დნმ და რნმ ნუკლეოტიდები პურინები: ადენინი, გუანინი პირიმიდინები: ციტოზინი, თიმინი (ურაცილი)	კოდონი- ნუკლეოტიდების სამმაგი, რომელიც აკოდირებს სპეციფიკურ ამინომჟავას.
ჩანართი. 1. ამინომჟავები, რომლებიც ჩვეულებრივ გვხვდება ცილებში
სახელი	აბრევიატურა
1. ალანინი	ალა
2. არგინინი	არგ
3. ასპარაგინი	ასნ
4. ასპარტინის მჟავა	ასპ
5. ცისტეინი	Cys
6. გლუტამინის მჟავა	გლუ
7. გლუტამინი	გლნ
8. გლიცინი	გლი
9. ჰისტიდინი	მისი
10. იზოლეიცინი	ილე
11. ლეიცინი	ლეუ
12. ლიზინი	ლის
13. მეთიონინი	შეხვდა
14. ფენილალანინი	ფე
15. პროლინი	პრო
16. სერია	სერ
17. ტრეონინი	თრ
18. ტრიპტოფანი	trp
19. ტიროზინი	ტირ
20. ვალინი	ვალ

გენეტიკური კოდი, რომელსაც ასევე უწოდებენ ამინომჟავის კოდს, არის ცილაში ამინომჟავების თანმიმდევრობის შესახებ ინფორმაციის ჩაწერის სისტემა დნმ-ში ნუკლეოტიდის ნარჩენების თანმიმდევრობის გამოყენებით, რომელიც შეიცავს 4 აზოტოვანი ფუძიდან ერთ-ერთს: ადენინს (A). გუანინი (G), ციტოზინი (C) და თიმინი (T). თუმცა, ვინაიდან ორჯაჭვიანი დნმ-ის სპირალი პირდაპირ არ არის ჩართული ცილის სინთეზში, რომელიც კოდირებულია ერთ-ერთი ამ ჯაჭვით (ანუ რნმ), კოდი იწერება რნმ-ის ენაზე, რომელშიც ურაცილი (U) შედის თიმინის ნაცვლად. ამავე მიზეზით, ჩვეულებრივად უნდა ითქვას, რომ კოდი არის ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა და არა ბაზის წყვილები.

გენეტიკური კოდი წარმოდგენილია გარკვეული კოდის სიტყვებით - კოდონებით.

პირველი კოდი სიტყვა გაშიფრეს ნირენბერგმა და მატეიმ 1961 წელს. მათ მიიღეს ექსტრაქტი E. coli-დან, რომელიც შეიცავს რიბოზომებს და ცილის სინთეზისთვის აუცილებელ სხვა ფაქტორებს. შედეგი იყო უჯრედებისგან თავისუფალი სისტემა ცილის სინთეზისთვის, რომელსაც შეეძლო ამინომჟავებისგან ცილის შეკრება, თუ გარემოში საჭირო mRNA დაემატებოდა. მხოლოდ ურაცილისგან შემდგარი სინთეზური რნმ-ის დამატებით გარემოში, მათ აღმოაჩინეს, რომ წარმოიქმნა ცილა, რომელიც შედგება მხოლოდ ფენილალანინისგან (პოლიფენილალანინი). ასე რომ, აღმოჩნდა, რომ UUU ნუკლეოტიდების (კოდონის) სამეული შეესაბამება ფენილალანინს. მომდევნო 5-6 წლის განმავლობაში განისაზღვრა გენეტიკური კოდის ყველა კოდონი.

გენეტიკური კოდი არის ერთგვარი ლექსიკონი, რომელიც თარგმნის ოთხი ნუკლეოტიდით დაწერილ ტექსტს 20 ამინომჟავით დაწერილ ცილოვან ტექსტად. ცილაში ნაპოვნი დანარჩენი ამინომჟავები არის 20 ამინომჟავიდან ერთ-ერთის მოდიფიკაცია.

გენეტიკური კოდის თვისებები

გენეტიკურ კოდს აქვს შემდეგი თვისებები.

1. სამმაგითითოეული ამინომჟავა შეესაბამება სამმაგ ნუკლეოტიდს. ადვილია გამოთვალოთ, რომ არის 4 3 = 64 კოდონი. აქედან 61 სემანტიკურია, 3 კი უაზრო (დამთავრებული, გაჩერების კოდონები).
2. უწყვეტობა(ნუკლეოტიდებს შორის არ არის გამყოფი სიმბოლოები) - ინტრაგენური პუნქტუაციის ნიშნების არარსებობა;

   გენში თითოეული ნუკლეოტიდი მნიშვნელოვანი კოდონის ნაწილია. 1961 წელს სეიმურ ბენცერმა და ფრენსის კრიკმა ექსპერიმენტულად დაამტკიცეს სამმაგი კოდი და მისი უწყვეტობა (კომპაქტურობა) [ჩვენება]

   

   ექსპერიმენტის არსი: „+“ მუტაცია - ერთი ნუკლეოტიდის შეყვანა. "-" მუტაცია - ერთი ნუკლეოტიდის დაკარგვა.

   ერთი მუტაცია ("+" ან "-") გენის დასაწყისში ან ორმაგი მუტაცია ("+" ან "-") აფუჭებს მთელ გენს.

   სამმაგი მუტაცია ("+" ან "-") გენის დასაწყისში აფუჭებს გენის მხოლოდ ნაწილს.

   ოთხმაგი "+" ან "-" მუტაცია კვლავ აფუჭებს მთელ გენს.

   ექსპერიმენტი ჩატარდა ორ მიმდებარე ფაგის გენზე და აჩვენა რომ

   1. კოდი სამმაგია და გენის შიგნით არ არის სასვენი ნიშნები
   2. გენებს შორის არის სასვენი ნიშნები
3. ინტერგენური სასვენი ნიშნების არსებობა- ინიციატორი კოდონების სამეულებს შორის (ისინი იწყებენ ცილის ბიოსინთეზს), კოდონებს - ტერმინატორებს შორის (მიუთითებს ცილის ბიოსინთეზის დასასრულს);

   პირობითად, AUG კოდონიც ეკუთვნის სასვენ ნიშნებს - პირველი ლიდერის მიმდევრობის შემდეგ. იგი ასრულებს დიდი ასოს ფუნქციას. ამ თანამდებობაზე ის კოდებს ფორმილმეთიონინს (პროკარიოტებში).

   პოლიპეპტიდის მაკოდირებელი თითოეული გენის ბოლოს არის მინიმუმ ერთი 3 ტერმინალური კოდონიდან ან გაჩერების სიგნალებიდან: UAA, UAG, UGA. მაუწყებლობას წყვეტენ.

