Proprietà caratteristiche del codice genetico. Cos'è il codice genetico: informazioni generali

Classificazione genica

1) Dalla natura dell'interazione nella coppia allelica:

Dominante (un gene in grado di sopprimere la manifestazione di un gene recessivo allelico ad esso); - recessivo (gene, la cui manifestazione è soppressa dal gene dominante allelico ad esso).

2) Classificazione funzionale:

2) Codice genetico- Queste sono determinate combinazioni di nucleotidi e la sequenza della loro posizione nella molecola del DNA. Questo è un modo inerente a tutti gli organismi viventi per codificare la sequenza di amminoacidi delle proteine ​​usando una sequenza di nucleotidi.

Il DNA utilizza quattro nucleotidi: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T), che nella letteratura russa sono designati dalle lettere A, G, T e C. Queste lettere compongono l'alfabeto codice genetico... Nell'RNA vengono utilizzati gli stessi nucleotidi, ad eccezione della timina, che viene sostituita da un nucleotide simile - uracile, che è indicato dalla lettera U (Y nella letteratura russa). Nelle molecole di DNA e RNA, i nucleotidi sono disposti in catene e, quindi, si ottengono sequenze di lettere genetiche.

Codice genetico

In natura, per costruire le proteine ​​vengono utilizzati 20 diversi amminoacidi. Ogni proteina è una catena o più catene di amminoacidi in una sequenza rigorosamente definita. Questa sequenza determina la struttura della proteina, e quindi tutte le sue proprietà biologiche. Anche l'insieme degli amminoacidi è universale per quasi tutti gli organismi viventi.

L'implementazione dell'informazione genetica nelle cellule viventi (ovvero la sintesi della proteina codificata dal gene) viene effettuata utilizzando due processi di matrice: trascrizione (ovvero la sintesi dell'mRNA su una matrice di DNA) e traduzione del codice genetico in una sequenza di amminoacidi (sintesi di una catena polipeptidica sulla matrice dell'mRNA). Tre nucleotidi consecutivi sono sufficienti per codificare 20 amminoacidi, oltre a un segnale di stop, che significa la fine della sequenza proteica. Un insieme di tre nucleotidi è chiamato tripletta. Le abbreviazioni accettate corrispondenti agli amminoacidi e ai codoni sono mostrate nella figura.

Proprietà del codice genetico

1. tripletta- l'unità significativa del codice è una combinazione di tre nucleotidi (tripletta, o codone).

2. Continuità- non ci sono segni di punteggiatura tra terzine, cioè le informazioni vengono lette continuamente.

3. Discrezione- lo stesso nucleotide non può essere incluso contemporaneamente in due o più triplette.

4. Specificità- un certo codone corrisponde a un solo amminoacido.

5. Degenerazione (ridondanza)- più codoni possono corrispondere allo stesso amminoacido.

6. Versatilità - codice genetico funziona allo stesso modo in organismi di diversi livelli di complessità, dai virus agli esseri umani. (questo è ciò su cui si basano i metodi Ingegneria genetica)

3) trascrizione - il processo di sintesi dell'RNA che utilizza il DNA come stampo che si verifica in tutte le cellule viventi. In altre parole, è il trasferimento di informazioni genetiche dal DNA all'RNA.

La trascrizione è catalizzata dall'enzima RNA polimerasi DNA-dipendente. Il processo di sintesi dell'RNA procede nella direzione da 5 "- a 3" - la fine, cioè lungo la catena del DNA stampo, l'RNA polimerasi si muove nella direzione 3 "-> 5"

La trascrizione consiste nelle fasi di inizio, allungamento e conclusione.

Inizio della trascrizione - processo difficile, a seconda della sequenza di DNA prossima alla sequenza trascritta (e negli eucarioti anche su regioni più lontane del genoma - enhancer e silenziatori) e della presenza o assenza di vari fattori proteici.

Allungamento- continua l'ulteriore disfacimento della sintesi di DNA e RNA lungo il filamento codificante. esso così come la sintesi del DNA viene effettuata nella direzione di 5-3

Cessazione- non appena la polimerasi raggiunge il terminatore, viene immediatamente scissa dal DNA, l'ibrido DNA-RNA locale viene distrutto e l'RNA appena sintetizzato viene trasportato dal nucleo al citoplasma e la trascrizione è completata.

in lavorazione- un insieme di reazioni che portano alla trasformazione dei prodotti primari di trascrizione e traduzione in molecole funzionanti. P. sono esposti a molecole funzionalmente inattive-precursori decomp. ribonucleico to-t (tRNA, rRNA, mRNA) e molti altri. proteine.

Nel processo di sintesi degli enzimi catabolici (substrati di scissione) nei procarioti, si verifica la sintesi inducibile degli enzimi. Questo dà alla cellula la capacità di adattarsi alle condizioni. ambiente e risparmiare energia interrompendo la sintesi dell'enzima corrispondente se la necessità di esso scompare.
Per l'induzione della sintesi degli enzimi catabolici, sono richieste le seguenti condizioni:

1. Un enzima viene sintetizzato solo quando è necessaria la scissione del substrato appropriato per la cellula.
2. La concentrazione del substrato nel mezzo deve superare un certo livello prima che si possa formare l'enzima corrispondente.
Il meccanismo di regolazione dell'espressione genica più studiato in colibacillo dall'esempio del lac-operon, che controlla la sintesi di tre enzimi catabolici che scompongono il lattosio. Se c'è molto glucosio e poco lattosio nella cellula, il promotore rimane inattivo e la proteina repressore è sull'operatore - la trascrizione dell'operone lac è bloccata. Quando la quantità di glucosio nel mezzo, e quindi nella cellula, diminuisce e il lattosio aumenta, si verificano i seguenti eventi: la quantità di adenosina monofosfato ciclico aumenta, si lega alla proteina CAP - questo complesso attiva il promotore a cui l'RNA si lega alla polimerasi; allo stesso tempo, un eccesso di lattosio si combina con la proteina repressore e ne libera l'operatore: il percorso per l'RNA polimerasi è aperto e inizia la trascrizione dei geni strutturali del lac-operone. Il lattosio agisce come induttore della sintesi di quegli enzimi che lo degradano.

