Genetik koddakı fərqlər. Genetik kod: təsviri, xüsusiyyətləri, tədqiqat tarixi

Bədənin maddələr mübadiləsində aparıcı rol zülallara və nuklein turşularına aiddir.
Zülal maddələri bütün həyati vacib hüceyrə strukturlarının əsasını təşkil edir, qeyri-adi yüksək reaktivliyə malikdir və katalitik funksiyalara malikdir.
Nuklein turşuları hüceyrənin ən mühüm orqanının - nüvənin, həmçinin sitoplazmanın, ribosomların, mitoxondriyaların və s.-nin bir hissəsidir. Nuklein turşuları irsiyyətdə, orqanizmin dəyişkənliyində, zülal sintezində mühüm, ilkin rol oynayır.

Plan sintez Zülal hüceyrə nüvəsində saxlanılır və birbaşa sintez nüvədən kənarda baş verir, buna görə də zəruridir. çatdırılma xidməti kodlanmış plan nüvədən sintez yerinə. Bu çatdırılma xidməti RNT molekulları tərəfindən həyata keçirilir.

Proses saatda başlayır əsas hüceyrələr: DNT "nərdivanının" bir hissəsi açılır və açılır. Bunun sayəsində RNT hərfləri DNT zəncirlərindən birinin açıq DNT hərfləri ilə əlaqə yaradır. Ferment RNT hərflərini bir zəncir halına gətirmək üçün köçürür. DNT hərfləri RNT hərflərinə belə “yenidən yazılır”. Yeni yaranan RNT zənciri ayrılır və DNT "nərdivanı" yenidən bükülür. DNT-dən məlumat oxumaq və onun RNT matrisindən istifadə edərək sintez etmək prosesi adlanır transkripsiya , və sintez edilən RNT xəbərçi və ya adlanır mRNT .

Əlavə modifikasiyalardan sonra bu tip kodlanmış mRNT hazırdır. mRNT nüvədən çıxır və mRNT-nin hərflərinin deşifrə edildiyi protein sintezi yerinə gedir. Üç i-RNT hərfindən ibarət hər dəst bir xüsusi amin turşusunu təmsil edən bir “hərf” əmələ gətirir.

Başqa bir RNT növü isə bu amin turşusunu tapır, bir fermentin köməyi ilə onu tutur və zülal sintezi yerinə çatdırır. Bu RNT transfer RNT və ya t-RNT adlanır. mRNT mesajı oxunduqca və tərcümə olunduqca amin turşuları zənciri böyüyür. Bu zəncir bükülür və unikal formada bükülür və bir növ zülal yaradır. Hətta zülalın qatlanması prosesi də diqqətəlayiqdir: hər şeyi hesablamaq üçün kompüter lazımdır seçimlər 100 amin turşusundan ibarət orta ölçülü bir zülalın qatlanması 1027 (!) il çəkər. Bədəndə 20 amin turşusu zəncirinin əmələ gəlməsi isə bir saniyədən çox çəkmir və bu proses bədənin bütün hüceyrələrində davamlı olaraq baş verir.

Genlər, genetik kod və onun xassələri.

Yer kürəsində təxminən 7 milyard insan yaşayır. Genetik olaraq 25-30 milyon cüt eyni əkizdən başqa bütün insanlar fərqlidir : hər kəs unikaldır, unikal irsi xüsusiyyətlərə, xarakter xüsusiyyətlərinə, qabiliyyətlərə və temperamentə malikdir.

Bu fərqlər izah olunur genotip fərqləri- orqanizmin gen dəstləri; Hər biri unikaldır. Müəyyən bir orqanizmin genetik xüsusiyyətləri təcəssüm olunur zülallarda - buna görə də bir insanın zülalının quruluşu digər insanın zülalından çox cüzi də olsa fərqlənir.

Bu demək deyil ki, heç bir iki insanın eyni zülalları yoxdur. Eyni funksiyaları yerinə yetirən zülallar eyni ola bilər və ya bir-birindən bir və ya iki amin turşusu ilə bir qədər fərqlənə bilər. Amma mövcud deyil Yer üzündə bütün zülallarına sahib olan insanlar (eyni əkizlər istisna olmaqla). eynidir .

Protein İlkin Struktur Məlumatı DNT molekulunun bir hissəsində nukleotidlərin ardıcıllığı kimi kodlanmış, gen – orqanizmin irsi məlumat vahidi. Hər bir DNT molekulunda bir çox gen var. Orqanizmin bütün genlərinin məcmusu onu təşkil edir genotip . Beləliklə,

Gen, DNT-nin ayrıca bölməsinə uyğun gələn bir orqanizmin irsi məlumat vahididir

İrsi məlumatların kodlaşdırılması istifadə edərək baş verir genetik kod , bütün orqanizmlər üçün universaldır və yalnız genləri əmələ gətirən və xüsusi orqanizmlərin zülallarını kodlayan nukleotidlərin növbələşməsi ilə fərqlənir.

Genetik kod müxtəlif ardıcıllıqla (AAT, HCA, ACG, THC və s.) birləşən DNT nukleotidlərinin tripletlərindən (üçlülərindən) ibarətdir ki, onların hər biri spesifik amin turşusunu (polipeptid zəncirində qurulacaq) kodlayır.

Əslində kod sayır mRNT molekulunda nukleotidlərin ardıcıllığı , çünki DNT-dən məlumatları çıxarır (proses transkripsiyalar ) və onu sintez edilmiş zülalların molekullarında amin turşuları ardıcıllığına çevirir (proses verilişləri ).
mRNT-nin tərkibinə üçlüləri adlanan A-C-G-U nukleotidləri daxildir. kodonlar : i-RNT-də DNT CGT-dəki üçlük üçlü GCA-ya, üçlü DNT AAG isə üçlü UUC-a çevriləcək. Tam olaraq mRNT kodonları genetik kod qeyddə öz əksini tapır.

Beləliklə, genetik kod - nukleotidlərin ardıcıllığı şəklində nuklein turşusu molekullarında irsi məlumatların qeyd edilməsi üçün vahid sistem . Genetik kod azotlu əsaslarla fərqlənən yalnız dörd hərfdən-nukleotiddən ibarət əlifbanın istifadəsinə əsaslanır: A, T, G, C.

Genetik kodun əsas xüsusiyyətləri:

1. Genetik kod üçlü. Üçlük (kodon) bir amin turşusunu kodlayan üç nukleotidin ardıcıllığıdır. Zülalların tərkibində 20 amin turşusu olduğundan, onların hər birinin bir nukleotidlə kodlana bilməyəcəyi aydındır ( DNT-də yalnız dörd növ nukleotid olduğundan, bu halda 16 amin turşusu kodlaşdırılmamış qalır.). Amin turşularını kodlaşdırmaq üçün iki nukleotid də kifayət deyil, çünki bu halda yalnız 16 amin turşusu kodlaşdırıla bilər. Bu o deməkdir ki, bir amin turşusunu kodlayan nukleotidlərin ən kiçik sayı ən azı üç olmalıdır. Bu halda, mümkün nukleotid üçlülərinin sayı 43 = 64-dür.

2. Artıqlıq (degenerasiya) Kod onun üçlü təbiətinin nəticəsidir və o deməkdir ki, bir amin turşusu yalnız bir üçlüklə kodlanan metionin və triptofan istisna olmaqla, bir neçə üçlüklə kodlana bilər (çünki 20 amin turşusu və 64 üçlü var). Bundan əlavə, bəzi üçlülər xüsusi funksiyaları yerinə yetirirlər: bir mRNT molekulunda, üçlü UAA, UAG, UGA stop kodonlarıdır, yəni. dayan-polipeptid zəncirinin sintezini dayandıran siqnallar. DNT zəncirinin əvvəlində yerləşən metioninə (AUG) uyğun gələn üçlük amin turşusunu kodlamır, oxumağa başlama (həyəcan verici) funksiyasını yerinə yetirir.

3. Birmənalılıq kod - ehtiyatla eyni vaxtda kod xassəsinə malikdir birmənalılıq : hər kodon yalnız uyğun gəlir bir müəyyən bir amin turşusu.

4. Kollinearlıq kod, yəni. bir gendəki nukleotid ardıcıllığı tam olaraq zülaldakı amin turşularının ardıcıllığına uyğundur.

5. Genetik kod üst-üstə düşməyən və yığcam , yəni "durğu işarələri" yoxdur. Bu o deməkdir ki, oxu prosesi sütunların (üçlülərin) üst-üstə düşməsi ehtimalına imkan vermir və müəyyən kodondan başlayaraq oxu davamlı olaraq, üçlüdən sonra üçlüyə qədər davam edir. dayan-siqnallar ( kodonları dayandırın).

6. Genetik kod universal , yəni bütün orqanizmlərin nüvə genləri bu orqanizmlərin təşkili səviyyəsindən və sistemli mövqeyindən asılı olmayaraq zülallar haqqında məlumatları eyni şəkildə kodlayır.

var genetik kod cədvəlləri deşifrə üçün kodonlar mRNT və zülal molekullarının zəncirlərinin qurulması.