4. კოლინარულობა- mRNA კოდონებისა და ამინომჟავების წრფივი თანმიმდევრობის შესაბამისობა ცილაში.
5. სპეციფიკა- თითოეული ამინომჟავა შეესაბამება მხოლოდ გარკვეულ კოდონებს, რომლებიც არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა ამინომჟავისთვის.
6. ცალმხრივი- კოდონები იკითხება ერთი მიმართულებით - პირველი ნუკლეოტიდიდან მეორეზე
7. დეგენერაცია, ან ჭარბი რაოდენობა, - რამდენიმე ტრიპლეტს შეუძლია დაშიფროს ერთი ამინომჟავა (ამინომჟავები - 20, შესაძლო ტრიპლეტები - 64, მათგან 61 სემანტიკურია, ანუ საშუალოდ თითოეულ ამინომჟავას დაახლოებით 3 კოდონი შეესაბამება); გამონაკლისი არის მეთიონინი (Met) და ტრიპტოფანი (Trp).

   კოდის გადაგვარების მიზეზი ის არის, რომ მთავარ სემანტიკური დატვირთვა ატარებს სამეულში პირველ ორ ნუკლეოტიდს, ხოლო მესამე არც ისე მნიშვნელოვანია. აქედან კოდის გადაგვარების წესი : თუ ორ კოდონს აქვს ორი იდენტური პირველი ნუკლეოტიდი და მათი მესამე ნუკლეოტიდი მიეკუთვნება იმავე კლასს (პურინი ან პირიმიდინი), მაშინ ისინი კოდირებენ იმავე ამინომჟავას.

   თუმცა, ამ იდეალური წესის ორი გამონაკლისი არსებობს. ეს არის AUA კოდონი, რომელიც უნდა შეესაბამებოდეს არა იზოლეიცინს, არამედ მეთიონინს და UGA კოდონი, რომელიც არის ტერმინატორი, ხოლო ის უნდა შეესაბამებოდეს ტრიპტოფანს. კოდის დეგენერაციას აშკარად აქვს ადაპტაციური მნიშვნელობა.

8. მრავალმხრივობა- ზემოთ ჩამოთვლილი გენეტიკური კოდის ყველა თვისება დამახასიათებელია ყველა ცოცხალი ორგანიზმისთვის.

   კოდონი	უნივერსალური კოდი	მიტოქონდრიული კოდები
   		ხერხემლიანები	უხერხემლოები	საფუარი	მცენარეები
   UGA	STOP	trp	trp	trp	STOP
   AUA	ილე	შეხვდა	შეხვდა	შეხვდა	ილე
   CUA	ლეუ	ლეუ	ლეუ	თრ	ლეუ
   აგა	არგ	STOP	სერ	არგ	არგ
   აგგ	არგ	STOP	სერ	არგ	არგ

   ბოლო დროს კოდის უნივერსალურობის პრინციპი შეირყა ბერელის მიერ 1979 წელს ადამიანის მიტოქონდრიის იდეალური კოდის აღმოჩენასთან დაკავშირებით, რომელშიც შესრულებულია კოდის გადაგვარების წესი. მიტოქონდრიულ კოდში UGA კოდონი შეესაბამება ტრიპტოფანს და AUA მეთიონინს, როგორც ამას კოდის გადაგვარების წესი მოითხოვს.

   შესაძლოა, ევოლუციის დასაწყისში ყველა უმარტივეს ორგანიზმს ჰქონდა იგივე კოდი, რაც მიტოქონდრიას, შემდეგ კი მცირე გადახრები განიცადა.

9. გადახურვის გარეშე- გენეტიკური ტექსტის თითოეული სამეული ერთმანეთისგან დამოუკიდებელია, ერთი ნუკლეოტიდი მხოლოდ ერთი სამეულის ნაწილია; ნახ. გვიჩვენებს განსხვავებას გადახურვისა და გადახურვის კოდს შორის.

   1976 წელს ფX174 ფაგის დნმ დახარისხდა. მას აქვს 5375 ნუკლეოტიდის ერთჯაჭვიანი წრიული დნმ. ცნობილია, რომ ფაგი 9 პროტეინს აკოდირებს. მათგან 6-ისთვის გამოვლინდა ერთმანეთის მიყოლებით განლაგებული გენები.

   აღმოჩნდა, რომ არის გადახურვა. E გენი მთლიანად D გენშია. მისი საწყისი კოდონი ჩნდება კითხვისას ერთი ნუკლეოტიდის ცვლის შედეგად. J გენი იწყება იქ, სადაც მთავრდება D გენი. J გენის საწყისი კოდონი გადაფარავს D გენის გაჩერების კოდონს ორი ნუკლეოტიდური ცვლის გამო. დიზაინს უწოდებენ "კითხვის ჩარჩოს ცვლას" რიგი ნუკლეოტიდების მიერ, რომლებიც არ არის სამის ჯერადი. დღემდე, გადახურვა ნაჩვენებია მხოლოდ რამდენიმე ფაგისთვის.

10. ხმაურის იმუნიტეტი- კონსერვატიული ჩანაცვლების რაოდენობის თანაფარდობა რადიკალური ჩანაცვლების რაოდენობასთან.

    ნუკლეოტიდის ჩანაცვლების მუტაციებს, რომლებიც არ იწვევს კოდირებული ამინომჟავის კლასის ცვლილებას, ეწოდება კონსერვატიული. ნუკლეოტიდის ჩანაცვლების მუტაციებს, რომლებიც იწვევს კოდირებული ამინომჟავის კლასის ცვლილებას, ეწოდება რადიკალური.

    ვინაიდან ერთი და იგივე ამინომჟავა შეიძლება იყოს კოდირებული სხვადასხვა ტრიპლეტებით, სამეულში ზოგიერთი ჩანაცვლება არ იწვევს კოდირებული ამინომჟავის ცვლილებას (მაგალითად, UUU -> UUC ტოვებს ფენილალანინს). ზოგიერთი ჩანაცვლება ცვლის ამინომჟავას მეორეზე იმავე კლასიდან (არაპოლარული, პოლარული, ძირითადი, მჟავე), სხვა ჩანაცვლება ასევე ცვლის ამინომჟავის კლასს.

    თითოეულ სამეულში შეიძლება 9 ერთჯერადი ჩანაცვლება, ე.ი. თქვენ შეგიძლიათ აირჩიოთ პოზიციებიდან რომელი შეცვალოთ - სამი გზით (1-ლი ან მე-2 ან მე-3), ხოლო შერჩეული ასო (ნუკლეოტიდი) შეიძლება შეიცვალოს 4-1 = 3 სხვა ასოებით (ნუკლეოტიდები). ნუკლეოტიდის შესაძლო ჩანაცვლების საერთო რაოდენობაა 61 9 = 549-ით.