5) Regolazione dell'espressione genica negli eucarioti procede molto più difficile. Diversi tipi di cellule di un organismo eucariotico multicellulare sintetizzano un numero di proteine ​​identiche e allo stesso tempo differiscono l'una dall'altra in un insieme di proteine ​​specifiche per cellule di questo tipo. Il livello di produzione dipende dal tipo di cellule, nonché dallo stadio di sviluppo dell'organismo. La regolazione dell'espressione genica avviene a livello della cellula ea livello dell'organismo. I geni delle cellule eucariotiche si dividono in Due tipi principali: il primo determina l'universalità delle funzioni cellulari, il secondo determina (definisce) funzioni cellulari specializzate. Funzioni dei geni primo gruppo manifesto in tutte le cellule... Per svolgere funzioni differenziate, le cellule specializzate devono esprimere un certo insieme di geni.
I cromosomi, i geni e gli operoni delle cellule eucariotiche hanno una serie di caratteristiche strutturali e funzionali, che spiegano la complessità dell'espressione genica.
1. Gli operoni delle cellule eucariotiche hanno diversi geni - regolatori, che possono essere localizzati in diversi cromosomi.
2. Geni strutturali che controllano la sintesi degli enzimi di uno processo biochimico, può essere concentrato in diversi operoni situati non solo in una molecola di DNA, ma anche in diversi.
3. Sequenza complessa di una molecola di DNA. Ci sono sezioni informative e non informative, sequenze nucleotidiche informative uniche e ripetitive.
4. I geni eucariotici sono costituiti da esoni e introni e la maturazione dell'i-RNA è accompagnata dall'escissione degli introni dai corrispondenti trascritti primari di RNA (pro-i-RNA), ad es. giunzione.
5. Il processo di trascrizione genica dipende dallo stato della cromatina. La compattazione locale del DNA blocca completamente la sintesi dell'RNA.
6. La trascrizione nelle cellule eucariotiche non è sempre associata alla traduzione. l'i-RNA sintetizzato può a lungo memorizzati come informosomi. La trascrizione e la traduzione avvengono in compartimenti differenti.
7. Alcuni geni eucariotici hanno una localizzazione incoerente (geni labili o trasposoni).
8. Metodi di biologia molecolare hanno rivelato l'effetto inibitorio delle proteine ​​istoniche sulla sintesi dell'i-RNA.
9. Nel processo di sviluppo e differenziazione degli organi, l'attività genica dipende dagli ormoni che circolano nel corpo e provocano reazioni specifiche in alcune cellule. Nei mammiferi essenziale ha l'azione degli ormoni sessuali.
10. Negli eucarioti, il 5-10% dei geni è espresso in ogni fase dell'ontogenesi, il resto deve essere bloccato.

6) riparazione del materiale genetico

Riparazione genetica- il processo di eliminazione del danno genetico e ripristino dell'apparato ereditario, che avviene nelle cellule degli organismi viventi sotto l'azione di speciali enzimi. La capacità delle cellule di riparare i danni genetici è stata scoperta per la prima volta nel 1949 dal genetista americano A. Kellner. Riparazione- una funzione speciale delle cellule, che consiste nella capacità di correggere danni chimici e rotture nelle molecole di DNA danneggiate durante la normale biosintesi del DNA in una cellula oa seguito dell'esposizione ad agenti fisici o chimici. È effettuato da speciali sistemi enzimatici della cellula. Un certo numero di malattie ereditarie (ad esempio, xeroderma pigmentosa) sono associate a disturbi dei sistemi di riparazione.

tipi di riparazione:

La riparazione diretta è il modo più semplice per riparare il danno nel DNA, che di solito coinvolge enzimi specifici in grado di riparare rapidamente (di solito in una fase) il danno corrispondente, ripristinando la struttura originale dei nucleotidi. È così che agisce, ad esempio, l'O6-metilguanina-DNA metiltransferasi, che rimuove il gruppo metilico dalla base azotata a uno dei propri residui di cisteina.

Nel metabolismo del corpo ruolo di primo piano appartiene alle proteine ​​e agli acidi nucleici.
Le sostanze proteiche costituiscono la base di tutte le strutture cellulari vitali, hanno una reattività insolitamente elevata e sono dotate di funzioni catalitiche.
Gli acidi nucleici fanno parte dell'organo più importante della cellula: il nucleo, così come il citoplasma, i ribosomi, i mitocondri, ecc. Gli acidi nucleici svolgono un ruolo importante e fondamentale nell'ereditarietà, nella variabilità dell'organismo, nella sintesi proteica.

Piano sintesi la proteina è immagazzinata nel nucleo cellulare e la sintesi avviene direttamente al di fuori del nucleo, quindi è necessaria servizio di consegna codificato Piano dal nucleo al sito di sintesi. Questo servizio di consegna viene eseguito da molecole di RNA.

Il processo inizia a nucleo cellule: parte della “scala” del DNA si srotola e si apre. Grazie a ciò, le lettere dell'RNA formano legami con le lettere del DNA aperte di uno dei filamenti di DNA. L'enzima trasferisce le lettere dell'RNA per unirle in un filamento. Ecco come le lettere del DNA vengono "riscritte" in lettere dell'RNA. Il filamento di RNA appena formato viene staccato e la "scala" del DNA si snoda di nuovo. Il processo di lettura delle informazioni dal DNA e di sintesi dalla sua matrice di RNA è chiamato trascrizione , e l'RNA sintetizzato è chiamato informativo o i-RNA .

Dopo ulteriori modifiche, questo tipo di i-RNA codificato è pronto. i-RNA esce dal nucleo e va al sito della sintesi proteica, dove vengono decodificate le lettere i-RNA. Ogni set di tre lettere i-RNA forma una "lettera" che rappresenta un particolare amminoacido.

Un altro tipo di RNA cerca questo amminoacido, lo cattura con l'aiuto di un enzima e lo consegna al sito di sintesi proteica. Questo RNA è chiamato RNA di trasporto o t-RNA. Man mano che il messaggio i-RNA viene letto e tradotto, la catena degli amminoacidi cresce. Questa catena si attorciglia e si piega in una forma unica per creare un tipo di proteina. Anche il processo di ripiegamento delle proteine ​​è degno di nota: calcolare tutto con l'aiuto di un computer opzioni ci vorrebbero 1027 (!) anni per piegare una proteina di medie dimensioni composta da 100 amminoacidi. E per la formazione di una catena di 20 amminoacidi nel corpo, non ci vuole più di un secondo e questo processo si verifica continuamente in tutte le cellule del corpo.

Geni, codice genetico e sue proprietà.

Sulla Terra vivono circa 7 miliardi di persone. Fatta eccezione per 25-30 milioni di coppie di gemelli identici, geneticamente tutte le persone sono diverse : ognuno è unico, ha caratteristiche ereditarie uniche, tratti caratteriali, abilità, temperamento.

Tali differenze sono spiegate differenze nei genotipi- insiemi di geni dell'organismo; ognuno è unico. I tratti genetici di un particolare organismo sono incarnati nelle proteine - quindi, la struttura della proteina di una persona differisce, anche se leggermente, dalla proteina di un'altra persona.

Non significa che le persone non hanno esattamente le stesse proteine. Le proteine ​​che svolgono le stesse funzioni possono essere le stesse o differire solo leggermente di uno o due amminoacidi l'una dall'altra. Ma non esiste sulla Terra le persone (ad eccezione dei gemelli identici), che avrebbero tutte le proteine sono uguali .