Matris sintez reaksiyaları.

Cansız təbiətdə bilinməyən reaksiyalar canlı sistemlərdə baş verir - matris sintez reaksiyaları.

"matris" termini texnologiyada sikkələrin, medalların və mətbəə şriftlərinin tökülməsi üçün istifadə olunan qəlibi təyin edirlər: bərkimiş metal tökmə üçün istifadə olunan qəlibin bütün detallarını dəqiqliklə əks etdirir. Matris sintezi matris üzərinə tökməyə bənzəyir: yeni molekullar mövcud molekulların strukturunda qoyulan plana uyğun olaraq tam olaraq sintez edilir.

Matris prinsipi yatır əsasda nuklein turşularının və zülalların sintezi kimi hüceyrənin ən mühüm sintetik reaksiyaları. Bu reaksiyalar sintez edilmiş polimerlərdə monomer vahidlərinin dəqiq, ciddi spesifik ardıcıllığını təmin edir.

Burada istiqamətləndirici tədbirlər həyata keçirilir. monomerlərin müəyyən bir yerə çəkilməsi hüceyrələr - reaksiyanın baş verdiyi yerdə matris kimi xidmət edən molekullara. Əgər belə reaksiyalar molekulların təsadüfi toqquşması nəticəsində baş versəydi, sonsuz yavaş gedərdi. Şablon prinsipi əsasında mürəkkəb molekulların sintezi tez və dəqiq həyata keçirilir. Matrisin rolu nuklein turşularının makromolekulları matris reaksiyalarında oynayır DNT və ya RNT .

Monomerik molekullar polimerin sintez olunduğu - nukleotidlər və ya amin turşuları - tamamlayıcılıq prinsipinə uyğun olaraq, ciddi şəkildə müəyyən edilmiş, müəyyən edilmiş qaydada matrisdə yerləşdirilir və sabitlənir.

Sonra olur monomer vahidlərinin polimer zəncirinə "çarpaz bağlanması", və hazır polimer matrisdən boşaldılır.

Bundan sonra matris hazırdır yeni bir polimer molekulunun yığılmasına. Aydındır ki, müəyyən bir qəlibdə yalnız bir sikkə və ya bir hərf tökmək mümkün olduğu kimi, verilmiş matris molekulunda da yalnız bir polimer “yığmaq” olar.

Matris reaksiya növü- canlı sistemlərin kimyasının spesifik xüsusiyyəti. Onlar bütün canlıların əsas xüsusiyyətinin - onun öz növünü çoxaltmaq qabiliyyətinin əsasını təşkil edir.

Şablon sintez reaksiyaları

1. DNT replikasiyası - replikasiya (latınca replicatio - yenilənmə) - ana DNT molekulunun matrisində dezoksiribonuklein turşusunun qızı molekulunun sintezi prosesi. Ana hüceyrənin sonrakı bölünməsi zamanı hər bir qız hüceyrəsi orijinal ana hüceyrənin DNT-si ilə eyni olan DNT molekulunun bir nüsxəsini alır. Bu proses genetik məlumatın nəsildən-nəslə dəqiq şəkildə ötürülməsini təmin edir. DNT replikasiyası 15-20 müxtəlif zülaldan ibarət kompleks ferment kompleksi tərəfindən həyata keçirilir. cavab verən . Sintez üçün material hüceyrələrin sitoplazmasında mövcud olan sərbəst nukleotidlərdir. Replikasiyanın bioloji mənası, normal olaraq somatik hüceyrələrin bölünməsi zamanı baş verən irsi məlumatın ana molekuldan qız molekullarına dəqiq ötürülməsindədir.

DNT molekulu iki tamamlayıcı zəncirdən ibarətdir. Bu zəncirlər fermentlər tərəfindən qırıla bilən zəif hidrogen bağları ilə bir yerdə saxlanılır. DNT molekulu öz-özünə çoxalma (replikasiya) qabiliyyətinə malikdir və molekulun hər köhnə yarısında yeni yarısı sintez olunur.
Bundan əlavə, bir mRNT molekulu bir DNT molekulunda sintez edilə bilər, sonra DNT-dən alınan məlumatları protein sintezi yerinə köçürür.

İnformasiyanın ötürülməsi və zülal sintezi mətbəədə çap maşınının işləməsi ilə müqayisə oluna bilən matris prinsipinə əsasən gedir. DNT-dən alınan məlumatlar dəfələrlə kopyalanır. Kopyalama zamanı xətalar baş verərsə, onlar bütün sonrakı nüsxələrdə təkrarlanacaq.

Doğrudur, məlumatı DNT molekulu ilə köçürərkən bəzi səhvlər düzəldilə bilər - səhvin aradan qaldırılması prosesi adlanır. təzminat. İnformasiyanın ötürülməsi prosesində baş verən reaksiyalardan birincisi DNT molekulunun təkrarlanması və yeni DNT zəncirlərinin sintezidir.

2. Transkripsiya (latınca transcriptio - yenidən yazmaq) - bütün canlı hüceyrələrdə baş verən, şablon kimi DNT istifadə edərək RNT sintezi prosesi. Başqa sözlə, genetik məlumatın DNT-dən RNT-yə ötürülməsidir.

Transkripsiya DNT-dən asılı RNT polimeraza fermenti tərəfindən kataliz edilir. RNT polimeraza DNT molekulu boyunca 3" → 5" istiqamətində hərəkət edir. Transkripsiya mərhələlərdən ibarətdir başlanğıc, uzanma və sonlanma . Transkripsiya vahidi operondur, DNT molekulunun fraqmentindən ibarətdir. promotor, transkripsiya edilmiş hissə və terminator . mRNT tək zəncirdən ibarətdir və mRNT molekulunun sintezinin başlanğıcını və sonunu aktivləşdirən fermentin iştirakı ilə komplementarlıq qaydasına uyğun olaraq DNT üzərində sintez olunur.

Hazır mRNT molekulu sitoplazmaya polipeptid zəncirlərinin sintezinin baş verdiyi ribosomlara daxil olur.

3. Yayım (latdan. tərcümə- köçürmə, hərəkət) - ribosom tərəfindən həyata keçirilən məlumat (messencer) RNT (mRNA, mRNA) matrisində amin turşularından zülal sintezi prosesi. Başqa sözlə, bu, mRNT-nin nukleotidlərinin ardıcıllığında olan məlumatın polipeptiddəki amin turşularının ardıcıllığına çevrilməsi prosesidir.

4. Əks transkripsiya tək zəncirli RNT-dən alınan məlumat əsasında ikiqat zəncirli DNT-nin əmələ gəlməsi prosesidir. Bu proses əks transkripsiya adlanır, çünki genetik məlumatın ötürülməsi transkripsiyaya nisbətən "əks" istiqamətdə baş verir. Əks transkripsiya ideyası əvvəlcə çox populyar deyildi, çünki o, DNT-nin RNT-yə transkripsiya edildiyini və sonra zülallara çevrildiyini güman edən molekulyar biologiyanın mərkəzi dogmasına zidd idi.

Ancaq 1970-ci ildə Temin və Baltimor müstəqil olaraq adlı fermenti kəşf etdilər əks transkriptaza (revertaza) , və əks transkripsiyanın mümkünlüyü nəhayət təsdiqləndi. 1975-ci ildə Temin və Baltimor Fiziologiya və Tibb üzrə Nobel Mükafatına layiq görüldülər. Bəzi viruslar (məsələn, İİV infeksiyasına səbəb olan insan immun çatışmazlığı virusu) RNT-ni DNT-yə köçürmək qabiliyyətinə malikdir. HİV DNT-yə inteqrasiya olunmuş bir RNT genomuna malikdir. Nəticədə virusun DNT-si ev sahibi hüceyrənin genomu ilə birləşdirilə bilər. RNT-dən DNT sintezindən məsul olan əsas ferment adlanır tərsinə çevirmək. Reversease funksiyalarından biri yaratmaqdır tamamlayıcı DNT (cDNA) virus genomundan. Əlaqədar ribonukleaza fermenti RNT-ni parçalayır və əks-əsas DNT cüt spiralından cDNA sintez edir. cDNT inteqraza yolu ilə ev sahibi hüceyrə genomuna inteqrasiya olunur. Nəticə belədir ev sahibi hüceyrə tərəfindən viral zülalların sintezi, yeni viruslar əmələ gətirir. HİV vəziyyətində T-limfositlərin apoptozu (hüceyrə ölümü) də proqramlaşdırılmışdır. Digər hallarda hüceyrə virusların paylayıcısı olaraq qala bilər.

Zülalların biosintezi zamanı matris reaksiyalarının ardıcıllığı diaqram şəklində göstərilə bilər.