    გენეტიკური კოდის ცხრილზე პირდაპირი დათვლით შეიძლება გადაამოწმოთ ეს: 23 ნუკლეოტიდის ჩანაცვლება იწვევს კოდონების - ტრანსლაციის ტერმინატორების გამოჩენას. 134 ჩანაცვლება არ ცვლის კოდირებულ ამინომჟავას. 230 ჩანაცვლება არ ცვლის კოდირებული ამინომჟავის კლასს. 162 ჩანაცვლება იწვევს ამინომჟავების კლასის ცვლილებას, ე.ი. არიან რადიკალები. მე-3 ნუკლეოტიდის 183 ჩანაცვლებიდან 7 იწვევს ტრანსლაციის ტერმინატორების გაჩენას, ხოლო 176 კონსერვატიულია. 1-ლი ნუკლეოტიდის 183 ჩანაცვლებიდან 9 იწვევს ტერმინატორების გაჩენას, 114 კონსერვატიულია და 60 რადიკალური. მე-2 ნუკლეოტიდის 183 ჩანაცვლებიდან 7 იწვევს ტერმინატორების გაჩენას, 74 კონსერვატიულია და 102 რადიკალური.

ნებისმიერ უჯრედსა და ორგანიზმში ანატომიური, მორფოლოგიური და ფუნქციური ბუნების ყველა მახასიათებელი განისაზღვრება მათში შემავალი ცილების სტრუქტურით. ორგანიზმის მემკვიდრეობითი თვისება არის გარკვეული ცილების სინთეზის უნარი. ამინომჟავები განლაგებულია პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში, რომელზედაც დამოკიდებულია ბიოლოგიური მახასიათებლები.
თითოეულ უჯრედს აქვს ნუკლეოტიდების საკუთარი თანმიმდევრობა დნმ-ის პოლინუკლეოტიდურ ჯაჭვში. ეს არის დნმ-ის გენეტიკური კოდი. მისი მეშვეობით ფიქსირდება ინფორმაცია გარკვეული ცილების სინთეზის შესახებ. იმის შესახებ, თუ რა არის გენეტიკური კოდი, მისი თვისებები და გენეტიკური ინფორმაცია აღწერილია ამ სტატიაში.

ცოტა ისტორია

იდეა იმის შესახებ, რომ შესაძლოა გენეტიკური კოდი არსებობს, ჩამოაყალიბეს ჯ. გამოვმა და ა. დაუნმა მეოცე საუკუნის შუა ხანებში. მათ აღწერეს, რომ ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა, რომელიც პასუხისმგებელია კონკრეტული ამინომჟავის სინთეზზე, შეიცავს მინიმუმ სამ ერთეულს. მოგვიანებით მათ დაამტკიცეს სამი ნუკლეოტიდის ზუსტი რაოდენობა (ეს არის გენეტიკური კოდის ერთეული), რომელსაც ეწოდა ტრიპლეტი ან კოდონი. სულ სამოცდაოთხი ნუკლეოტიდია, რადგან მჟავის მოლეკულა, სადაც არის რნმ, შედგება ოთხი სხვადასხვა ნუკლეოტიდის ნარჩენებისგან.

რა არის გენეტიკური კოდი

ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის გამო ამინომჟავების ცილოვანი თანმიმდევრობის კოდირების მეთოდი დამახასიათებელია ყველა ცოცხალი უჯრედისა და ორგანიზმისთვის. სწორედ ეს არის გენეტიკური კოდი.
დნმ-ში ოთხი ნუკლეოტიდია:

• ადენინი - A;
• გუანინი - G;
• ციტოზინი - C;
• თიმინი - თ.

ისინი ლათინურ ან (რუსულენოვან ლიტერატურაში) რუსულში დიდი ასოებით არის მითითებული.
რნმ-ს ასევე აქვს ოთხი ნუკლეოტიდი, მაგრამ ერთი მათგანი განსხვავდება დნმ-ისგან:

• ადენინი - A;
• გუანინი - G;
• ციტოზინი - C;
• ურაცილი - უ.

ყველა ნუკლეოტიდი ჯაჭვებშია და დნმ-ში მიიღება ორმაგი სპირალი, ხოლო რნმ-ში ის ერთჯერადია.
ცილები იქმნება იქ, სადაც ისინი, გარკვეული თანმიმდევრობით მდებარეობენ, განსაზღვრავენ მის ბიოლოგიურ თვისებებს.

გენეტიკური კოდის თვისებები

სამმაგი. გენეტიკური კოდის ერთეული სამი ასოსგან შედგება, ის სამმაგია. ეს ნიშნავს, რომ ოცი არსებული ამინომჟავა კოდირებულია სამი სპეციფიკური ნუკლეოტიდით, რომლებსაც კოდონები ან ტრილეტები ეწოდება. არსებობს სამოცდაოთხი კომბინაცია, რომელიც შეიძლება შეიქმნას ოთხი ნუკლეოტიდისგან. ეს რაოდენობა საკმარისზე მეტია ოცი ამინომჟავის კოდირებისთვის.
დეგენერატობა. თითოეული ამინომჟავა შეესაბამება ერთზე მეტ კოდონს, გარდა მეთიონინისა და ტრიპტოფანისა.
გაურკვევლობა. ერთი კოდონი კოდირებს ერთ ამინომჟავას. მაგალითად, ჯანმრთელი ადამიანის გენში, რომელსაც აქვს ინფორმაცია ჰემოგლობინის ბეტა სამიზნეზე, GAG და GAA ტრიპლეტი A კოდირებს ყველა, ვისაც აქვს ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემია, იცვლება ერთი ნუკლეოტიდი.
კოლინარულობა. ამინომჟავების თანმიმდევრობა ყოველთვის შეესაბამება ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობას, რომელსაც შეიცავს გენი.
გენეტიკური კოდი უწყვეტი და კომპაქტურია, რაც იმას ნიშნავს, რომ მას არ აქვს „სასვენი ნიშნები“. ანუ, გარკვეული კოდონიდან დაწყებული, მიმდინარეობს უწყვეტი კითხვა. მაგალითად, AUGGUGTSUUAAAUGUG წაიკითხება როგორც: AUG, GUG, CUU, AAU, GUG. მაგრამ არა AUG, UGG და ა.შ. ან სხვა გზით.
მრავალმხრივობა. ეს იგივეა აბსოლუტურად ყველა ხმელეთის ორგანიზმისთვის, ადამიანიდან თევზებამდე, სოკოებამდე და ბაქტერიებამდე.