Informazioni sulla struttura primaria della proteina codificato come una sequenza di nucleotidi in una regione di una molecola di DNA, gene - un'unità di informazione ereditaria di un organismo. Ogni molecola di DNA contiene molti geni. La totalità di tutti i geni di un organismo lo rende genotipo ... Così,

Un gene è un'unità di informazione ereditaria di un organismo, che corrisponde a una sezione separata di DNA

Le informazioni ereditarie vengono codificate utilizzando codice genetico , che è universale per tutti gli organismi e differisce solo nell'alternanza di nucleotidi che formano geni e codificano per proteine ​​di organismi specifici.

Codice genetico consiste di triplette (triplette) di nucleotidi di DNA, combinati in una sequenza diversa (AAT, HCA, ACG, THC, ecc.), ognuna delle quali codifica uno specifico amminoacido (che verrà inserito nella catena polipeptidica).

In realtà codice conta la sequenza dei nucleotidi in una molecola di i-RNA da rimuove le informazioni dal DNA (processo trascrizioni ) e lo traduce in una sequenza di amminoacidi nelle molecole delle proteine ​​sintetizzate (il processo trasmissioni ).
La composizione dell'i-RNA include i nucleotidi A-C-G-U, le cui triplette sono chiamate codoni : la tripletta su DNA CGT su i-RNA diventerà la tripletta HCA e la tripletta AAG DNA diventerà la tripletta UUC. Esattamente codoni i-RNA il codice genetico si riflette nel record.

Così, codice genetico - un sistema unificato per la registrazione di informazioni ereditarie nelle molecole di acido nucleico sotto forma di una sequenza di nucleotidi ... Il codice genetico si basa sull'uso di un alfabeto composto da sole quattro lettere-nucleotidi, che differiscono per le basi azotate: A, T, G, C.

Le principali proprietà del codice genetico:

1. Codice genetico tripletta... Tripletta (codone) - una sequenza di tre nucleotidi che codifica per un amminoacido. Poiché le proteine ​​contengono 20 amminoacidi, è ovvio che ognuna di esse non può essere codificata da un nucleotide ( poiché ci sono solo quattro tipi di nucleotidi nel DNA, allora in questo caso 16 amminoacidi rimangono non codificati). Mancano anche due nucleotidi per codificare gli amminoacidi, poiché in questo caso possono essere codificati solo 16 amminoacidi. Ciò significa che il minor numero di nucleotidi che codificano un amminoacido deve essere almeno tre. In questo caso, il numero di possibili triplette di nucleotidi è 43 = 64.

2. Ridondanza (degenerazione) il codice è una conseguenza della sua natura di tripletta e significa che un amminoacido può essere codificato da più triplette (dato che ci sono 20 amminoacidi e 64 triplette), ad eccezione della metionina e del triptofano, che sono codificati da una sola tripletta. Inoltre, alcune triplette svolgono funzioni specifiche: nella molecola i-RNA le triplette UAA, UAG, UGA sono codoni di terminazione, cioè fermare-segnali che bloccano la sintesi della catena polipeptidica. La tripletta corrispondente alla metionina (AUG), situata all'inizio della catena del DNA, non codifica un amminoacido, ma svolge la funzione di iniziazione (eccitazione) della lettura.

3. non ambiguità codice - insieme alla ridondanza, il codice ha la proprietà non ambiguità : ogni codone corrisponde solo uno uno specifico amminoacido.

4. collinearità codice, es. sequenza nucleotidica del gene Esattamente corrisponde alla sequenza degli amminoacidi in una proteina.

5. Codice genetico non sovrapponibile e compatto , ovvero non contiene "segni di punteggiatura". Ciò significa che il processo di lettura non ammette la possibilità di sovrapposizione di colonne (terzine), e, partendo da un certo codone, la lettura procede continuamente tripla per terzina fino a fermare-segnali ( codoni di terminazione).

6. Codice genetico versatile cioè, i geni nucleari di tutti gli organismi codificano allo stesso modo informazioni sulle proteine, indipendentemente dal livello di organizzazione e dalla posizione sistematica di questi organismi.

esiste tabelle del codice genetico per la decrittazione codoni i-RNA e costruzione di catene di molecole proteiche.

Reazioni di sintesi della matrice.

Nei sistemi viventi si verificano reazioni sconosciute in natura inanimata - reazioni di sintesi della matrice.

Il termine "matrice" in tecnologia denotano la forma utilizzata per la fusione delle monete, delle medaglie, del tipo tipografico: il metallo indurito riproduce esattamente tutti i dettagli della forma che veniva utilizzata per la fusione. sintesi della matrice assomiglia a una colata su una matrice: le nuove molecole vengono sintetizzate nel rigoroso rispetto del piano stabilito nella struttura delle molecole già esistenti.

Il principio della matrice si trova al centro le più importanti reazioni sintetiche della cellula, come la sintesi di acidi nucleici e proteine. Queste reazioni forniscono una sequenza esatta e strettamente specifica di unità monomeriche nei polimeri sintetizzati.

Questo è dove il direzionale tirando i monomeri in una posizione specifica cellule - su molecole che fungono da matrice, dove procede la reazione. Se tali reazioni si verificassero come risultato di una collisione casuale di molecole, procederebbero infinitamente lentamente. La sintesi di molecole complesse basate sul principio della matrice è veloce e precisa. Il ruolo della matrice le macromolecole dell'acido nucleico giocano nelle reazioni di matrice DNA o RNA .

Molecole monomeriche da cui viene sintetizzato il polimero - nucleotidi o amminoacidi - secondo il principio di complementarità si trovano e si fissano sulla matrice in un ordine prescritto rigorosamente definito.

poi succede "reticolazione" di unità monomeriche in una catena polimerica e il polimero finito viene scartato dalla matrice.

Dopo di che la matrice è pronta all'assemblaggio di una nuova molecola polimerica. È chiaro che così come su una data forma può essere coniata una sola moneta, una lettera, così su una data molecola di matrice può essere "assemblato" un solo polimero.

Tipo di matrice di reazioni- una caratteristica specifica della chimica dei sistemi viventi. Sono la base della proprietà fondamentale di tutti gli esseri viventi: la sua capacità di riprodurre la propria specie.

Reazioni di sintesi della matrice

1. replicazione del DNA - replicazione (dal latino replicatio - rinnovamento) - il processo di sintesi di una molecola figlia di acido desossiribonucleico sulla matrice della molecola di DNA genitore. Durante la successiva divisione della cellula madre, ogni cellula figlia riceve una copia della molecola di DNA, che è identica al DNA della cellula madre originale. Questo processo garantisce la trasmissione accurata delle informazioni genetiche di generazione in generazione. La replicazione del DNA viene effettuata da un complesso complesso enzimatico costituito da 15-20 proteine ​​diverse, chiamato replicasoma ... Il materiale per la sintesi sono i nucleotidi liberi presenti nel citoplasma delle cellule. Il significato biologico della replicazione risiede nell'esatto trasferimento delle informazioni ereditarie dalla molecola madre a quelle figlie, che normalmente avviene durante la divisione delle cellule somatiche.