Beləliklə, protein biosintezi- bu, DNT genlərində kodlanmış irsi məlumatın zülal molekullarında müəyyən bir amin turşusu ardıcıllığında həyata keçirildiyi plastik mübadilə növlərindən biridir.

Protein molekulları əslində polipeptid zəncirləri fərdi amin turşularından ibarətdir. Amma amin turşuları öz-özünə bir-biri ilə birləşmək üçün kifayət qədər aktiv deyillər. Buna görə də, amin turşuları bir-biri ilə birləşmədən və bir zülal molekulu meydana gətirməmişdən əvvəl mütləq olmalıdır aktivləşdirin . Bu aktivləşmə xüsusi fermentlərin təsiri altında baş verir.

Aktivləşmə nəticəsində amin turşusu daha labil olur və eyni fermentin təsiri altında t- ilə bağlanır. RNT. Hər bir amin turşusu ciddi şəkildə spesifik t-yə uyğundur. RNT, “öz” amin turşusunu tapan və köçürmələr ribosoma daxil olur.

Nəticədə, müxtəlif aktivləşdirilmiş amin turşuları özləri ilə birləşir T- RNT. Ribosom kimidir konveyer ona verilən müxtəlif amin turşularından zülal zəncirini yığmaq.

Öz amin turşusunun “oturduğu” t-RNT ilə eyni vaxtda “ siqnal"nüvədə olan DNT-dən. Bu siqnala uyğun olaraq ribosomda bu və ya digər zülal sintez olunur.

DNT-nin zülal sintezinə istiqamətləndirici təsiri birbaşa deyil, xüsusi bir vasitəçinin köməyi ilə həyata keçirilir - matris və ya xəbərçi RNT (m-RNT və ya mRNT), hansı nüvəyə sintez olunur e DNT-nin təsiri altındadır, ona görə də onun tərkibi DNT-nin tərkibini əks etdirir. RNT molekulu DNT formasının tökmə formasına bənzəyir. Sintez edilmiş mRNT ribosoma daxil olur və onu sanki bu struktura köçürür. plan- ribosoma daxil olan aktivləşdirilmiş amin turşuları hansı ardıcıllıqla bir-biri ilə birləşdirilməlidir ki, müəyyən bir zülal sintez olunsun? Əks halda, DNT-də kodlanmış genetik məlumat mRNT-yə, sonra isə zülala ötürülür.

mRNT molekulu ribosoma daxil olur və tikişlər onun. Onun hazırda ribosomda olan seqmenti müəyyən edilir kodon (üçlü), strukturca ona oxşar olanlarla tam spesifik şəkildə qarşılıqlı əlaqədə olur üçlü (antikodon) amin turşusunu ribosoma gətirən transfer RNT-də.

Transfer RNT öz amin turşusu ilə mRNT-nin xüsusi kodonuna uyğun gəlir və bağlayır onunla; mRNT-nin növbəti, qonşu hissəsinə fərqli bir amin turşusu olan başqa bir tRNT əlavə olunur və s. i-RNT-nin bütün zənciri oxunana qədər, bütün amin turşuları müvafiq qaydada reduksiya edilərək, zülal molekulu əmələ gələnə qədər. Və amin turşusunu polipeptid zəncirinin müəyyən bir hissəsinə çatdıran tRNT, amin turşusundan azad edilir və ribosomdan çıxır.

Sonra yenə sitoplazmada istənilən amin turşusu ona qoşulub yenidən ribosoma köçürə bilər. Zülal sintezi prosesində eyni vaxtda bir deyil, bir neçə ribosom - poliribosomlar iştirak edir.

Genetik məlumatın ötürülməsinin əsas mərhələləri:

1. mRNT üçün şablon kimi DNT-də sintez (transkripsiya)
2. mRNT-də olan proqrama uyğun olaraq ribosomlarda polipeptid zəncirinin sintezi (tərcümə) .

Mərhələlər bütün canlılar üçün universaldır, lakin bu proseslərin zaman və məkan əlaqələri pro- və eukariotlarda fərqlənir.

U prokaryot transkripsiya və tərcümə eyni vaxtda baş verə bilər, çünki DNT sitoplazmada yerləşir. U eukariotlar transkripsiya və tərcümə məkan və zaman baxımından ciddi şəkildə ayrılır: nüvədə müxtəlif RNT-lərin sintezi baş verir, bundan sonra RNT molekulları nüvə membranından keçərək nüvəni tərk etməlidir. Daha sonra RNT-lər sitoplazmada protein sintezi yerinə daşınır.

Mühazirə 5. Genetik kod

Konsepsiyanın tərifi

Genetik kod DNT-dəki nukleotidlərin ardıcıllığından istifadə edərək zülallardakı amin turşularının ardıcıllığı haqqında məlumatların qeydə alınması sistemidir.

DNT zülal sintezində birbaşa iştirak etmədiyi üçün kod RNT dilində yazılır. RNT-də timin əvəzinə urasil var.

Genetik kodun xüsusiyyətləri

1. Üçlük

Hər bir amin turşusu 3 nukleotid ardıcıllığı ilə kodlanır.

Tərif: triplet və ya kodon bir amin turşusunu kodlayan üç nukleotidin ardıcıllığıdır.

Kod monoplet ola bilməz, çünki 4 (DNT-də müxtəlif nukleotidlərin sayı) 20-dən azdır. Kod dublet ola bilməz, çünki 16 (2-nin 4 nukleotidinin birləşmələrinin və permutasiyalarının sayı) 20-dən azdır. Kod üçlü ola bilər, çünki 64 (4-dən 3-ə qədər birləşmələrin və permutasiyaların sayı) 20-dən çoxdur.

2. Degenerasiya.

Bütün amin turşuları, metionin və triptofan istisna olmaqla, birdən çox üçlüklə kodlanır:

1 üçlük üçün 2 AK = 2.

9 AK, hər biri 2 üçqat = 18.

1 AK 3 üçlü = 3.

4 üçlükdən 5 AK = 20.

6 üçlükdən 3 AK = 18.

Cəmi 61 üçlük 20 amin turşusunu kodlayır.

3. Genlərarası durğu işarələrinin olması.

Tərif:

Gen - bir polipeptid zəncirini və ya bir molekulu kodlayan DNT bölməsi tRNT, rRNT və yasRNT.

GenlərtRNT, rRNT, sRNTzülallar kodlaşdırılmır.

Bir polipeptidi kodlayan hər genin sonunda RNT dayanma kodonlarını və ya dayandırma siqnallarını kodlayan 3 üçlüdən ən azı biri var. mRNT-də onlar aşağıdakı formaya malikdirlər: UAA, UAG, UGA . Onlar yayımı dayandırırlar (sonlandırırlar).

Şərti olaraq, kodon da durğu işarələrinə aiddir AVG - lider ardıcıllığından sonra birinci. (Mühazirə 8-ə baxın) Böyük hərf kimi fəaliyyət göstərir. Bu vəziyyətdə formilmetionini (prokaryotlarda) kodlayır.

4. Birmənalılıq.

Hər üçlük yalnız bir amin turşusunu kodlayır və ya tərcümə terminatorudur.

İstisna kodondur AVG . Prokariotlarda birinci mövqedə (böyük hərf) formilmetionini, digər mövqedə isə metionini kodlayır.

5. Kompaktlıq və ya intragenik durğu işarələrinin olmaması.
Bir gen daxilində hər bir nukleotid əhəmiyyətli kodonun bir hissəsidir.

1961-ci ildə Seymur Benzer və Frensis Krik kodun üçlü təbiətini və onun yığcamlığını eksperimental olaraq sübut etdilər.

Təcrübənin mahiyyəti: "+" mutasiyası - bir nukleotidin daxil edilməsi. "-" mutasiyası - bir nukleotidin itirilməsi. Bir genin başlanğıcındakı tək bir "+" və ya "-" mutasiya bütün geni korlayır. İkiqat "+" və ya "-" mutasiya da bütün geni korlayır.

Bir genin başlanğıcındakı üçlü “+” və ya “-” mutasiya onun yalnız bir hissəsini korlayır. Dördlü “+” və ya “-” mutasiya yenidən bütün geni korlayır.

Təcrübə bunu sübut edir Kod transkripsiya edilir və genin içərisində heç bir durğu işarəsi yoxdur. Təcrübə iki bitişik faj geni üzərində aparıldı və əlavə olaraq göstərdi: genlər arasında durğu işarələrinin olması.

6. Çox yönlülük.

Genetik kod yer üzündə yaşayan bütün canlılar üçün eynidir.

1979-cu ildə Burrell açıldı ideal insan mitoxondri kodu.

Tərif:

"İdeal" kvazi-doublet kodun degenerasiya qaydasının təmin edildiyi bir genetik koddur: Əgər iki üçlükdə ilk iki nukleotid üst-üstə düşürsə və üçüncü nukleotidlər eyni sinfə aiddir (hər ikisi purindir və ya hər ikisi pirimidindir) , sonra bu üçlüklər eyni amin turşusunu kodlayır.