მაგიდა

ყველა ხელმისაწვდომი ამინომჟავა არ არის წარმოდგენილი ცხრილში. ჰიდროქსიპროლინი, ჰიდროქსილიზინი, ფოსფოსერინი, ტიროზინის, ცისტინის და ზოგიერთი სხვა იოდო წარმოებულები არ არსებობს, რადგან ისინი წარმოადგენენ mRNA-ს მიერ კოდირებული სხვა ამინომჟავების წარმოებულებს და წარმოიქმნება ტრანსლაციის შედეგად ცილის მოდიფიკაციის შემდეგ.
გენეტიკური კოდის თვისებებიდან ცნობილია, რომ ერთ კოდონს შეუძლია ერთი ამინომჟავის კოდირება. გამონაკლისი არის გენეტიკური კოდი, რომელიც ასრულებს დამატებით ფუნქციებს და კოდებს ვალინისა და მეთიონინის მიმართ. რნმ, რომელიც დასაწყისში არის კოდონთან, ანიჭებს ტ-რნმ-ს, რომელიც ატარებს ფორმილ მეთიონს. სინთეზის დასრულების შემდეგ ის თავისთავად იშლება და თან ატარებს ფორმილ ნარჩენს, გარდაიქმნება მეთიონინის ნარჩენად. ამრიგად, ზემოთ მოყვანილი კოდონები პოლიპეპტიდების ჯაჭვის სინთეზის ინიციატორები არიან. თუ ისინი არ არიან დასაწყისში, მაშინ ისინი არ განსხვავდებიან სხვებისგან.

გენეტიკური ინფორმაცია

ეს კონცეფცია ნიშნავს თვისებების პროგრამას, რომელიც გადაცემულია წინაპრებისგან. ის მემკვიდრეობაშია ჩადებული, როგორც გენეტიკური კოდი.
პროტეინის სინთეზის დროს განხორციელებული გენეტიკური კოდი:

• ინფორმაცია და რნმ;
• რიბოსომული rRNA.

ინფორმაციის გადაცემა ხდება პირდაპირი კომუნიკაციით (დნმ-რნმ-პროტეინი) და საპირისპირო (გარემო-ცილა-დნმ).
ორგანიზმებს შეუძლიათ მისი მიღება, შენახვა, გადატანა და ყველაზე ეფექტურად გამოყენება.
მემკვიდრეობით მიღებული ინფორმაცია განსაზღვრავს ორგანიზმის განვითარებას. მაგრამ გარემოსთან ურთიერთქმედების გამო ამ უკანასკნელის რეაქცია დამახინჯებულია, რის გამოც ხდება ევოლუცია და განვითარება. ამრიგად, სხეულში იდება ახალი ინფორმაცია.

მოლეკულური ბიოლოგიის კანონების გამოთვლამ და გენეტიკური კოდის აღმოჩენამ აჩვენა გენეტიკა დარვინის თეორიასთან შერწყმის აუცილებლობაზე, რომლის საფუძველზეც გაჩნდა ევოლუციის სინთეზური თეორია - არაკლასიკური ბიოლოგია.
მემკვიდრეობას, ცვალებადობას და დარვინის ბუნებრივ გადარჩევას ავსებს გენეტიკურად განსაზღვრული სელექცია. ევოლუცია რეალიზდება გენეტიკურ დონეზე შემთხვევითი მუტაციებისა და ყველაზე ღირებული თვისებების მემკვიდრეობით, რომლებიც ყველაზე მეტად ადაპტირებულია გარემოსთან.

ადამიანის კოდის გაშიფვრა

ოთხმოცდაათიან წლებში დაიწყო ადამიანის გენომის პროექტი, რის შედეგადაც 2000-იან წლებში აღმოაჩინეს გენომის ფრაგმენტები, რომლებიც შეიცავს ადამიანის გენების 99,99%-ს. ფრაგმენტები, რომლებიც არ მონაწილეობენ ცილის სინთეზში და არ არის კოდირებული, უცნობი დარჩა. მათი როლი ჯერჯერობით უცნობია.

ქრომოსომა 1, რომელიც ბოლოს აღმოაჩინეს 2006 წელს, ყველაზე გრძელია გენომში. სამას ორმოცდაათზე მეტი დაავადება, მათ შორის კიბო, ჩნდება მასში არსებული დარღვევებისა და მუტაციების შედეგად.

ასეთი კვლევის როლი ძნელად შეიძლება გადაჭარბებული იყოს. როდესაც მათ აღმოაჩინეს რა არის გენეტიკური კოდი, გაირკვა, თუ რა შაბლონების მიხედვით ხდება განვითარება, როგორ ყალიბდება პიროვნების მორფოლოგიური სტრუქტურა, ფსიქიკა, გარკვეული დაავადებებისადმი მიდრეკილება, მეტაბოლიზმი და მანკიერებები.

ორგანიზმის მეტაბოლიზმში წამყვანი როლი ეკუთვნის ცილებს და ნუკლეინის მჟავებს.
ცილოვანი ნივთიერებები ქმნიან ყველა სასიცოცხლო უჯრედის სტრუქტურის საფუძველს, აქვთ უჩვეულოდ მაღალი რეაქტიულობა და დაჯილდოვებულია კატალიზური ფუნქციებით.
ნუკლეინის მჟავები არის უჯრედის უმნიშვნელოვანესი ორგანოს ნაწილი - ბირთვი, ასევე ციტოპლაზმა, რიბოსომები, მიტოქონდრია და ა.შ. ნუკლეინის მჟავები მნიშვნელოვან, ძირითად როლს ასრულებენ მემკვიდრეობითობის, სხეულის ცვალებადობასა და ცილების სინთეზში.

Გეგმასინთეზი ცილა ინახება უჯრედის ბირთვში და პირდაპირი სინთეზი ხდება ბირთვის გარეთ, ამიტომ აუცილებელია მიტანის სერვისიკოდირებული გეგმა ბირთვიდან სინთეზის ადგილამდე. მიწოდების ეს სერვისი ხორციელდება რნმ-ის მოლეკულებით.

პროცესი იწყება ბირთვი უჯრედები: დნმ-ის „კიბის“ ნაწილი იხსნება და იხსნება. ამის გამო, რნმ ასოები ქმნიან კავშირებს დნმ-ის ერთ-ერთი ჯაჭვის ღია დნმ ასოებთან. ფერმენტი გადასცემს რნმ-ის ასოებს ძაფში დასაკავშირებლად. ასე რომ, დნმ-ის ასოები "გადაიწერება" რნმ-ის ასოებში. ახლად წარმოქმნილი რნმ-ის ჯაჭვი გამოყოფილია და დნმ-ის „კიბე“ ისევ ტრიალებს. დნმ-დან ინფორმაციის წაკითხვის და მისი რნმ შაბლონის სინთეზის პროცესს ე.წ ტრანსკრიფცია , ხოლო სინთეზირებულ რნმ-ს ინფორმაციული ან ი-რნმ .

შემდგომი ცვლილებების შემდეგ, ამ სახის კოდირებული mRNA მზად არის. ი-რნმ გამოდის ბირთვიდანდა მიდის ცილის სინთეზის ადგილზე, სადაც ი-რნმ ასოები გაშიფრულია. i-RNA-ს სამი ასოს თითოეული ნაკრები ქმნის "ასო", რომელიც ერთ კონკრეტულ ამინომჟავას ნიშნავს.

