molekulların matrisi üzərində sintez yolu ilə ötürülməsi.
Genetik kod
Zülal molekullarının strukturunun xətti kodlaşdırılması öz-özünə əmələ gəlməsinə səbəb olan yalnız 4 (adein, guanin, sitozin, timin (urasil)) olan nukleotidlərin tamamlayıcı kodonlarından (üçlü) istifadə etməklə həyata keçirilir. başqa bir nukleotid zəncirindən. Nukleotidlərin eyni sayda və kimyəvi komplementarlığı belə sintez üçün əsas şərtdir. Lakin zülal molekulunun əmələ gəlməsi zamanı monomerlərin kəmiyyəti və keyfiyyəti arasında uyğunluq yoxdur (DNT nukleotidləri zülal amin turşularıdır). Bu, təbii irsi koddur - zülaldakı amin turşularının ardıcıllığını nukleotidlərin (kodonların) ardıcıllığında qeyd etmək sistemi.
Genetik kod bir neçə xüsusiyyətə malikdir:
- Üçlülük.
- Unikallıq.
- Orientasiya.
- Üst-üstə düşmür.
- Genetik kodun artıqlığı (degenerasiya).
- Çox yönlülük.
Gəlin bioloji əhəmiyyətə diqqət yetirərək qısa təsvir verək.
Üçlülük, davamlılıq və işıqforlar
61 amin turşusunun hər biri nukleotidlərin semantik üçlüyünə (üçqat) uyğun gəlir. Üç üçlü amin turşusu haqqında məlumat daşımır və dayanma kodonlarıdır. Zəncirdəki hər bir nukleotid tripletin bir hissəsidir və öz-özünə mövcud deyil. Bir zülaldan məsul olan nukleotidlər zəncirinin sonunda və əvvəlində dayanma kodonları var. Onlar tərcüməyə başlayır və ya dayandırır (zülal molekulunun sintezi).
Spesifik, üst-üstə düşməyən və bir istiqamətli
Hər bir kodon (üçlü) yalnız bir amin turşusunu kodlayır. Hər üçlük qonşudan müstəqildir və üst-üstə düşmür. Bir nukleotid zəncirdə yalnız bir tripletə daxil edilə bilər. Protein sintezi həmişə yalnız bir istiqamətdə gedir, bu da dayanma kodonları ilə tənzimlənir.
Genetik kodun artıqlığı
Nükleotidlərin hər üçlüyü bir amin turşusunu kodlayır. Cəmi 64 nukleotid var, onlardan 61-i amin turşularını (hissi kodonları) kodlayır, üçü isə mənasızdır, yəni amin turşusunu (stop kodonları) kodlaşdırmır. Genetik kodun artıqlığı (degenerasiyası) ondan ibarətdir ki, hər üçlükdə əvəzedicilər edilə bilər - radikal (amin turşularının dəyişdirilməsinə səbəb olur) və konservativ (amin turşusu sinfini dəyişdirməyin). Hesablamaq asandır ki, üçlükdə 9 əvəzetmə (1, 2 və 3-cü mövqelər) edilə bilərsə, hər bir nukleotid 4 - 1=3 digər variantla əvəz edilə bilər, onda mümkün nukleotid əvəzetmə variantlarının ümumi sayı 61 olacaqdır. x 9=549.
Genetik kodun degenerasiyası 549 variantın əvvəlkindən qat-qat artıq olmasında özünü göstərir.21 amin turşusu haqqında məlumatı kodlaşdırmaq üçün lazımdır. Eyni zamanda, 549 variantdan 23 əvəzetmə dayanma kodonlarının yaranmasına səbəb olacaq, 134 + 230 əvəzetmə konservativ, 162 əvəzetmə isə radikaldır.
Degenerasiya və istisna qaydası
İki kodonda iki eyni birinci nukleotid varsa, qalanları isə eyni sinifdən olan nukleotidlərdirsə (purin və ya pirimidin), onda onlar eyni amin turşusu haqqında məlumat daşıyırlar. Bu, genetik kodun degenerasiya və ya artıqlığı qaydasıdır. İki istisna - AUA və UGA - birincisi metionini kodlayır, baxmayaraq ki, o, izolösin olmalıdır, ikincisi isə triptofanı kodlasa da, dayanma kodonudur.
Degenerasiya və universallığın mənası
Böyük bioloji əhəmiyyətə malik olan genetik kodun bu iki xüsusiyyətidir. Yuxarıda sadalanan bütün xüsusiyyətlər planetimizdəki canlı orqanizmlərin bütün formalarının irsi məlumatı üçün xarakterikdir.
Genetik kodun degenerasiyası, bir amin turşusunun kodunun çoxsaylı təkrarlanması kimi adaptiv dəyərə malikdir. Bundan əlavə, bu, kodonda üçüncü nukleotidin əhəmiyyətinin (degenerasiyasının) azalması deməkdir. Bu seçim DNT-də mutasiya zərərini minimuma endirir, bu da protein strukturunda kobud pozuntulara səbəb olacaqdır. Bu, planetin canlı orqanizmlərinin müdafiə mexanizmidir.