Universal kodda bu qaydadan iki istisna var. Universalda ideal koddan hər iki sapma əsas məqamlara aiddir: protein sintezinin başlanğıcı və sonu:

Genetik kod, bir nuklein turşusu molekulunda nukleotidlərin ardıcıllığından istifadə edərək, bir protein molekulunda amin turşularının ardıcıllığını kodlaşdırmağın bir yoludur. Genetik kodun xüsusiyyətləri bu kodlaşdırmanın xüsusiyyətlərindən irəli gəlir.

Hər bir zülal amin turşusu ardıcıl üç nuklein turşusu nukleotidinə uyğun gəlir - üçlü, və ya kodon. Hər bir nukleotid dörd azotlu əsasdan birini ehtiva edə bilər. RNT-də bunlar adenin (A), urasil (U), guanin (G), sitozin (C). Azotlu əsasları (bu halda onları ehtiva edən nukleotidləri) müxtəlif yollarla birləşdirərək, çoxlu müxtəlif üçlülər əldə edə bilərsiniz: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC və s. Mümkün birləşmələrin ümumi sayı 64, yəni 43-dür.

Canlı orqanizmlərin zülallarında təxminən 20 amin turşusu var. Təbiət hər bir amin turşusunu üç ilə deyil, iki nukleotidlə kodlamağı "planlasaydı", onda bu cür cütlərin müxtəlifliyi kifayət etməzdi, çünki onlardan yalnız 16-sı olardı, yəni. 42.

Beləliklə, genetik kodun əsas xüsusiyyəti onun üçlülüyüdür. Hər bir amin turşusu üçlü nukleotidlə kodlanır.

Bioloji molekullarda istifadə olunan amin turşularından əhəmiyyətli dərəcədə daha çox mümkün fərqli üçlülər olduğu üçün canlı təbiətdə aşağıdakı xüsusiyyət həyata keçirilmişdir: artıqlıq genetik kod. Bir çox amin turşuları bir kodonla deyil, bir neçə kodla kodlanmağa başladı. Məsələn, amin turşusu glisin dörd müxtəlif kodonla kodlanır: GGU, GGC, GGA, GGG. Artıqlıq da deyilir degenerasiya.

Amin turşuları və kodonlar arasındakı uyğunluq cədvəllərdə göstərilmişdir. Məsələn, bunlar:

Nukleotidlərə münasibətdə genetik kod aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir: birmənalılıq(və ya spesifiklik): hər kodon yalnız bir amin turşusuna uyğundur. Məsələn, GGU kodonu yalnız qlisini kodlaya bilir, başqa amin turşusu yoxdur.

Yenə. Artıqlıq o deməkdir ki, bir neçə üçlü eyni amin turşusunu kodlaya bilir. Spesifiklik - hər bir xüsusi kodon yalnız bir amin turşusunu kodlaya bilər.

Genetik kodda xüsusi durğu işarələri yoxdur (polipeptid sintezinin sonunu göstərən dayanma kodonları istisna olmaqla). Durğu işarələrinin funksiyasını üçlüklər özləri yerinə yetirirlər - birinin sonu digərinin növbəti başlayacağını bildirir. Bu, genetik kodun aşağıdakı iki xüsusiyyətini nəzərdə tutur: davamlılıq Və üst-üstə düşməyən. Davamlılıq bir-birindən dərhal sonra üçlülərin oxunmasına aiddir. Üst-üstə düşməmək o deməkdir ki, hər bir nukleotid yalnız bir tripletin bir hissəsi ola bilər. Beləliklə, növbəti üçlüyün birinci nukleotidi həmişə əvvəlki üçlüyün üçüncü nukleotidindən sonra gəlir. Kodon əvvəlki kodonun ikinci və ya üçüncü nukleotidindən başlaya bilməz. Başqa sözlə, kod üst-üstə düşmür.

Genetik kodun xüsusiyyəti var çox yönlülük. Yer üzündəki bütün orqanizmlər üçün eynidir ki, bu da həyatın mənşəyinin vəhdətindən xəbər verir. Bunun çox nadir istisnaları var. Məsələn, mitoxondriya və xloroplastlardakı bəzi üçlülər adi amin turşularından başqa amin turşularını kodlayırlar. Bu, həyatın başlanğıcında genetik kodun bir qədər fərqli dəyişikliklərinin olduğunu göstərə bilər.

Nəhayət, genetik kod var səs-küy toxunulmazlığı, bu, artıqlıq kimi mülkiyyətinin nəticəsidir. Bəzən DNT-də baş verən nöqtə mutasiyaları adətən bir azotlu əsasın digəri ilə əvəzlənməsi ilə nəticələnir. Bu üçlüyü dəyişir. Məsələn, AAA idi, lakin mutasiyadan sonra AAG oldu. Bununla belə, bu cür dəyişikliklər həmişə sintez edilmiş polipeptiddə amin turşusunun dəyişməsinə səbəb olmur, çünki genetik kodun artıqlıq xüsusiyyətinə görə hər iki üçlük eyni amin turşusuna uyğun ola bilər. Mutasiyaların çox vaxt zərərli olduğunu nəzərə alsaq, səs-küy toxunulmazlığının xüsusiyyəti faydalıdır.

Genetik və ya bioloji kod canlı təbiətin universal xassələrindən biridir və onun mənşəyinin birliyini sübut edir. Genetik kod nuklein turşusu nukleotidlərinin ardıcıllığından (messenger RNT və ya mRNT-nin sintez olunduğu tamamlayıcı DNT bölməsi) istifadə edərək polipeptidin amin turşularının ardıcıllığının kodlaşdırılması üsuludur.

Başqa təriflər də var.

Genetik kod- bu, hər bir amin turşusunun (canlı zülalların bir hissəsi) üç nukleotidin müəyyən bir ardıcıllığına uyğunluğudur. Genetik kod nuklein turşusu əsasları ilə protein amin turşuları arasındakı əlaqədir.

Elmi ədəbiyyatda genetik kod dedikdə onun fərdiliyini müəyyən edən orqanizmin DNT-sindəki nukleotidlərin ardıcıllığı nəzərdə tutulmur.

Bir orqanizmin və ya növün bir kodu, digərinin isə başqa bir kodu olduğunu düşünmək düzgün deyil. Genetik kod amin turşularının nukleotidlər tərəfindən necə kodlandığıdır (yəni prinsip, mexanizm); bütün canlılar üçün universaldır, bütün orqanizmlər üçün eynidir.

Buna görə də, məsələn, yalançı elmi ədəbiyyatda və filmlərdə tez-tez istifadə olunan “İnsanın genetik kodu” və ya “orqanizmin genetik kodu” demək düzgün deyil.

Bu hallarda biz adətən insanın, orqanizmin və s. genomu nəzərdə tuturuq.

Canlı orqanizmlərin müxtəlifliyi və onların həyat fəaliyyətinin xüsusiyyətləri ilk növbədə zülalların müxtəlifliyi ilə bağlıdır.

Zülalın spesifik quruluşu onun tərkibini təşkil edən müxtəlif amin turşularının sırası və miqdarı ilə müəyyən edilir. Peptidin amin turşusu ardıcıllığı bioloji koddan istifadə edərək DNT-də şifrələnir. Monomerlər dəstinin müxtəlifliyi baxımından DNT peptiddən daha primitiv molekuldur. DNT yalnız dörd nukleotidin müxtəlif növbələşməsindən ibarətdir. Bu, tədqiqatçıların DNT-ni irsiyyət materialı hesab etmələrinə uzun müddət mane olub.

Amin turşuları nukleotidlər tərəfindən necə kodlanır?

1) Nuklein turşuları (DNT və RNT) nukleotidlərdən ibarət polimerlərdir.

Hər bir nukleotid dörd azotlu əsasdan birini ehtiva edə bilər: adenin (A, en: A), guanin (G, G), sitozin (C, en: C), timin (T, en: T). RNT vəziyyətində timin urasil (U, U) ilə əvəz olunur.

Genetik kodu nəzərdən keçirərkən yalnız azotlu əsaslar nəzərə alınır.

Sonra DNT zənciri onların xətti ardıcıllığı kimi təqdim edilə bilər. Məsələn:

Bu kodu tamamlayan mRNT bölməsi aşağıdakı kimi olacaq:

2) Zülallar (polipeptidlər) amin turşularından ibarət polimerlərdir.

Canlı orqanizmlərdə polipeptidlərin qurulması üçün 20 amin turşusu istifadə olunur (daha bir neçəsi çox nadirdir). Onları təyin etmək üçün bir hərfdən də istifadə edə bilərsiniz (baxmayaraq ki, daha çox üçdən istifadə edirlər - amin turşusunun adının qısaltması).