სხვა ტიპის რნმ ეძებს ამ ამინომჟავას, იჭერს მას ფერმენტის დახმარებით და აწვდის მას ცილის სინთეზის ადგილზე. ამ რნმ-ს ეწოდება გადაცემის რნმ, ან tRNA. mRNA შეტყობინების წაკითხვისა და თარგმნისას, ამინომჟავების ჯაჭვი იზრდება. ეს ჯაჭვი უხვევს და იკეცება უნიკალურ ფორმაში, ქმნის ერთგვარ პროტეინს. ცილების დაკეცვის პროცესიც კი აღსანიშნავია: კომპიუტერის გამოყენება ყველაფრის გამოსათვლელად პარამეტრები 100 ამინომჟავისგან შემდგარი საშუალო ზომის ცილის დასაკეცს 1027 (!) წელი დასჭირდება. ხოლო ორგანიზმში 20 ამინომჟავისგან შემდგარი ჯაჭვის ფორმირებას სჭირდება არაუმეტეს ერთი წამი და ეს პროცესი მუდმივად მიმდინარეობს სხეულის ყველა უჯრედში.

გენები, გენეტიკური კოდი და მისი თვისებები.

დედამიწაზე დაახლოებით 7 მილიარდი ადამიანი ცხოვრობს. გარდა 25-30 მილიონი წყვილი იდენტური ტყუპებისა, მაშინ გენეტიკურად ყველა ადამიანი განსხვავებულია : თითოეული უნიკალურია, აქვს უნიკალური მემკვიდრეობითი მახასიათებლები, ხასიათის თვისებები, შესაძლებლობები, ტემპერამენტი.

ასეთი განსხვავებები ახსნილია განსხვავებები გენოტიპებში- ორგანიზმის გენების ნაკრები; თითოეული უნიკალურია. კონკრეტული ორგანიზმის გენეტიკური ნიშან-თვისებები განსახიერებულია პროტეინებში - შესაბამისად, ერთი ადამიანის ცილის აგებულება განსხვავდება, თუმცა საკმაოდ, მეორე ადამიანის ცილისგან.

ეს არ ნიშნავსრომ ადამიანებს არ აქვთ ზუსტად იგივე ცილები. პროტეინები, რომლებიც ასრულებენ ერთსა და იმავე ფუნქციებს, შეიძლება იყოს იგივე ან ძალიან ოდნავ განსხვავდებოდეს ერთი ან ორი ამინომჟავით ერთმანეთისგან. მაგრამ არ არსებობს ადამიანების დედამიწაზე (იდენტური ტყუპების გარდა), რომელშიც ყველა ცილა იქნებოდა იგივეა .

ინფორმაცია ცილის პირველადი სტრუქტურის შესახებდაშიფრულია, როგორც ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა დნმ-ის მოლეკულის მონაკვეთში, გენი - ორგანიზმის მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ერთეული. თითოეული დნმ-ის მოლეკულა შეიცავს ბევრ გენს. ორგანიზმის ყველა გენის მთლიანობა ქმნის მის გენოტიპი . ამრიგად,

გენი არის ორგანიზმის მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ერთეული, რომელიც შეესაბამება დნმ-ის ცალკეულ ნაწილს

მემკვიდრეობითი ინფორმაცია დაშიფრულია გამოყენებით გენეტიკური კოდი , რომელიც უნივერსალურია ყველა ორგანიზმისთვის და განსხვავდება მხოლოდ ნუკლეოტიდების მონაცვლეობით, რომლებიც ქმნიან გენებს და კოდირებენ კონკრეტული ორგანიზმების ცილებს.

გენეტიკური კოდი შედგება დნმ-ის ნუკლეოტიდების ტრიპლეტებისგან (სამები), რომლებიც გაერთიანებულია სხვადასხვა თანმიმდევრობით (AAT, HCA, ACG, THC და ა.შ.), რომელთაგან თითოეული კოდირებს სპეციფიკურ ამინომჟავას (რომელიც ჩაშენდება პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში).

რეალურად კოდი ითვლის ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა i-RNA მოლეკულაში , იმიტომ ის შლის ინფორმაციას დნმ-დან (პროცესი ტრანსკრიფციები ) და თარგმნის მას ამინომჟავების თანმიმდევრობაში სინთეზირებული ცილების მოლეკულებში (პროცესი გადაცემებს ).
mRNA-ს შემადგენლობაში შედის ნუკლეოტიდები A-C-G-U, რომელთა სამეულს ე.წ კოდონები : CHT დნმ-ის ტრიპლეტი mRNA-ზე გახდება HCA ტრიპლეტი, ხოლო AAG დნმ ტრიპლეტი გახდება UUC სამეული. ზუსტად i-RNA კოდონები ასახავს ჩანაწერში გენეტიკურ კოდს.

ამრიგად, გენეტიკური კოდი - ნუკლეინის მჟავის მოლეკულებში მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ჩაწერის ერთიანი სისტემა ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის სახით. . გენეტიკური კოდი ემყარება ანბანის გამოყენებას, რომელიც შედგება მხოლოდ ოთხი ნუკლეოტიდური ასოსგან, რომლებიც განსხვავდება აზოტოვანი ბაზებით: A, T, G, C.

გენეტიკური კოდის ძირითადი თვისებები:

1. გენეტიკური კოდი სამეული. ტრიპლეტი (კოდონი) არის სამი ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობა, რომელიც კოდირებს ერთ ამინომჟავას. ვინაიდან ცილები შეიცავს 20 ამინომჟავას, აშკარაა, რომ თითოეული მათგანი არ შეიძლება იყოს კოდირებული ერთი ნუკლეოტიდით ( ვინაიდან დნმ-ში მხოლოდ ოთხი ტიპის ნუკლეოტიდია, ამ შემთხვევაში 16 ამინომჟავა რჩება დაშიფრული). ამინომჟავების კოდირებისთვის ორი ნუკლეოტიდი ასევე არ არის საკმარისი, რადგან ამ შემთხვევაში მხოლოდ 16 ამინომჟავის დაშიფვრა შეიძლება. ეს ნიშნავს, რომ ნუკლეოტიდების უმცირესი რაოდენობა, რომელიც აკოდირებს ერთ ამინომჟავას, უნდა იყოს მინიმუმ სამი. ამ შემთხვევაში, შესაძლო ნუკლეოტიდის სამეულების რაოდენობაა 43 = 64.