Una molecola di DNA è costituita da due filamenti complementari. Queste catene sono tenute insieme da deboli legami idrogeno che possono essere rotti dagli enzimi. Una molecola di DNA è in grado di raddoppiarsi (replicazione) e una nuova metà viene sintetizzata su ciascuna vecchia metà della molecola.
Inoltre, una molecola di i-RNA può essere sintetizzata su una molecola di DNA, che poi trasferisce le informazioni ricevute dal DNA al sito di sintesi proteica.

Il trasferimento delle informazioni e la sintesi proteica si basano su un principio a matrice, paragonabile al funzionamento di una macchina da stampa in una tipografia. Le informazioni dal DNA vengono copiate molte volte. Se si verificano errori durante la copia, verranno ripetuti in tutte le copie successive.

È vero, alcuni errori durante la copia delle informazioni da parte di una molecola di DNA possono essere corretti: viene chiamato il processo di eliminazione degli errori riparazioni... La prima delle reazioni nel processo di trasferimento delle informazioni è la replicazione della molecola del DNA e la sintesi di nuovi filamenti di DNA.

2. Trascrizione (dal lat. transcriptio - riscrittura) - il processo di sintesi dell'RNA che utilizza il DNA come matrice, che si verifica in tutte le cellule viventi. In altre parole, è il trasferimento di informazioni genetiche dal DNA all'RNA.

La trascrizione è catalizzata dall'enzima RNA polimerasi DNA-dipendente. L'RNA polimerasi si muove lungo la molecola di DNA nella direzione 3 "→ 5". La trascrizione consiste in fasi inizio, allungamento e terminazione ... L'unità di trascrizione è un operone, un frammento di una molecola di DNA costituito da promotore, porzione trascritta e terminatore ... l'i-RNA è costituito da un filamento ed è sintetizzato sul DNA secondo la regola della complementarità con la partecipazione di un enzima che attiva l'inizio e la fine della sintesi della molecola di i-RNA.

La molecola di i-RNA finita entra nel citoplasma sui ribosomi, dove avviene la sintesi delle catene polipeptidiche.

3. Trasmissione (dal lat. traduzione- trasferimento, movimento) - il processo di sintesi proteica dagli amminoacidi sulla matrice dell'RNA informativo (matrice) (mRNA, mRNA), effettuato dal ribosoma. In altre parole, è il processo di traduzione dell'informazione contenuta nella sequenza nucleotidica dell'm-RNA nella sequenza degli amminoacidi nel polipeptide.

4. Trascrizione inversa è il processo di formazione del DNA a doppio filamento basato su informazioni provenienti da RNA a filamento singolo. Questo processo si chiama trascrizione inversa, poiché il trasferimento dell'informazione genetica in questo caso avviene nella direzione "inversa", rispetto alla trascrizione. L'idea della trascrizione inversa era inizialmente molto impopolare, in quanto contraddiceva il dogma centrale della biologia molecolare, che presumeva che il DNA fosse trascritto in RNA e quindi tradotto in proteine.

Tuttavia, nel 1970 Temin e Baltimora scoprirono indipendentemente un enzima chiamato trascrittasi inversa (trascrittasi inversa) , ed è stata finalmente confermata la possibilità di trascrizione inversa. Nel 1975 furono premiati Temin e Baltimora premio Nobel nel campo della fisiologia e della medicina. Alcuni virus (come il virus dell'immunodeficienza umana, che causa l'infezione da HIV) hanno la capacità di trascrivere l'RNA in DNA. L'HIV ha un genoma a RNA incorporato nel DNA. Di conseguenza, il DNA del virus può essere combinato con il genoma della cellula ospite. Il principale enzima responsabile della sintesi del DNA dall'RNA è chiamato invertire... Una delle funzioni di revertase è creare DNA complementare (cDNA) dal genoma virale. L'enzima associato ribonucleasi scinde l'RNA, mentre la trascrittasi inversa sintetizza il cDNA dalla doppia elica del DNA. Il cDNA è integrato nel genoma della cellula ospite utilizzando l'integrasi. Il risultato è sintesi di proteine ​​virali da parte della cellula ospite che formano nuovi virus. Nel caso dell'HIV, è programmata anche l'apoptosi (morte cellulare) dei linfociti T. In altri casi, la cellula può rimanere un distributore di virus.

La sequenza delle reazioni della matrice nella biosintesi delle proteine ​​può essere rappresentata come un diagramma.

Così, biosintesi proteica- questo è uno dei tipi di metabolismo plastico, durante il quale l'informazione ereditaria codificata nei geni del DNA si realizza in una sequenza specifica di amminoacidi nelle molecole proteiche.

Le molecole proteiche sono essenzialmente catene polipeptidiche composto da singoli amminoacidi. Ma gli amminoacidi non sono abbastanza attivi da legarsi insieme da soli. Pertanto, prima di connettersi tra loro e formare una molecola proteica, gli amminoacidi devono attivare ... Questa attivazione avviene sotto l'azione di speciali enzimi.

Per effetto dell'attivazione, l'aminoacido diventa più labile e, sotto l'azione dello stesso enzima, si lega al t- RNA... Ogni amminoacido corrisponde a un t- RNA, che trova il "suo" amminoacido e porta avanti lei nel ribosoma.

Pertanto, vari aminoacidi attivati ​​combinati con i loro T- RNA... Il ribosoma è, per così dire, trasportatore per assemblare una catena proteica da vari amminoacidi che vi entrano.

Contemporaneamente al t-RNA, sul quale "siede" il proprio amminoacido, il ribosoma riceve " segnale"Dal DNA che è contenuto nel nucleo. In accordo con questo segnale, una particolare proteina viene sintetizzata nel ribosoma.

L'influenza diretta del DNA sulla sintesi proteica non viene effettuata direttamente, ma con l'aiuto di un mediatore speciale - matrice o RNA messaggero (m-RNA o i-RNA), quale sintetizzato nel nucleo e sotto l'influenza del DNA, quindi, la sua composizione riflette la composizione del DNA. La molecola di RNA è come uno stampo della forma del DNA. L'i-RNA sintetizzato entra nel ribosoma e, per così dire, si trasferisce a questa struttura Piano- in quale ordine gli amminoacidi attivati ​​che entrano nel ribosoma dovrebbero essere combinati tra loro per sintetizzare una certa proteina. Altrimenti, l'informazione genetica codificata nel DNA viene trasferita all'm-RNA e quindi alla proteina.

La molecola di i-RNA entra nel ribosoma e punti sua. Il segmento che è in questo momento nel ribosoma, definito codone (tripletta), interagisce in modo abbastanza specifico con una struttura adatta tripletta (anticodone) nell'RNA di trasporto, che ha portato l'amminoacido nel ribosoma.

L'RNA di trasporto con il suo amminoacido è abbinato a uno specifico codone di mRNA e si connette con lui; al successivo sito adiacente e-RNA unisce un altro t-RNA con un diverso amminoacido e così via finché non viene letta l'intera catena di i-RNA, finché tutti gli amminoacidi non vengono messi in fila nell'ordine appropriato, formando una molecola proteica. E il t-RNA, che ha consegnato un amminoacido a un sito specifico della catena polipeptidica, liberato dal suo amminoacido e lascia il ribosoma.