Bir polipeptiddəki amin turşuları da peptid bağı ilə xətti bağlanır. Məsələn, fərz edək ki, zülalın aşağıdakı ardıcıllıqla amin turşuları olan bir hissəsi var (hər amin turşusu bir hərflə işarələnir):

3) Əgər vəzifə hər bir amin turşusunu nukleotidlərdən istifadə edərək kodlaşdırmaqdırsa, o zaman söhbət 4 hərfdən istifadə edərək 20 hərfin necə kodlaşdırılmasından gedir.

Bu, 20 hərfli əlifbanın hərflərini 4 hərfli əlifbanın bir neçə hərfindən ibarət sözlərlə uyğunlaşdırmaqla edilə bilər.

Bir amin turşusu bir nukleotidlə kodlanırsa, onda yalnız dörd amin turşusu kodlana bilər.

Hər bir amin turşusu RNT zəncirində iki ardıcıl nukleotidlə əlaqələndirilirsə, onda on altı amin turşusu kodlaşdırıla bilər.

Həqiqətən, dörd hərf varsa (A, U, G, C), onda onların müxtəlif cüt birləşmələrinin sayı 16 olacaq: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), ( UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[Qavrama asanlığı üçün mötərizələr istifadə olunur.] Bu o deməkdir ki, yalnız 16 müxtəlif amin turşusu belə bir kodla (iki hərfli söz) kodlaşdırıla bilər: hər birinin öz sözü (ardıcıl iki nükleotid) olacaqdır.

Riyaziyyatdan birləşmələrin sayını təyin etmək üçün düstur belə görünür: ab = n.

Burada n müxtəlif birləşmələrin sayı, a əlifbanın hərflərinin sayı (və ya say sisteminin əsası), b sözdəki hərflərin sayı (və ya rəqəmdəki rəqəmlər). Bu düsturda 4 hərfli əlifbanı və iki hərfdən ibarət sözləri əvəz etsək, 42 ​​= 16 alırıq.

Əgər hər bir amin turşusu üçün kod sözü kimi ardıcıl üç nukleotid istifadə edilərsə, o zaman 43 = 64 müxtəlif amin turşusu kodlaşdırıla bilər, çünki üçlük qruplarda alınan dörd hərfdən (məsələn, AUG, GAA, CAU) 64 fərqli kombinasiya hazırlana bilər. , GGU və s.)

d.). Bu, 20 amin turşusunu kodlaşdırmaq üçün artıq kifayətdir.

Tam olaraq genetik kodda istifadə olunan üç hərfli kod. Bir amin turşusunu kodlayan ardıcıl üç nukleotid deyilir üçlü(və ya kodon).

Hər bir amin turşusu müəyyən bir üçlü nukleotidlə əlaqələndirilir.

Bundan əlavə, üçlülərin birləşmələri artıq olan amin turşularının sayı ilə üst-üstə düşdüyü üçün bir çox amin turşuları bir neçə üçlüklə kodlanır.

Üç üçlük amin turşularının heç birini (UAA, UAG, UGA) kodlamır.

Onlar yayımın bitdiyini göstərir və çağırılır kodonları dayandırın(və ya cəfəng kodonlar).

AUG üçlüyü təkcə amin turşusu metionini deyil, həm də tərcüməni başlatır (başlanğıc kodonu rolunu oynayır).

Aşağıda nukleotid üçlüyü ilə amin turşularının uyğunluğu cədvəlləri verilmişdir.

Birinci cədvəldən istifadə edərək, verilən üçlükdən müvafiq amin turşusunu təyin etmək rahatdır. İkincisi üçün - müəyyən bir amin turşusu üçün, ona uyğun olan üçlülər.

Genetik kodun həyata keçirilməsi nümunəsini nəzərdən keçirək. Aşağıdakı məzmunu olan bir mRNT olsun:

Nukleotid ardıcıllığını üçlüyə bölək:

Gəlin hər üçlüyü onun kodladığı polipeptidin amin turşusu ilə əlaqələndirək:

Metionin - Aspartik turşu - Serin - Treonin - Triptofan - Leucine - Leucine - Lizin - Asparagin - Glutamine

Sonuncu üçlük dayanma kodonudur.

Genetik kodun xüsusiyyətləri

Genetik kodun xüsusiyyətləri əsasən amin turşularının kodlaşdırılmasının nəticəsidir.

Birinci və aşkar xüsusiyyətdir üçlülük.

Bu, kod vahidinin üç nukleotidin ardıcıllığı olduğuna işarə edir.

Genetik kodun mühüm xüsusiyyəti onun olmasıdır üst-üstə düşməyən. Bir tripletə daxil olan nukleotid digərinə daxil edilə bilməz.

Yəni, AGUGAA ardıcıllığı yalnız AGU-GAA kimi oxuna bilər, lakin məsələn, belə deyil: AGU-GUG-GAA. Yəni, bir GU cütü bir üçlüyə daxil olarsa, o, artıq digərinin komponenti ola bilməz.

Altında birmənalılıq Genetik kod hər üçlüyün yalnız bir amin turşusuna uyğun olduğunu başa düşür.

Məsələn, AGU üçlüyü amin turşusu serinini kodlayır, başqa heç nə.

Genetik kod

Bu üçlük unikal olaraq yalnız bir amin turşusuna uyğundur.

Digər tərəfdən, bir amin turşusuna bir neçə üçlü uyğun gələ bilər. Məsələn, eyni serin, AGU-dan əlavə, AGC kodonuna uyğundur. Bu əmlak adlanır degenerasiya genetik kod.

Degenerasiya bir çox mutasiyaların zərərsiz qalmasına imkan verir, çünki tez-tez DNT-də bir nukleotidin dəyişdirilməsi tripletin dəyərinin dəyişməsinə səbəb olmur. Amin turşularının üçlülərə uyğunluğu cədvəlinə diqqətlə baxsanız, görə bilərsiniz ki, əgər bir amin turşusu bir neçə üçlüklə kodlaşdırılıbsa, onlar çox vaxt sonuncu nukleotiddə fərqlənirlər, yəni hər hansı bir şey ola bilər.

Genetik kodun bəzi digər xüsusiyyətləri də qeyd olunur (davamlılıq, səs-küy toxunulmazlığı, universallıq və s.).

Bitkilərin yaşayış şəraitinə uyğunlaşması kimi davamlılıq. Bitkilərin əlverişsiz amillərin təsirinə əsas reaksiyaları.

Bitki müqaviməti ekstremal ekoloji amillərin (torpaq və hava quraqlığı) təsirlərinə tab gətirmək qabiliyyətidir.

Genetik kodun unikallığı onda özünü göstərir ki

Bu xüsusiyyət təkamül prosesi zamanı inkişaf etdirildi və genetik olaraq sabitləşdi. Şəraiti əlverişsiz olan ərazilərdə quraqlığa davamlı mədəni bitkilərin sabit dekorativ formaları və yerli sortları formalaşmışdır. Bitkilərə xas olan müəyyən bir müqavimət səviyyəsi yalnız ekstremal ekoloji amillərin təsiri altında aşkar edilir.

Belə bir amilin meydana çıxması nəticəsində qıcıqlanma mərhələsi başlayır - bir sıra fizioloji parametrlərin normadan kəskin sapması və onların tez normala qayıtması. Sonra metabolik sürətdə dəyişiklik və hüceyrədaxili strukturların zədələnməsi var. Eyni zamanda, bütün sintetik olanlar sıxışdırılır, bütün hidrolitiklər aktivləşir və bədənin ümumi enerji təchizatı azalır. Faktorun təsiri həddi keçməzsə, uyğunlaşma mərhələsi başlayır.

Uyğunlaşmış bitki ekstremal faktora təkrar və ya artan məruz qalmaya daha az reaksiya verir. Orqanizm səviyyəsində uyğunlaşma mexanizmlərinə orqanlar arasında qarşılıqlı əlaqə əlavə olunur. Bitki vasitəsilə su axınlarının, mineral və üzvi birləşmələrin hərəkətinin zəifləməsi orqanlar arasında rəqabəti gücləndirir və onların böyüməsi dayanır.

Bitkilərdə biostabillik müəyyən edilmişdir. bitkilərin hələ də canlı toxum əmələ gətirdiyi ekstremal amilin maksimum dəyəri. Aqronomik sabitlik məhsuldarlığın azalması dərəcəsi ilə müəyyən edilir. Bitkilər xüsusi bir ekstremal faktora qarşı müqaviməti ilə xarakterizə olunur - qışlama, qaza davamlı, duza davamlı, quraqlığa davamlıdır.

Yumru qurdların növü, yastı qurdlardan fərqli olaraq, bədən divarı ilə daxili orqanlar arasındakı boşluqları dolduran parenximanın məhv edilməsi nəticəsində əmələ gələn ilkin bədən boşluğuna - şizokoelə malikdir - onun funksiyası nəqliyyatdır.