2. ჭარბი რაოდენობა (დეგენერაცია)კოდი არის მისი სამმაგი ბუნების შედეგი და ნიშნავს, რომ ერთი ამინომჟავა შეიძლება დაშიფრული იყოს რამდენიმე სამეულით (რადგან არის 20 ამინომჟავა და არის 64 სამეული), გარდა მეთიონინისა და ტრიპტოფანისა, რომლებიც კოდირებულია მხოლოდ ერთით. სამეული. გარდა ამისა, ზოგიერთი ტრიპლეტი ასრულებს სპეციფიკურ ფუნქციებს: mRNA მოლეკულაში ტრიპლეტები UAA, UAG, UGA არის ტერმინალური კოდონები, ე.ი. გაჩერება-სიგნალები, რომლებიც აჩერებენ პოლიპეპტიდური ჯაჭვის სინთეზს. მეთიონინის (AUG) შესაბამისი სამეული, რომელიც დგას დნმ-ის ჯაჭვის დასაწყისში, არ აკოდირებს ამინომჟავას, მაგრამ ასრულებს კითხვის დაწყების (ამაღელვებელი) ფუნქციას.

3. გაურკვევლობა კოდი - ზედმეტობასთან ერთად, კოდს აქვს თვისება უნიკალურობა : თითოეული კოდონი ემთხვევა მხოლოდ ერთისპეციფიკური ამინომჟავა.

4. კოლინარულობა კოდი, ე.ი. ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა გენში ზუსტადშეესაბამება ცილაში ამინომჟავების თანმიმდევრობას.

5. გენეტიკური კოდი შეუსაბამო და კომპაქტური , ანუ არ შეიცავს "პუნქტუაციის ნიშანს". ეს ნიშნავს, რომ წაკითხვის პროცესი არ იძლევა სვეტების (სამეულების) გადაფარვის შესაძლებლობას და, გარკვეული კოდონიდან დაწყებული, კითხვა გრძელდება სამჯერ სამჯერ, სანამ გაჩერება- სიგნალები ( დასრულების კოდონები).

6. გენეტიკური კოდი უნივერსალური , ანუ ყველა ორგანიზმის ბირთვული გენები ერთნაირად კოდირებენ ინფორმაციას ცილების შესახებ, მიუხედავად ამ ორგანიზმების ორგანიზაციის დონისა და სისტემატური პოზიციისა.

არსებობს გენეტიკური კოდის ცხრილები გაშიფვრისთვის კოდონები i-RNA და ცილის მოლეკულების ჯაჭვების აგება.

მატრიცის სინთეზის რეაქციები.

ცოცხალ სისტემებში არის უსულო ბუნებაში უცნობი რეაქციები - მატრიცის სინთეზის რეაქციები.

ტერმინი "მატრიცა"ტექნოლოგიაში ისინი აღნიშნავენ მონეტების ჩამოსხმის ფორმას, მედლებს, ტიპოგრაფიულ ტიპს: გამაგრებული ლითონი ზუსტად ასახავს ჩამოსხმისთვის გამოყენებული ფორმის ყველა დეტალს. მატრიცის სინთეზიწააგავს მატრიცაზე ჩამოსხმას: ახალი მოლეკულები სინთეზირდება უკვე არსებული მოლეკულების სტრუქტურაში დასახული გეგმის მკაცრი შესაბამისად.

მატრიცის პრინციპი მდგომარეობს ბირთვშიუჯრედის ყველაზე მნიშვნელოვანი სინთეზური რეაქციები, როგორიცაა ნუკლეინის მჟავების და ცილების სინთეზი. ამ რეაქციებში მოცემულია მონომერული ერთეულების ზუსტი, მკაცრად სპეციფიკური თანმიმდევრობა სინთეზირებულ პოლიმერებში.

აქ არის მიმართულება მონომერების მოზიდვა კონკრეტულ ადგილასუჯრედები - მოლეკულებად, რომლებიც ემსახურებიან როგორც მატრიცას, სადაც რეაქცია მიმდინარეობს. თუ ასეთი რეაქციები მოლეკულების შემთხვევითი შეჯახების შედეგად მოხდებოდა, ისინი უსასრულოდ ნელა წარიმართებოდა. მატრიცის პრინციპზე დაფუძნებული რთული მოლეკულების სინთეზი ხორციელდება სწრაფად და ზუსტად. მატრიცის როლი ნუკლეინის მჟავების მაკრომოლეკულები თამაშობენ მატრიცულ რეაქციებში დნმ ან რნმ .

მონომერული მოლეკულები, საიდანაც სინთეზირებულია პოლიმერი - ნუკლეოტიდები ან ამინომჟავები - კომპლემენტარობის პრინციპის შესაბამისად განლაგებულია და ფიქსირდება მატრიცაზე მკაცრად განსაზღვრული, წინასწარ განსაზღვრული თანმიმდევრობით.

მერე მოდის მონომერული ერთეულების „ჯვარედინი კავშირი“ პოლიმერულ ჯაჭვში, და მზა პოლიმერი ჩამოაგდეს მატრიციდან.

Ამის შემდეგ მატრიცა მზად არისახალი პოლიმერის მოლეკულის შეკრებამდე. ნათელია, რომ როგორც მხოლოდ ერთი მონეტა, ერთი ასო შეიძლება ჩამოსხმული იყოს მოცემულ ყალიბზე, ასევე მხოლოდ ერთი პოლიმერის „აწყობა“ შესაძლებელია მოცემულ მატრიცის მოლეკულაზე.

რეაქციების მატრიცული ტიპი- ცოცხალი სისტემების ქიმიის სპეციფიკური თავისებურება. ისინი საფუძვლად უდევს ყველა ცოცხალი არსების ფუნდამენტურ თვისებას - მისი საკუთარი სახის გამრავლების უნარს.

მატრიცის სინთეზის რეაქციები

1. დნმ-ის რეპლიკაცია - რეპლიკაცია (ლათ. replicatio - განახლება) - დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავას ქალიშვილის მოლეკულის სინთეზის პროცესი დნმ-ის მშობელი მოლეკულის მატრიცაზე. დედა უჯრედის შემდგომი გაყოფისას, თითოეული შვილობილი უჯრედი იღებს დნმ-ის მოლეკულის ერთ ასლს, რომელიც იდენტურია ორიგინალური დედა უჯრედის დნმ-ის. ეს პროცესი უზრუნველყოფს გენეტიკური ინფორმაციის ზუსტ გადაცემას თაობიდან თაობას. დნმ-ის რეპლიკაცია ხორციელდება რთული ფერმენტის კომპლექსით, რომელიც შედგება 15-20 განსხვავებული ცილისგან, ე.წ. საპასუხო . სინთეზის მასალაა უჯრედების ციტოპლაზმაში არსებული თავისუფალი ნუკლეოტიდები. რეპლიკაციის ბიოლოგიური მნიშვნელობა მდგომარეობს მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ზუსტ გადაცემაში მშობლის მოლეკულიდან ქალიშვილზე, რაც ჩვეულებრივ ხდება სომატური უჯრედების დაყოფის დროს.