Quindi di nuovo nel citoplasma, l'amminoacido richiesto può essere attaccato ad esso e lo trasferirà nuovamente al ribosoma. Nel processo di sintesi proteica, non uno, ma diversi ribosomi - poliribosomi - sono coinvolti contemporaneamente.

Le fasi principali del trasferimento dell'informazione genetica:

1. Sintesi su DNA come su uno stampo i-RNA (trascrizione)
2. Sintesi in ribosomi della catena polipeptidica secondo il programma contenuto nell'm-RNA (traduzione) .

Gli stadi sono universali per tutti gli esseri viventi, ma le relazioni temporali e spaziali di questi processi differiscono nei pro e negli eucarioti.

Ho procariota la trascrizione e la traduzione possono essere eseguite contemporaneamente, poiché il DNA è nel citoplasma. Ho eucarioti trascrizione e traduzione sono rigorosamente separate nello spazio e nel tempo: nel nucleo avviene la sintesi di vari RNA, dopodiché le molecole di RNA devono lasciare il nucleo, passando attraverso la membrana nucleare. Quindi, nel citoplasma, gli RNA vengono trasportati al sito di sintesi proteica.

- un sistema unificato per la registrazione di informazioni ereditarie nelle molecole di acido nucleico sotto forma di una sequenza di nucleotidi. Il codice genetico si basa sull'uso di un alfabeto composto da sole quattro lettere-nucleotidi, che differiscono per le basi azotate: A, T, G, C.

Le principali proprietà del codice genetico sono le seguenti:

1. Il codice genetico è tripletta. Tripletta (codone) - una sequenza di tre nucleotidi che codifica per un amminoacido. Poiché le proteine ​​contengono 20 amminoacidi, è ovvio che ognuna di esse non può essere codificata da un nucleotide (dato che nel DNA ci sono solo quattro tipi di nucleotidi, in questo caso 16 amminoacidi rimangono non codificati). Mancano anche due nucleotidi per codificare gli amminoacidi, poiché in questo caso possono essere codificati solo 16 amminoacidi. Ciò significa che il minor numero di nucleotidi che codificano un amminoacido risulta essere tre. (In questo caso, il numero di possibili triplette di nucleotidi è 4 3 = 64).

2. La ridondanza (degenerazione) del codice è una conseguenza della sua tripletta e significa che un amminoacido può essere codificato da più triplette (dato che ci sono 20 amminoacidi e 64 triplette). Le eccezioni sono la metionina e il triptofano, che sono codificati da una sola tripletta. Inoltre, alcune terzine hanno funzioni specifiche. Pertanto, nella molecola dell'mRNA, tre di essi, UAA, UAH e UGA, sono codoni di terminazione, cioè segnali di arresto che fermano la sintesi della catena polipeptidica. La tripletta corrispondente alla metionina (AUG), situata all'inizio della catena del DNA, non codifica un amminoacido, ma svolge la funzione di iniziazione (eccitazione) della lettura.

3. Contemporaneamente alla ridondanza, il codice ha la proprietà di univocità, il che significa che ogni codone corrisponde a un solo amminoacido specifico.

4. Il codice è collineare; la sequenza dei nucleotidi in un gene corrisponde esattamente alla sequenza degli amminoacidi in una proteina.

5. Il codice genetico non è sovrapponibile e compatto, cioè non contiene "segni di punteggiatura". Ciò significa che il processo di lettura non ammette la possibilità di sovrapposizione di colonne (terzine), e, partendo da un certo codone, la lettura procede ininterrottamente, tripletta dopo tripletta, fino a interrompere i segnali (codoni di terminazione). Ad esempio, nell'mRNA, la seguente sequenza di basi azotate AUGGUGTSUUAAUGUG verrà letta solo da tali triplette: AUG, GUG, CUU, AAU, GUG, e non AUG, UGG, GGU, GUG, ecc. oppure AUG, GGU, UGC, CUU, ecc. o in qualche altro modo (ad esempio, codone AUG, segno di punteggiatura G, codone UGC, segno di punteggiatura U, ecc.).

6. Il codice genetico è universale, cioè i geni nucleari di tutti gli organismi codificano le informazioni sulle proteine ​​allo stesso modo, indipendentemente dal livello di organizzazione e dalla posizione sistematica di questi organismi.

In precedenza, abbiamo sottolineato che i nucleotidi hanno una caratteristica importante per la formazione della vita sulla Terra - se c'è una catena polinucleotidica in una soluzione, il processo di formazione di una seconda catena (parallela) avviene spontaneamente sulla base di una connessione complementare di correlati nucleotidi. Lo stesso numero di nucleotidi in entrambe le catene e la loro relazione chimica è un prerequisito per l'attuazione di tali reazioni. Tuttavia, durante la sintesi proteica, quando l'informazione dell'mRNA viene implementata nella struttura della proteina, non si può parlare di osservare il principio di complementarità. Ciò è dovuto al fatto che non solo il numero di monomeri è diverso nell'mRNA e nella proteina sintetizzata, ma anche, cosa particolarmente importante, non vi è alcuna somiglianza strutturale tra loro (da un lato, i nucleotidi, dall'altro , aminoacidi). È chiaro che in questo caso diventa necessario creare un nuovo principio per la traduzione esatta dell'informazione da un polinucleotide in una struttura polipeptidica. Nell'evoluzione, un tale principio è stato creato e il codice genetico è stato posto alla sua base.

Il codice genetico è un sistema per registrare informazioni ereditarie nelle molecole di acido nucleico, basato su una certa alternanza di sequenze nucleotidiche nel DNA o nell'RNA, formando codoni corrispondenti agli amminoacidi in una proteina.

Il codice genetico ha diverse proprietà.

Tripletta.

Degenerazione o ridondanza.

Univocità.

Polarità.

Non sovrapposizione.

Compattezza.

Versatilità.

Va notato che alcuni autori propongono anche altre proprietà del codice associate alle caratteristiche chimiche dei nucleotidi inclusi nel codice o alla frequenza di occorrenza dei singoli amminoacidi nelle proteine ​​dell'organismo, ecc. Tuttavia, queste proprietà seguono da quanto sopra, quindi le considereremo lì.

un. Tripletta. Il codice genetico, come molti sistemi organizzati in modo complesso, ha la più piccola unità strutturale e funzionale. Una tripletta è la più piccola unità strutturale del codice genetico. Consiste di tre nucleotidi. Il codone è la più piccola unità funzionale del codice genetico. Di norma, le triplette di mRNA sono chiamate codoni. Nel codice genetico, un codone ha diverse funzioni. Innanzitutto, la sua funzione principale è quella di codificare un amminoacido. In secondo luogo, il codone potrebbe non codificare un amminoacido, ma, in questo caso, svolge una funzione diversa (vedi sotto). Come si evince dalla definizione, una terzina è un concetto che caratterizza elementare unità strutturale codice genetico (tre nucleotidi). Codone - caratterizza unità semantica elementare genoma: tre nucleotidi determinano l'attaccamento di un amminoacido alla catena polipeptidica.