Homeostazı qoruyur. Bədən forması dəyirmi diametrdədir. İntequment kəsiklidir. Əzələlər uzununa əzələlərin bir təbəqəsi ilə təmsil olunur. Bağırsaq keçir və 3 hissədən ibarətdir: ön, orta və arxa. Ağız açılışı bədənin ön ucunun ventral səthində yerləşir. Farenksin xarakterik üçbucaqlı lümeni var. Boşalma sistemi protonefridiya və ya xüsusi dəri bezləri - hipodermal bezlər ilə təmsil olunur. Əksər növlər ikievlidir və yalnız cinsi yolla çoxalır.

İnkişaf birbaşa, daha az tez-tez metamorfozla olur. Bədənin sabit hüceyrə tərkibinə malikdirlər və bərpa etmək qabiliyyəti yoxdur. Ön bağırsaq ağız boşluğundan, farenksdən və yemək borusundan ibarətdir.

Onların orta və ya arxa hissəsi yoxdur. İfrazat sistemi hipodermisin 1-2 nəhəng hüceyrəsindən ibarətdir. Uzunlamasına ifrazat kanalları hipodermisin yan silsilələrində yerləşir.

Genetik kodun xüsusiyyətləri. Üçlü kodun sübutu. Kodonların dekodlanması. Kodonları dayandırın. Genetik supressiya anlayışı.

Genin zülalın ilkin strukturunda məlumatı şifrələməsi fikri F.

Crick, onun ardıcıllıq fərziyyəsində, buna görə gen elementlərinin ardıcıllığı polipeptid zəncirindəki amin turşusu qalıqlarının ardıcıllığını təyin edir. Ardıcıllıq fərziyyəsinin etibarlılığı genin və onun kodlaşdırdığı polipeptidin strukturlarının kolinearlığı ilə sübut edilir. 1953-cü ildə ən əhəmiyyətli inkişaf nəzərə alındı ​​ki. Kod çox güman ki, üçlüdür.

; DNT əsas cütləri: A-T, T-A, G-C, C-G - hər bir cüt bir amin turşusuna uyğun gələrsə, yalnız 4 amin turşusunu kodlaya bilər. Bildiyiniz kimi, zülalların tərkibində 20 əsas amin turşusu var. Hər bir amin turşusunun 2 əsas cütü olduğunu fərz etsək, onda 16 amin turşusu (4*4) kodlaşdırıla bilər - bu yenə də kifayət deyil.

Əgər kod üçlüdürsə, onda 4 əsas cütdən 64 kodon (4*4*4) hazırlana bilər ki, bu da 20 amin turşusunu kodlaşdırmaq üçün kifayətdir. Crick və onun həmkarları kodun üçlü olduğunu güman edirdilər; Bir gen daxilindəki kod sabit bir nöqtədən bir istiqamətdə oxunur. 1961-ci ilin yayında Kirenberq və Mattei ilk kodonun dekodlanması haqqında məlumat verdilər və hüceyrəsiz zülal sintezi sistemində kodonların tərkibini qurmaq üçün bir üsul təklif etdilər.

Beləliklə, fenilalanin üçün kodon mRNT-də UUU kimi transkripsiya edilmişdir. Bundan əlavə, 1965-ci ildə Korana, Nirenberg və Leder tərəfindən hazırlanmış metodların tətbiqi nəticəsində.

müasir formada kod lüğəti tərtib edilmişdir. Beləliklə, T4 faqlarında əsasların itirilməsi və ya əlavə edilməsi nəticəsində yaranan mutasiyaların baş verməsi kodun üçlü təbiətinin sübutu idi (1 xassə). Kodu “oxuyan” zaman kadr dəyişikliyinə səbəb olan bu silinmələr və əlavələr yalnız kodun düzgünlüyünü bərpa etməklə aradan qaldırıldı, bu da mutantların yaranmasının qarşısını aldı; Bu təcrübələr də göstərdi ki, üçlüklər üst-üstə düşmür, yəni hər bir baza yalnız bir üçlüyə (xassəyə 2) aid ola bilər.

Əksər amin turşularının bir neçə kodonu var. Amin turşularının sayının kodonların sayından az olduğu bir kod degenerasiya adlanır (3-cü xüsusiyyət), yəni.

e. verilmiş bir amin turşusu birdən çox üçlüklə kodlana bilər. Bundan əlavə, üç kodon ümumiyyətlə heç bir amin turşusunu (“cəfəngiyyat kodonları”) kodlamır və “dayanma siqnalı” rolunu oynayır. Dayanma kodonu DNT-nin funksional vahidinin, sistronun son nöqtəsidir. Stop kodonları bütün növlərdə eynidir və UAA, UAG, UGA kimi təmsil olunur. Kodun diqqətəlayiq xüsusiyyəti onun universal olmasıdır (xüsusiyyət 4).

Bütün canlı orqanizmlərdə eyni üçlüklər eyni amin turşularını kodlayır.

Üç növ mutant kodon terminatorunun mövcudluğu və onların yatırılması E. coli və mayada nümayiş etdirilmişdir. Müxtəlif genlərin cəfəng allellərini “təfsir edən” supressor genlərin kəşfi genetik kodun tərcüməsinin dəyişə biləcəyini göstərir.

tRNT-lərin antikodonuna təsir edən mutasiyalar onların kodon spesifikliyini dəyişir və tərcümə səviyyəsində mutasiyaların yatırılması imkanını yaradır. Tərcümə səviyyəsində supressiya müəyyən ribosomal zülalları kodlayan genlərdəki mutasiyalar səbəbindən baş verə bilər. Bu mutasiyalar nəticəsində ribosom, məsələn, mənasız kodonları oxuyarkən “səhv edir” və bəzi mutant olmayan tRNT-lərdən istifadə edərək onları “şərh edir”. Tərcümə səviyyəsində fəaliyyət göstərən genotipik supressiya ilə yanaşı, cəfəng allellərin fenotipik bastırılması da mümkündür: temperatur aşağı düşdükdə, hüceyrələr ribosomlara bağlanan aminoqlikozid antibiotiklərinə, məsələn, streptomisinə məruz qaldıqda.

22. Ali bitkilərin çoxalması: vegetativ və cinsiyyətsiz. Sporulyasiya, spor quruluşu, bərabər və heterosporlu çoxalma canlı maddənin bir xüsusiyyəti kimi, yəni fərdin öz növünü meydana gətirmə qabiliyyəti təkamülün erkən mərhələlərində mövcud idi.

Çoxalma formalarını 2 növə bölmək olar: aseksual və cinsi. Aseksual çoxalmanın özü germ hüceyrələrinin iştirakı olmadan, ixtisaslaşmış hüceyrələrin - sporların köməyi ilə həyata keçirilir. Onlar cinsiyyətsiz çoxalma orqanlarında - mitoz bölünmə nəticəsində sporangiyada əmələ gəlir.

Cücərmə zamanı spora çoxalma və yayılma funksiyasını itirmiş toxum bitkilərinin sporları istisna olmaqla, anaya bənzər yeni fərd törədir. Sporlar reduksiya bölünməsi ilə də əmələ gələ bilər, təkhüceyrəli sporlar çölə tökülür.

Bitkilərin vegetativ (tumurcuq hissəsi, yarpaq, kök) və ya birhüceyrəli yosunların yarıya bölünməsi ilə çoxalmasına vegetativ (ampul, şlamlar) deyilir.

Cinsi çoxalma xüsusi cinsi hüceyrələr - gametlər tərəfindən həyata keçirilir.

Gametes meyoz nəticəsində əmələ gəlir, qadın və kişi var. Onların birləşməsi nəticəsində sonradan yeni bir orqanizm inkişaf edən bir ziqot meydana gəlir.

Bitkilər gamet tiplərinə görə fərqlənirlər. Bəzi birhüceyrəli orqanizmlərdə müəyyən vaxtlarda gamet kimi fəaliyyət göstərir. Müxtəlif cinslərin orqanizmləri (qametalar) birləşir - bu cinsi proses deyilir holoqamiya.Əgər kişi və qadın gametləri morfoloji cəhətdən oxşar və hərəkətlidirsə, bunlar izoqametlerdir.

Və cinsi proses - izoqam. Qadın gametləri kişilərdən bir qədər böyük və daha az hərəkətlidirsə, bunlar heteroqametlərdir və proses heteroqamiyadır. Ooqamiya - qadın gametləri çox böyük və hərəkətsiz, kişi cinsi hüceyrələr kiçik və hərəkətlidir.

12345678910Sonrakı ⇒

Genetik kod - DNT üçlüyü və protein amin turşuları arasında yazışma

Zülalların strukturunu mRNT və DNT nukleotidlərinin xətti ardıcıllığında kodlaşdırma ehtiyacı tərcümə zamanı aşağıdakılarla diktə olunur:

• mRNT matrisində monomerlərin sayı ilə məhsul - sintez edilmiş zülal arasında uyğunluq yoxdur;
• RNT və protein monomerləri arasında struktur oxşarlığı yoxdur.

Bu, matris və məhsul arasında tamamlayıcı qarşılıqlı əlaqəni aradan qaldırır - yeni DNT və RNT molekullarının qurulmasının replikasiya və transkripsiya zamanı həyata keçirildiyi prinsip.