დნმ-ის მოლეკულა შედგება ორი დამატებითი ჯაჭვისგან. ეს ჯაჭვები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული სუსტი წყალბადის ბმებით, რომლებიც შეიძლება დაირღვეს ფერმენტებით. დნმ-ის მოლეკულას შეუძლია თვითგაორმაგება (გამრავლება) და მისი ახალი ნახევარი სინთეზირდება მოლეკულის თითოეულ ძველ ნახევარზე.
გარდა ამისა, mRNA მოლეკულა შეიძლება სინთეზირებული იყოს დნმ-ის მოლეკულაზე, რომელიც შემდეგ დნმ-დან მიღებულ ინფორმაციას ცილის სინთეზის ადგილზე გადასცემს.

ინფორმაციის გადაცემა და ცილის სინთეზი მიჰყვება მატრიცის პრინციპს, რომელიც შედარებულია სტამბის სტამბის მუშაობასთან. ინფორმაცია დნმ-დან კოპირდება არაერთხელ. თუ კოპირების დროს მოხდა შეცდომები, ისინი განმეორდება ყველა მომდევნო ასლში.

მართალია, დნმ-ის მოლეკულის მიერ ინფორმაციის კოპირებისას ზოგიერთი შეცდომა შეიძლება გამოსწორდეს - შეცდომების აღმოფხვრის პროცესს ე.წ. რეპარაციები. ინფორმაციის გადაცემის პროცესში პირველი რეაქცია არის დნმ-ის მოლეკულის რეპლიკაცია და დნმ-ის ახალი ჯაჭვების სინთეზი.

2. ტრანსკრიფცია (ლათინურიდან transcriptio - გადაწერა) - რნმ-ის სინთეზის პროცესი დნმ-ის შაბლონის გამოყენებით, რომელიც ხდება ყველა ცოცხალ უჯრედში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის გენეტიკური ინფორმაციის გადაცემა დნმ-დან რნმ-ზე.

ტრანსკრიფცია კატალიზებულია ფერმენტ დნმ-დამოკიდებული რნმ პოლიმერაზას მიერ. რნმ პოლიმერაზა მოძრაობს დნმ-ის მოლეკულის გასწვრივ 3 " → 5" მიმართულებით. ტრანსკრიფცია შედგება ნაბიჯებისგან დაწყება, გახანგრძლივება და შეწყვეტა . ტრანსკრიფციის ერთეული არის ოპერონი, დნმ-ის მოლეკულის ფრაგმენტი, რომელიც შედგება პრომოტორი, ტრანსკრიბირებული ნაწილი და ტერმინატორი . i-RNA შედგება ერთი ჯაჭვისაგან და სინთეზირდება დნმ-ზე კომპლემენტარობის წესის შესაბამისად ფერმენტის მონაწილეობით, რომელიც ააქტიურებს i-RNA მოლეკულის სინთეზის დასაწყისს და დასასრულს.

დასრულებული mRNA მოლეკულა შედის ციტოპლაზმაში რიბოზომებზე, სადაც ხდება პოლიპეპტიდური ჯაჭვების სინთეზი.

3. მაუწყებლობა (ლათ. თარგმანი- გადაცემა, მოძრაობა) - ამინომჟავებიდან ცილის სინთეზის პროცესი ინფორმაციის მატრიცაზე (მატრიცა) რნმ (mRNA, mRNA), რომელსაც ახორციელებს რიბოსომა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის ი-რნმ-ის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობით შემავალი ინფორმაციის პოლიპეპტიდის ამინომჟავების თანმიმდევრობით გადათარგმნის პროცესი.

4. საპირისპირო ტრანსკრიფცია არის ორჯაჭვიანი დნმ-ის წარმოქმნის პროცესი ერთჯაჭვიანი რნმ-ის ინფორმაციის საფუძველზე. ამ პროცესს უწოდებენ საპირისპირო ტრანსკრიფციას, რადგან გენეტიკური ინფორმაციის გადაცემა ხდება ტრანსკრიპციის მიმართ "საპირისპირო" მიმართულებით. საპირისპირო ტრანსკრიფციის იდეა თავდაპირველად ძალიან არაპოპულარული იყო, რადგან ეწინააღმდეგებოდა მოლეკულური ბიოლოგიის ცენტრალურ დოგმას, რომელიც ვარაუდობდა, რომ დნმ გადაიწერება რნმ-ში და შემდეგ ითარგმნება ცილებად.

თუმცა, 1970 წელს ტემინმა და ბალტიმორმა დამოუკიდებლად აღმოაჩინეს ფერმენტი ე.წ საპირისპირო ტრანსკრიპტაზა (რევერტაზა) და საბოლოოდ დადასტურდა საპირისპირო ტრანსკრიფციის შესაძლებლობა. 1975 წელს ტემინს და ბალტიმორს მიენიჭათ ნობელის პრემია ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში. ზოგიერთ ვირუსს (როგორიცაა ადამიანის იმუნოდეფიციტის ვირუსი, რომელიც იწვევს აივ ინფექციას) აქვს რნმ-ის დნმ-ში ტრანსკრიფციის უნარი. აივ-ს აქვს რნმ გენომი, რომელიც ინტეგრირდება დნმ-ში. შედეგად, ვირუსის დნმ შეიძლება გაერთიანდეს მასპინძელი უჯრედის გენომთან. რნმ-დან დნმ-ის სინთეზზე პასუხისმგებელ მთავარ ფერმენტს ე.წ შებრუნება. Reversease-ის ერთ-ერთი ფუნქციაა შექმნა დამატებითი დნმ (cDNA) ვირუსის გენომიდან. ასოცირებული ფერმენტი რიბონუკლეაზა არღვევს რნმ-ს და რევერსიტაზა ასინთეზებს cDNA-ს დნმ-ის ორმაგი სპირალიდან. cDNA ინტეგრირდება მასპინძელი უჯრედის გენომში ინტეგრაზას საშუალებით. შედეგი არის მასპინძელი უჯრედის მიერ ვირუსული ცილების სინთეზირომლებიც ქმნიან ახალ ვირუსებს. აივ-ის შემთხვევაში ასევე დაპროგრამებულია T-ლიმფოციტების აპოპტოზი (უჯრედების სიკვდილი). სხვა შემთხვევაში, უჯრედი შეიძლება დარჩეს ვირუსების დისტრიბუტორად.

მატრიცული რეაქციების თანმიმდევრობა ცილის ბიოსინთეზში შეიძლება წარმოდგენილი იყოს დიაგრამის სახით.

ამრიგად, ცილის ბიოსინთეზი- ეს არის პლასტიკური გაცვლის ერთ-ერთი სახეობა, რომლის დროსაც დნმ-ის გენებში კოდირებული მემკვიდრეობითი ინფორმაცია რეალიზდება ცილის მოლეკულებში ამინომჟავების გარკვეული თანმიმდევრობით.