L'unità strutturale elementare è stata prima decifrata teoricamente, quindi la sua esistenza è stata confermata sperimentalmente. Infatti, 20 amminoacidi non possono essere codificati con uno o due nucleotidi. questi ultimi sono solo 4. Tre nucleotidi su quattro danno 4 3 = 64 varianti, che superano di gran lunga il numero di amminoacidi disponibili negli organismi viventi (vedi Tabella 1).

Le combinazioni nucleotidiche mostrate nella Tabella 64 hanno due caratteristiche. Innanzitutto, su 64 varianti di triplette, solo 61 sono codoni e codificano qualsiasi amminoacido, sono chiamate codoni di senso... Tre terzine non codificano

Tabella 1.

Codoni dell'RNA messaggero e amminoacidi corrispondenti

B o n e io c o d o n o v
				Senza senso	Senza senso
				Senza senso
					Incontrato
					Lancia

gli amminoacidi a sono segnali di stop che indicano la fine della traduzione. Ci sono tre di queste terzine - SAU, UAG, UGA, sono anche chiamati "senza significato" (codoni senza senso). Come risultato di una mutazione, che è associata alla sostituzione di un nucleotide in una tripletta con un altro, da un codone di senso può derivare un codone privo di significato. Questo tipo di mutazione è chiamato mutazione senza senso... Se un tale segnale di arresto si forma all'interno del gene (nella sua parte informativa), durante la sintesi proteica in questo luogo il processo verrà costantemente interrotto - verrà sintetizzata solo la prima parte (prima del segnale di arresto) della proteina. Una persona con questa patologia avrà una mancanza di proteine ​​e sintomi associati a questa mancanza. Ad esempio, questo tipo di mutazione è stata trovata nel gene che codifica per la catena beta dell'emoglobina. Viene sintetizzata una catena di emoglobina inattiva accorciata, che viene rapidamente distrutta. Di conseguenza, si forma una molecola di emoglobina priva della catena beta. È chiaro che è improbabile che una tale molecola adempia pienamente ai suoi compiti. Sorge malattia grave sviluppando come anemia emolitica(beta-zero talassemia, dalla parola greca "Talas" - il Mar Mediterraneo, dove è stata scoperta per la prima volta questa malattia).

Il meccanismo d'azione dei codoni di stop è diverso da quello dei codoni di senso. Ciò deriva dal fatto che i corrispondenti tRNA sono stati trovati per tutti i codoni che codificano per gli amminoacidi. Non sono stati trovati tRNA per codoni senza senso. Di conseguenza, il tRNA non è coinvolto nel processo di arresto della sintesi proteica.

codoneAGO (nei batteri, a volte GUG) non solo codificano l'amminoacido metionina e valina, ma ancheiniziatore della trasmissione .

B. Degenerazione o ridondanza.

61 triplette su 64 codificano 20 aminoacidi. Un tale eccesso di tre volte del numero di triplette rispetto al numero di amminoacidi suggerisce che due opzioni di codifica possono essere utilizzate nel trasferimento delle informazioni. In primo luogo, non tutti i 64 codoni possono essere coinvolti nella codifica di 20 amminoacidi, ma solo 20 e, in secondo luogo, gli amminoacidi possono essere codificati da più codoni. La ricerca ha dimostrato che la natura ha utilizzato quest'ultima opzione.

La sua preferenza è ovvia. Se solo 20 su 64 varianti di triplette partecipassero alla codifica degli amminoacidi, allora 44 triplette (su 64) rimarrebbero non codificanti, ad es. senza significato (codoni senza senso). In precedenza, abbiamo sottolineato quanto sia pericolosa per la vita della cellula la trasformazione della tripletta codificante a seguito della mutazione in un codone senza senso: ciò interrompe significativamente il normale funzionamento dell'RNA polimerasi, portando infine allo sviluppo di malattie. Attualmente, nel nostro genoma, tre codoni sono privi di significato, ma ora immagina cosa accadrebbe se il numero di codoni senza senso aumentasse di circa 15 volte. È chiaro che in una situazione del genere la transizione dai codoni normali ai codoni senza senso sarà incommensurabilmente più elevata.

Un codice in cui un amminoacido è codificato da più triplette è detto degenerato o ridondante. Diversi codoni corrispondono a quasi tutti gli amminoacidi. Quindi, l'aminoacido leucina può essere codificato da sei triplette: UUA, UUG, CUU, CUTS, CUA, CUG. La valina è codificata da quattro triplette, la fenilalanina da due e solo triptofano e metionina sono codificati da un codone. La proprietà che è associata alla registrazione della stessa informazione con simboli diversi si chiama degenerazione.

Il numero di codoni assegnati a un amminoacido si correla bene con la frequenza di occorrenza dell'amminoacido nelle proteine.

E questo molto probabilmente non è casuale. Maggiore è la frequenza di occorrenza di un amminoacido in una proteina, più spesso il codone di questo amminoacido è presentato nel genoma, maggiore è la probabilità del suo danno da parte di fattori mutageni. Pertanto, è chiaro che un codone mutato ha più possibilità di codificare lo stesso amminoacido con la sua elevata degenerazione. Da queste posizioni, la degenerazione del codice genetico è un meccanismo che protegge il genoma umano dai danni.

Va notato che il termine degenerazione è usato nella genetica molecolare e in un senso diverso. Quindi la parte principale delle informazioni nel codone cade sui primi due nucleotidi, la base nella terza posizione del codone risulta essere insignificante. Questo fenomeno è chiamato “degenerazione di terza base”. Quest'ultima caratteristica riduce al minimo l'effetto delle mutazioni. Ad esempio, è noto che la funzione principale dei globuli rossi è quella di trasportare l'ossigeno dai polmoni ai tessuti e l'anidride carbonica dai tessuti ai polmoni. Questa funzione è svolta dal pigmento respiratorio - emoglobina, che riempie l'intero citoplasma dell'eritrocita. Consiste in una parte proteica - globina, che è codificata dal gene corrispondente. Oltre alle proteine, nella molecola dell'emoglobina è incluso l'eme contenente ferro. Le mutazioni nei geni della globina portano alla comparsa di varie varianti dell'emoglobina. Molto spesso, le mutazioni sono associate a sostituzione di un nucleotide con un altro e comparsa di un nuovo codone nel gene, che può codificare un nuovo amminoacido nella catena polipeptidica dell'emoglobina. In una tripletta, a seguito della mutazione, qualsiasi nucleotide può essere sostituito: il primo, il secondo o il terzo. Diverse centinaia di mutazioni sono note per influenzare l'integrità dei geni della globina. Di 400 di questi sono associati alla sostituzione di singoli nucleotidi nel gene e alla corrispondente sostituzione amminoacidica nel polipeptide. Di questi, solo 100 le sostituzioni portano all'instabilità dell'emoglobina e vari tipi di malattie da lievi a molto gravi. 300 (circa il 64%) mutazioni sostitutive non influenzano la funzione dell'emoglobina e non portano a patologia. Uno dei motivi è la suddetta “degenerazione della terza base”, quando la sostituzione del terzo nucleotide nella tripletta che codifica serina, leucina, prolina, arginina e alcuni altri amminoacidi porta alla comparsa di un codone sinonimo codifica per lo stesso amminoacido. Fenotipicamente, questa mutazione non apparirà. Al contrario, qualsiasi sostituzione del primo o del secondo nucleotide in una tripletta nel 100% dei casi porta alla comparsa di una nuova variante dell'emoglobina. Ma anche in questo caso, potrebbero non esserci gravi disturbi fenotipici. La ragione di ciò è la sostituzione di un amminoacido nell'emoglobina con un altro simile al primo nelle sue proprietà fisico-chimiche. Ad esempio, se un amminoacido con proprietà idrofile viene sostituito da un altro amminoacido con le stesse proprietà.