Buradan aydın olur ki, mRNT nukleotidlərinin hansı ardıcıllığının amin turşularının müəyyən bir ardıcıllıqla zülala daxil olmasını təmin etdiyini öyrənməyə imkan verən “lüğət” olmalıdır. Bu “lüğət” genetik, bioloji, nukleotid və ya amin turşusu kodu adlanır. O, DNT və mRNT-də nukleotidlərin xüsusi ardıcıllığından istifadə edərək zülalları təşkil edən amin turşularını şifrələməyə imkan verir. Müəyyən xüsusiyyətlərlə xarakterizə olunur.

Üçlük. Kodun xassələrinin müəyyən edilməsində əsas suallardan biri zülala bir amin turşusunun daxil olmasını müəyyən etməli olan nukleotidlərin sayı məsələsi idi.

Müəyyən edilmişdir ki, amin turşusu ardıcıllığının şifrələməsindəki kodlaşdırma elementləri həqiqətən də üçlü nukleotidlər və ya üçəmlər, olanlar adlanırdı "kodonlar".

Kodonların mənası.

Müəyyən etmək mümkün oldu ki, 64 kodondan amin turşularının sintez edilmiş polipeptid zəncirinə daxil olması 61 üçlüyü kodlaşdırır, qalan 3-ü - UAA, UAG, UGA - amin turşularının zülalın tərkibinə daxil olmasını kodlaşdırmır və əvvəlcə mənasız və ya mənasız kodonlar adlanır. Lakin sonradan göstərilmişdir ki, bu üçlüklər tərcümənin tamamlanmasından xəbər verir və buna görə də onlar terminasiya və ya stop kodonları adlanır.

mRNT-nin kodonları və 5′-dən 3′ ucuna doğru istiqamətlənmiş DNT-nin kodlaşdırıcı zəncirindəki nukleotidlərin tripletləri eyni azotlu əsas ardıcıllığına malikdir, istisna olmaqla, DNT-də mRNT üçün xarakterik olan urasil (U) əvəzinə, orada timindir (T).

Spesifiklik.

Hər bir kodon yalnız bir xüsusi amin turşusuna uyğundur. Bu mənada, genetik kod ciddi şəkildə birmənalı deyil.

Cədvəl 4-3.

Birmənalılıq genetik kodun xüsusiyyətlərindən biridir ki,...

Zülal sintez sisteminin əsas komponentləri

Qeydlər: elF( eukaryotik başlanğıc faktorları) — başlanğıc amilləri; eEF ( eukaryotik uzanma faktorları) — uzadıcı amillər; eRF ( eukaryotik reliz amilləri) dayandırıcı amillərdir.

Degenerasiya. mRNT və DNT-də 61 üçlü var, onların hər biri zülalda 20 amin turşusundan birinin daxil olmasını kodlaşdırır.

Buradan belə çıxır ki, informasiya molekullarında eyni amin turşusunun zülala daxil olması bir neçə kodonla müəyyən edilir. Bioloji kodun bu xüsusiyyəti degenerasiya adlanır.

İnsanlarda yalnız 2 amin turşusu bir kodonla kodlanır - Met və Tri, Leu, Ser və Apr isə altı kodonla, Ala, Val, Gly, Pro, Tre isə dörd kodonla kodlanır (Cədvəl).

Kodlaşdırma ardıcıllığının artıqlığı kodun ən qiymətli xüsusiyyətidir, çünki o, məlumat axınının sabitliyini xarici və daxili mühitin mənfi təsirlərinə qarşı artırır. Zülalın tərkibinə daxil ediləcək amin turşusunun təbiətini təyin edərkən, kodondakı üçüncü nukleotid ilk ikisi qədər vacib deyil. Cədvəldən göründüyü kimi. 4-4, bir çox amin turşuları üçün kodonun üçüncü mövqeyində bir nukleotidin dəyişdirilməsi onun mənasına təsir göstərmir.

İnformasiya qeydinin xəttiliyi.

Tərcümə zamanı mRNT kodonları sabit başlanğıc nöqtəsindən ardıcıl olaraq “oxunur” və üst-üstə düşmür. Məlumat qeydində bir kodonun sonunu və digərinin başlanğıcını göstərən siqnallar yoxdur. AUG kodonu başlanğıc kodonudur və həm başlanğıcda, həm də mRNT-nin digər hissələrində Met kimi oxunur. Ondan sonra gələn üçlüklər, polipeptid zəncirinin sintezi tamamlanan dayanma kodonuna qədər heç bir boşluq olmadan ardıcıl oxunur.

Çox yönlülük.

Son vaxtlara qədər kodun tamamilə universal olduğuna inanılırdı, yəni. kod sözlərinin mənası bütün öyrənilən orqanizmlər üçün eynidir: viruslar, bakteriyalar, bitkilər, suda-quruda yaşayanlar, məməlilər, o cümlədən insanlar.

Lakin sonradan bir istisna məlum oldu ki, mitoxondrial mRNT-də nüvə mənşəli mRNT-dən fərqli məna daşıyan 4 üçlü var; Beləliklə, mitoxondrial mRNT-də üçlü UGA Tri-ni, AUA Met-i, ACA və AGG isə əlavə dayanma kodonları kimi oxunur.

Gen və məhsulun kolinearlığı.

Prokariotlarda bir genin kodon ardıcıllığı ilə zülal məhsulundakı amin turşusu ardıcıllığı arasında xətti uyğunluq aşkar edilmişdir və ya, necə deyərlər, gen ilə məhsul arasında kolinearlıq mövcuddur.

Cədvəl 4-4.

Genetik kod

Qeydlər: U - urasil; C - sitozin; A - adenin; G - guanin; *— xitam kodonu.

Eukariotlarda, zülaldakı amin turşusu ardıcıllığı ilə eyni olan bir gendəki əsas ardıcıllıqlar nitronlar tərəfindən kəsilir.

Buna görə də, eukaryotik hüceyrələrdə zülalın amin turşusu ardıcıllığı intronların transkripsiyadan sonrakı çıxarılmasından sonra gendə və ya yetkin mRNT-də ekzonların ardıcıllığı ilə üst-üstə düşür.

Rusiya Federasiyası Təhsil və Elm Nazirliyi Federal Təhsil Agentliyi

"İ.İ. Polzunov adına Altay Dövlət Texniki Universiteti" ali peşə təhsili dövlət təhsil müəssisəsi

Təbiət Elmləri və Sistem Analizi Bölməsi

"Genetik kod" mövzusunda referat

1. Genetik kod anlayışı

3. Genetik məlumat

İstinadlar

1. Genetik kod anlayışı

Genetik kod canlı orqanizmlər üçün xarakterik olan nukleotidlərin ardıcıllığı şəklində nuklein turşusu molekullarında irsi məlumatların qeyd edilməsi üçün vahid sistemdir. Hər bir nukleotid onun tərkibinə daxil olan azotlu əsasın adı ilə başlayan böyük hərflə təyin olunur: - A (A) adenin; - G (G) guanin; - C (C) sitozin; - T (T) timin (DNT-də) və ya U (U) urasil (mRNT-də).

Hüceyrədə genetik kodun həyata keçirilməsi iki mərhələdə baş verir: transkripsiya və tərcümə.

Onlardan birincisi nüvədə baş verir; DNT-nin müvafiq bölmələrində mRNT molekullarının sintezindən ibarətdir. Bu halda, DNT nukleotid ardıcıllığı RNT nukleotid ardıcıllığına "yenidən yazılır". İkinci mərhələ sitoplazmada, ribosomlarda baş verir; bu halda mRNT-nin nukleotidlərinin ardıcıllığı zülaldakı amin turşularının ardıcıllığına çevrilir: bu mərhələ transfer RNT (tRNT) və müvafiq fermentlərin iştirakı ilə baş verir.

2. Genetik kodun xüsusiyyətləri

1. Üçlük

Hər bir amin turşusu 3 nukleotid ardıcıllığı ilə kodlanır.

Üçlük və ya kodon bir amin turşusunu kodlayan üç nukleotidin ardıcıllığıdır.

Kod monoplet ola bilməz, çünki 4 (DNT-də müxtəlif nukleotidlərin sayı) 20-dən azdır. Kod dublet ola bilməz, çünki 16 (2-nin 4 nukleotidinin birləşmələrinin və permutasiyalarının sayı) 20-dən azdır. Kod üçlü ola bilər, çünki 64 (4-dən 3-ə qədər birləşmələrin və permutasiyaların sayı) 20-dən çoxdur.

2. Degenerasiya.

Metionin və triptofan istisna olmaqla, bütün amin turşuları birdən çox üçlüklə kodlanır: 1 tripletin 2 amin turşusu = 2 9 amin turşusu 2 üçlü = 18 1 amin turşusu 3 üçlü = 3 5 4 üçlü amin turşusu = 6 üçlü 20 3 amin turşusu = 18 Cəmi 61 üçlü 20 amin turşusunu kodlayır.

3. Genlərarası durğu işarələrinin olması.

Gen, bir polipeptid zəncirini və ya bir tRNT, rRNA və ya sRNA molekulunu kodlayan DNT bölməsidir.

tRNT, rRNT və sRNA genləri zülalları kodlaşdırmır.

Bir polipeptidi kodlayan hər genin sonunda ən azı 3 dayanma kodonundan biri və ya dayanma siqnalı var: UAA, UAG, UGA. Yayımı dayandırırlar.

Şərti olaraq, lider ardıcıllığından sonra birinci olan AUG kodonu da durğu işarələrinə aiddir. Baş hərf kimi fəaliyyət göstərir. Bu vəziyyətdə formilmetionini (prokaryotlarda) kodlayır.

4. Birmənalılıq.

Hər üçlük yalnız bir amin turşusunu kodlayır və ya tərcümə terminatorudur.

İstisna AUG kodonudur. Prokariotlarda birinci mövqedə (böyük hərf) formilmetionini, digər mövqedə isə metionini kodlayır.

5. Kompaktlıq və ya intragenik durğu işarələrinin olmaması.

Bir gen daxilində hər bir nukleotid əhəmiyyətli kodonun bir hissəsidir.

1961-ci ildə Seymur Benzer və Frensis Krik kodun üçlü xarakterini və onun yığcamlığını eksperimental olaraq sübut etdilər.

Təcrübənin mahiyyəti: "+" mutasiyası - bir nukleotidin daxil edilməsi. "-" mutasiyası - bir nukleotidin itirilməsi. Bir genin başlanğıcındakı tək bir "+" və ya "-" mutasiya bütün geni korlayır. İkiqat "+" və ya "-" mutasiya da bütün geni korlayır. Bir genin başlanğıcındakı üçlü “+” və ya “-” mutasiya onun yalnız bir hissəsini korlayır. Dördlü “+” və ya “-” mutasiya yenidən bütün geni korlayır.

Təcrübə sübut edir ki, kod üçlüdür və genin daxilində heç bir durğu işarəsi yoxdur. Təcrübə iki bitişik faj geni üzərində aparıldı və bundan əlavə, genlər arasında durğu işarələrinin olduğunu göstərdi.

3. Genetik məlumat

Genetik məlumat, əcdadlardan alınan və genetik kod şəklində irsi strukturlara daxil edilmiş bir orqanizmin xüsusiyyətlərinin proqramıdır.

Güman edilir ki, genetik məlumatın formalaşması aşağıdakı sxem üzrə gedirdi: geokimyəvi proseslər - mineral əmələ gəlmə - təkamül kataliz (avtokataliz).

Ola bilsin ki, ilk primitiv genlər mikrokristal gil kristalları olub və hər bir yeni gil təbəqəsi əvvəlkinin struktur xüsusiyyətlərinə uyğun tikilir, sanki ondan struktur haqqında məlumat alır.

Genetik məlumatın həyata keçirilməsi üç RNT-dən istifadə edərək protein molekullarının sintezi prosesində baş verir: messenger RNT (mRNA), nəqliyyat RNT (tRNA) və ribosomal RNT (rRNA). İnformasiyanın ötürülməsi prosesi baş verir: - birbaşa əlaqə kanalı ilə: DNT - RNT - zülal; və - əks əlaqə kanalı vasitəsilə: ətraf mühit - protein - DNT.

Canlı orqanizmlər məlumatı qəbul etmək, saxlamaq və ötürmək qabiliyyətinə malikdirlər. Üstəlik, canlı orqanizmlər özləri və ətrafdakı dünya haqqında alınan məlumatlardan mümkün qədər səmərəli istifadə etmək istəyinə malikdirlər. Canlı orqanizmin mövcudluğu, inkişafı və çoxalması üçün zəruri olan genlərdə yerləşmiş irsi məlumatlar hər bir fərddən onun nəslinə ötürülür. Bu məlumat orqanizmin inkişaf istiqamətini müəyyən edir və onun ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsi prosesində onun fərdinə reaksiyası təhrif oluna bilər və bununla da nəslin inkişafının təkamülü təmin edilir. Canlı orqanizmin təkamülü prosesində yeni məlumatlar yaranır və yadda qalır, o cümlədən onun üçün informasiyanın dəyəri artır.

Müəyyən ekoloji şəraitdə irsi məlumatın həyata keçirilməsi zamanı müəyyən bir bioloji növün orqanizmlərinin fenotipi formalaşır.

Genetik məlumat orqanizmin morfoloji quruluşunu, böyüməsini, inkişafını, maddələr mübadiləsini, psixi tərkibini, xəstəliklərə meylini və genetik qüsurlarını müəyyən edir.

Bir çox elm adamları canlıların formalaşmasında və təkamülündə informasiyanın rolunu haqlı olaraq vurğulayaraq, bu halı həyatın əsas meyarlarından biri kimi qeyd etmişlər. Beləliklə, V.I. Karaqodin hesab edir: "Yaşamaq, uyğun ekoloji şəraitdə bu məlumatın təkrar istehsalını təmin edən məlumatın və onun kodlaşdırdığı strukturların mövcudluğu formasıdır." İnformasiya ilə həyat arasındakı əlaqəni də A.A. Lyapunov: "Həyat davamlı reaksiyalar inkişaf etdirmək üçün fərdi molekulların vəziyyətləri tərəfindən kodlanan məlumatlardan istifadə edən yüksək nizamlı bir maddə vəziyyətidir." Məşhur astrofizikimiz N.S. Kardaşev həyatın informasiya komponentini də vurğulayır: “Həyat ilk növbədə ətraf mühit və öz quruluşu haqqında ən sadə məlumatları yadda saxlamağa və istifadə etməyə qadir olan, özünü qorumaq üçün istifadə etdikləri xüsusi növ molekulların sintezi imkanları sayəsində yaranır. , çoxalma və bizim üçün xüsusilə vacib olan daha çox məlumat əldə etmək üçün." Ekoloq S.S. “Ölümsüzlük fizikası” kitabında canlı orqanizmlərin bu məlumatı qorumaq və ötürmək qabiliyyətinə diqqət çəkir. Chetverikov populyasiya genetikası haqqında, burada seçilməyə məruz qalan fərdi xüsusiyyətlər və fərdlər deyil, bütün populyasiyanın genotipi olduğu, lakin fərdi fərdlərin fenotipik xüsusiyyətləri vasitəsilə həyata keçirildiyi göstərilmişdir. Bu, faydalı dəyişikliklərin bütün əhaliyə yayılmasına səbəb olur. Beləliklə, təkamül mexanizmi həm genetik səviyyədə təsadüfi mutasiyalar vasitəsilə, həm də mutasiya əlamətlərinin ətraf mühitə uyğunlaşmasını müəyyən edən, ən həyat qabiliyyətli nəsli təmin edən ən qiymətli əlamətlərin (informasiyanın dəyəri!) irsiyyət yolu ilə həyata keçirilir.

Mövsümi iqlim dəyişiklikləri, müxtəlif təbii və ya texnogen fəlakətlər bir tərəfdən populyasiyalarda genlərin təkrarlanma tezliyinin dəyişməsinə və nəticədə irsi dəyişkənliyin azalmasına səbəb olur. Bu proses bəzən genetik sürüşmə adlanır. Digər tərəfdən, müxtəlif mutasiyaların konsentrasiyasının dəyişməsinə və populyasiyada olan genotiplərin müxtəlifliyinin azalmasına, bu da seçim istiqamətində və intensivliyində dəyişikliklərə səbəb ola bilər.

4. İnsanın genetik kodunun dekodlanması

2006-cı ilin may ayında insan genomunu deşifrə etmək üçün çalışan elm adamları 1-ci xromosomun tam genetik xəritəsini dərc etdilər ki, bu da tam ardıcıllaşdırılmamış sonuncu insan xromosomu idi.

İlkin insan genetik xəritəsi 2003-cü ildə nəşr olundu və bu, İnsan Genomu Layihəsinin rəsmi tamamlanmasını qeyd etdi. Onun çərçivəsində insan genlərinin 99%-ni ehtiva edən genom fraqmentləri sıralanıb. Genin identifikasiyasının dəqiqliyi 99,99% təşkil edib. Halbuki layihə tamamlanana qədər 24 xromosomdan yalnız dördünün tam ardıcıllığı təmin edilmişdi. Məsələ burasındadır ki, xromosomlarda genlərdən başqa heç bir xüsusiyyəti kodlaşdırmayan və zülal sintezində iştirak etməyən fraqmentlər var. Bu fraqmentlərin bədənin həyatında oynadığı rol naməlum olaraq qalır, lakin getdikcə daha çox tədqiqatçı onların öyrənilməsinin ən yaxın diqqət tələb etdiyinə inanmağa meyllidir.