L'emoglobina è costituita dal gruppo ferro porfirina dell'eme (le molecole di ossigeno e anidride carbonica si attaccano ad esso) e una proteina - globina. L'emoglobina adulta (HbA) contiene due identici -catene e due -Catene. Molecola -catena contiene 141 residui di amminoacidi, -catena - 146, - e Le catene differiscono in molti residui di amminoacidi. La sequenza amminoacidica di ciascuna catena globinica è codificata dal proprio gene. Codifica genica - la catena si trova nel braccio corto del cromosoma 16, -gene - nel braccio corto del cromosoma 11. Sostituzione nel gene che codifica - la catena emoglobinica del primo o secondo nucleotide porta quasi sempre alla comparsa di nuovi amminoacidi nella proteina, disfunzione dell'emoglobina e gravi conseguenze per il paziente. Ad esempio, la sostituzione di "C" in una delle triplette della CAU (istidina) con "Y" porterà alla comparsa di una nuova tripletta della CAU, che codifica per un altro amminoacido: la tirosina. La catena del polipeptide istidina alla tirosina destabilizzerà l'emoglobina. La malattia sviluppa metaemoglobinemia. Sostituzione, per mutazione, dell'acido glutammico con la valina in 6a posizione -le catene sono la causa della malattia più grave: l'anemia falciforme. Non continuiamo la triste lista. Notiamo solo che quando i primi due nucleotidi vengono sostituiti, un amminoacido può apparire a proprietà fisiche e chimiche simile a quello vecchio. Quindi, la sostituzione del 2° nucleotide in una delle triplette che codificano per l'acido glutammico (GAA) in -catena con "Y" porta alla comparsa di una nuova tripletta (GUA) che codifica per la valina, e la sostituzione del primo nucleotide con "A" forma la tripletta AAA che codifica per l'aminoacido lisina. L'acido glutammico e la lisina sono simili nelle proprietà fisico-chimiche: sono entrambi idrofili. La valina è un amminoacido idrofobico. Pertanto, la sostituzione dell'acido glutammico idrofilo con la valina idrofoba modifica significativamente le proprietà dell'emoglobina, che alla fine porta allo sviluppo dell'anemia falciforme, mentre la sostituzione dell'acido glutammico idrofilo con la lisina idrofila modifica la funzione dell'emoglobina in misura minore - i pazienti sviluppano forma leggera anemia. Per effetto della sostituzione della terza base, la nuova tripletta può codificare gli stessi amminoacidi della precedente. Ad esempio, se l'uracile è stato sostituito dalla citosina nella tripletta CAC e la tripletta CAC è apparsa, non verranno rilevati praticamente cambiamenti fenotipici nell'uomo. Questo è comprensibile, dal momento che entrambe le triplette codificano per lo stesso amminoacido, l'istidina.

In conclusione, è opportuno sottolineare che la degenerazione del codice genetico e la degenerazione della terza base da un punto di vista biologico generale sono meccanismi di difesa che sono incastonati nell'evoluzione nella struttura unica del DNA e dell'RNA.

v. Univocità.

Ogni tripletta (ad eccezione di quelle prive di significato) codifica un solo amminoacido. Quindi, nella direzione del codone - amminoacido, il codice genetico è univoco, nella direzione dell'amminoacido - codone, è ambiguo (degenerato).

non ambiguo

Codone degli aminoacidi

Degenerare

E in questo caso, la necessità di univocità nel codice genetico è ovvia. In un'altra variante, durante la traduzione dello stesso codone, nella catena proteica verrebbero inseriti diversi amminoacidi e, di conseguenza, si formerebbero proteine ​​con differenti strutture primarie e differenti funzioni. Il metabolismo cellulare passerebbe alla modalità operativa "un gene - diversi poipeptidi". È chiaro che in una situazione del genere la funzione regolatrice dei geni andrebbe completamente persa.

Polarità

La lettura delle informazioni dal DNA e dall'mRNA avviene solo in una direzione. La polarità è essenziale per identificare strutture di ordine superiore (secondario, terziario, ecc.). Abbiamo discusso in precedenza che le strutture di ordine inferiore definiscono strutture di ordine superiore. La struttura terziaria e le strutture di ordine superiore nelle proteine ​​si formano immediatamente non appena il filamento di RNA sintetizzato si allontana dalla molecola di DNA o il filamento polipeptidico si allontana dal ribosoma. Mentre l'estremità libera di un RNA o di un polipeptide acquisisce una struttura terziaria, l'altra estremità della catena viene ancora sintetizzata sul DNA (se l'RNA viene trascritto) o sul ribosoma (se viene trascritto un polipeptide).

Pertanto, il processo unidirezionale di lettura delle informazioni (nella sintesi di RNA e proteine) è essenziale non solo per determinare la sequenza di nucleotidi o amminoacidi nella sostanza sintetizzata, ma per la rigida determinazione di secondari, terziari, ecc. strutture.

e. Non sovrapposizione.

Il codice può essere sovrapposto e non sovrapposto. La maggior parte degli organismi non ha codice sovrapposto. Il codice sovrapposto si trova in alcuni fagi.

L'essenza del codice non sovrapposto è che il nucleotide di un codone non può essere contemporaneamente il nucleotide di un altro codone. Se il codice fosse sovrapposto, allora una sequenza di sette nucleotidi (GCCHCUG) potrebbe codificare non due amminoacidi (alanina-alanina) (Fig. 33, A), come nel caso di un codice non sovrapposto, ma tre (se uno nucleotide è comune) (Fig. 33, B) o cinque (se due nucleotidi sono comuni) (vedi Fig. 33, C). Negli ultimi due casi, la mutazione di qualsiasi nucleotide porterebbe a un'interruzione nella sequenza di due, tre, ecc. aminoacidi.

Tuttavia, è stato scoperto che una mutazione a singolo nucleotide interrompe sempre l'inclusione di un amminoacido nel polipeptide. Questo è un argomento significativo per il codice non sovrapposto.

Spieghiamolo nella Figura 34. Le linee in grassetto mostrano le triplette che codificano gli amminoacidi nel caso di codice non sovrapposto e sovrapposto. Gli esperimenti hanno dimostrato inequivocabilmente che il codice genetico non si sovrappone. Senza entrare nei dettagli dell'esperimento, notiamo che se sostituiamo il terzo nucleotide nella sequenza nucleotidica (vedi Fig. 34)Ho (contrassegnato da un asterisco) a qualcos'altro:

1. Con un codice non sovrapposto, la proteina controllata da questa sequenza avrebbe la sostituzione di un (primo) amminoacido (contrassegnato con asterischi).

2. Con un codice sovrapposto nell'opzione A, ci sarebbe un cambiamento in due (primo e secondo) amminoacidi (contrassegnati con asterischi). Nell'opzione B, la sostituzione avrebbe interessato tre amminoacidi (contrassegnati con asterischi).

Tuttavia, numerosi esperimenti hanno dimostrato che quando un nucleotide nel DNA è disturbato, i disturbi nella proteina riguardano sempre un solo amminoacido, caratteristica di un codice non sovrapposto.

ГЦУГЦУГ ГЦУГЦУГ ГЦУГЦУГ

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*** *** *** *** *** ***

Alanina - Alanina Ala - Cis - Lei Ala - Lei - Lei - Ala - Lei

LA SI DO

Codice non sovrapposto Codice sovrapposto

Riso. 34. Schema esplicativo della presenza di codice non sovrapposto nel genoma (spiegazione nel testo).

La non sovrapposizione del codice genetico è associata ad un'altra proprietà - la lettura dell'informazione inizia da un certo punto - il segnale di iniziazione. Tale segnale di iniziazione nell'mRNA è il codone che codifica per la metionina AUG.

Va notato che una persona ha ancora un piccolo numero di geni che deviano da regola generale e si sovrappongono.

e. Compattezza.

Non ci sono segni di punteggiatura tra i codoni. In altre parole, le triplette non sono separate l'una dall'altra, ad esempio, da un nucleotide insignificante. L'assenza di "segni di punteggiatura" nel codice genetico è stata dimostrata in esperimenti.

F. Versatilità.

Il codice è lo stesso per tutti gli organismi che vivono sulla Terra. La prova diretta dell'universalità del codice genetico è stata ottenuta confrontando le sequenze di DNA con le corrispondenti sequenze proteiche. Si è scoperto che gli stessi set di valori di codice sono utilizzati in tutti i genomi batterici ed eucariotici. Ci sono eccezioni, ma non molte.

Le prime eccezioni all'universalità del codice genetico sono state riscontrate nei mitocondri di alcune specie animali. Ciò riguardava il codone terminatore UGA, che veniva letto allo stesso modo del codone UGG che codifica per l'aminoacido triptofano. Sono state trovate altre deviazioni più rare dall'universalità.

MH. Il codice genetico è un sistema per registrare informazioni ereditarie nelle molecole di acido nucleico, basato su una certa alternanza di sequenze nucleotidiche nel DNA o RNA che formano codoni,

corrispondente agli amminoacidi della proteina.Il codice genetico ha diverse proprietà.

Il codice genetico è una speciale crittografia delle informazioni ereditarie con l'aiuto di molecole, sulla base della quale i geni controllano in modo appropriato la sintesi di proteine ​​ed enzimi nel corpo, determinando così il metabolismo. A sua volta, la struttura delle singole proteine ​​e le loro funzioni sono determinate dalla posizione e dalla composizione degli amminoacidi, le unità strutturali della molecola proteica.

A metà del secolo scorso sono stati identificati geni che sono sezioni separate (abbreviate in DNA). Le unità nucleotidiche formano un caratteristico doppio filamento, assemblato a forma di spirale.

Gli scienziati hanno trovato un legame tra i geni e la struttura chimica delle singole proteine, la cui essenza è che l'ordine strutturale degli amminoacidi nelle molecole proteiche corrisponde pienamente all'ordine dei nucleotidi in un gene. Dopo aver stabilito questa connessione, gli scienziati hanno deciso di decifrare il codice genetico, ad es. stabilire le leggi di corrispondenza tra gli ordini strutturali dei nucleotidi nel DNA e degli amminoacidi nelle proteine.

Esistono solo quattro tipi di nucleotidi:

1) A - adenile;

2) G - guanile;

3) T - timidile;

4) C - citidile.

La composizione delle proteine ​​comprende venti tipi di amminoacidi basici. Sono sorte difficoltà con la decifrazione del codice genetico, poiché ci sono molti meno nucleotidi degli amminoacidi. Nel risolvere questo problema, è stato suggerito che gli amminoacidi siano codificati da diverse combinazioni di tre nucleotidi (il cosiddetto codone o tripletta).

Inoltre, era necessario spiegare esattamente come si trovano le triplette lungo il gene. È così che sono emersi tre gruppi principali di teorie:

1) le terzine si susseguono continuamente, cioè formare un codice solido;

2) le terzine sono disposte con sezioni "senza senso" alternate, ad es. nel codice sono formate le cosiddette "virgole" e "paragrafi";

3) le terzine possono sovrapporsi, ad es. la fine della prima terzina può formare l'inizio della successiva.

Attualmente, viene utilizzata principalmente la teoria della continuità del codice.

Codice genetico e sue proprietà

1) Il codice è tripletta: consiste in combinazioni arbitrarie di tre nucleotidi che formano codoni.

2) Il codice genetico è ridondante: le sue triplette. Un amminoacido può essere codificato da più codoni, poiché, secondo calcoli matematici, ci sono tre volte più codoni degli amminoacidi. Alcuni codoni svolgono funzioni di terminazione specifiche: alcuni possono essere "segnali di arresto" che programmano la fine della produzione di una catena di amminoacidi, mentre altri possono indicare l'inizio della lettura del codice.

3) Il codice genetico è univoco: a ciascuno dei codoni può corrispondere un solo amminoacido.

4) Il codice genetico è collineare, cioè la sequenza nucleotidica e la sequenza amminoacidica sono molto vicine tra loro.

5) Il codice viene scritto in modo continuo e compatto, non contiene nucleotidi "senza senso". Inizia con una certa terzina, che viene sostituita dalla successiva senza interruzione, e termina con un codone di terminazione.

6) Il codice genetico è universale: i geni di qualsiasi organismo codificano le informazioni sulle proteine ​​esattamente allo stesso modo. Non dipende dal livello di complessità dell'organizzazione dell'organismo o dalla sua posizione sistemica.

scienza moderna suggerisce che il codice genetico derivi direttamente dalla nascita di un nuovo organismo dalla materia ossea. Modifiche casuali e processi evolutivi rendono possibile qualsiasi variante del codice, ad es. gli amminoacidi possono essere riarrangiati in qualsiasi sequenza. Perché questo tipo di codice è sopravvissuto nel corso dell'evoluzione, perché il codice è universale e ha una struttura simile? Più la scienza apprende sul fenomeno del codice genetico, più nuovi misteri sorgono.