ცილის მოლეკულები არსებითად პოლიპეპტიდური ჯაჭვებიშედგება ინდივიდუალური ამინომჟავებისგან. მაგრამ ამინომჟავები არ არის საკმარისად აქტიური, რომ ერთმანეთთან დამოუკიდებლად დაუკავშირდნენ. ამიტომ, სანამ ისინი გაერთიანდებიან ერთმანეთთან და წარმოქმნიან ცილის მოლეკულას, ამინომჟავები უნდა გააქტიურება . ეს გააქტიურება ხდება სპეციალური ფერმენტების მოქმედებით.

გააქტიურების შედეგად ამინომჟავა ხდება უფრო ლაბილური და იმავე ფერმენტის მოქმედებით უერთდება ტ-ს. რნმ. თითოეული ამინომჟავა შეესაბამება მკაცრად სპეციფიკურ ტ-ს რნმ, რომელიც პოულობს „თავის“ ამინომჟავას და უძლებსის რიბოსომაში.

ამიტომ, რიბოსომა იღებს სხვადასხვა მათთან დაკავშირებული გააქტიურებული ამინომჟავები t- რნმ. რიბოსომა მსგავსია კონვეიერიმასში შემავალი სხვადასხვა ამინომჟავებისგან ცილოვანი ჯაჭვის შეკრება.

ერთდროულად ტ-რნმ-თან, რომელზეც საკუთარი ამინომჟავა „ზის“, სიგნალი» დნმ-დან, რომელიც შეიცავს ბირთვს. ამ სიგნალის შესაბამისად, რიბოსომაში სინთეზირდება ერთი ან სხვა ცილა.

დნმ-ის მიმართული გავლენა ცილების სინთეზზე არ ხორციელდება უშუალოდ, მაგრამ სპეციალური შუამავლის დახმარებით - მატრიცაან მესინჯერი რნმ (mRNAან ი-რნმ), რომელიც სინთეზირებულია ბირთვშიმასზე გავლენას არ ახდენს დნმ, ამიტომ მისი შემადგენლობა ასახავს დნმ-ის შემადგენლობას. რნმ-ის მოლეკულა, როგორც ეს იყო, დნმ-ის ფორმიდან ჩამოსხმაა. სინთეზირებული mRNA შედის რიბოსომაში და, როგორც იქნა, გადააქვს მას ამ სტრუქტურაში გეგმა- რა თანმიმდევრობით უნდა გაერთიანდეს რიბოსომაში შემავალი გააქტიურებული ამინომჟავები, რათა მოხდეს გარკვეული ცილის სინთეზირება. წინააღმდეგ შემთხვევაში, დნმ-ში კოდირებული გენეტიკური ინფორმაცია გადადის mRNA-ზე და შემდეგ ცილაზე.

mRNA მოლეკულა შედის რიბოსომაში და ციმციმებიმისი. განსაზღვრულია მისი ის სეგმენტი, რომელიც ამჟამად რიბოსომაშია კოდონი (სამმაგი), ურთიერთქმედებს სრულიად სპეციფიკურად მისთვის შესაფერის სტრუქტურასთან სამეული (ანტიკოდონი)გადამტან რნმ-ში, რომელმაც ამინომჟავა რიბოსომაში შეიყვანა.

გადაცემის რნმ თავისი ამინომჟავით უახლოვდება mRNA-ს გარკვეულ კოდონს და აკავშირებსმასთან; i-RNA-ს მომდევნო, მეზობელ ადგილზე უერთდება სხვა tRNA სხვა ამინომჟავასდა ასე შემდეგ მანამ, სანამ მთელი i-RNA ჯაჭვი არ წაიკითხება, სანამ ყველა ამინომჟავა არ დაიძვრება შესაბამისი თანმიმდევრობით და წარმოქმნის ცილის მოლეკულას. და t-RNA, რომელმაც ამინომჟავა გადასცა პოლიპეპტიდური ჯაჭვის კონკრეტულ ადგილას, თავისუფლდება მისი ამინომჟავისგანდა გამოდის რიბოსომიდან.

შემდეგ ისევ ციტოპლაზმაში, სასურველი ამინომჟავა შეიძლება შეუერთდეს მას და ის კვლავ გადასცემს მას რიბოსომაში. ცილის სინთეზის პროცესში ერთდროულად მონაწილეობს არა ერთი, არამედ რამდენიმე რიბოსომა, პოლირიბოსომა.

გენეტიკური ინფორმაციის გადაცემის ძირითადი ეტაპები:

1. სინთეზი დნმ-ზე, როგორც mRNA შაბლონზე (ტრანსკრიფცია)
2. პოლიპეპტიდური ჯაჭვის სინთეზი რიბოსომებში i-RNA-ში შემავალი პროგრამის მიხედვით (თარგმანი) .

ეტაპები უნივერსალურია ყველა ცოცხალი არსებისთვის, მაგრამ ამ პროცესების დროითი და სივრცითი ურთიერთობები განსხვავდება პრო- და ევკარიოტებში.

ზე პროკარიოტებიტრანსკრიფცია და ტრანსლაცია შეიძლება მოხდეს ერთდროულად, რადგან დნმ მდებარეობს ციტოპლაზმაში. ზე ევკარიოტიტრანსკრიფცია და ტრანსლაცია მკაცრად განცალკევებულია სივრცეში და დროში: ბირთვში ხდება სხვადასხვა რნმ-ების სინთეზი, რის შემდეგაც რნმ-ის მოლეკულებმა უნდა დატოვონ ბირთვი, გაიარონ ბირთვული მემბრანა. შემდეგ რნმ ტრანსპორტირდება ციტოპლაზმაში ცილის სინთეზის ადგილზე.

ისინი ჯაჭვებით რიგდებიან და, ამრიგად, მიიღება გენეტიკური ასოების თანმიმდევრობა.

გენეტიკური კოდი

თითქმის ყველა ცოცხალი ორგანიზმის ცილა აგებულია მხოლოდ 20 ტიპის ამინომჟავისგან. ამ ამინომჟავებს კანონიკური ეწოდება. თითოეული ცილა არის ჯაჭვი ან ამინომჟავების რამდენიმე ჯაჭვი, რომლებიც დაკავშირებულია მკაცრად განსაზღვრული თანმიმდევრობით. ეს თანმიმდევრობა განსაზღვრავს ცილის სტრუქტურას და, შესაბამისად, მის ყველა ბიოლოგიურ თვისებას.

C

CUU (ლეუ/ლ) ლეიცინი
CUC (ლეი/ლ) ლეიცინი
CUA (ლეი/ლ) ლეიცინი
CUG (ლეი/ლ) ლეიცინი

ზოგიერთ ცილაში, არასტანდარტული ამინომჟავები, როგორიცაა სელენოცისტეინი და პიროლიზინი, შეყვანილია კოდონის წაკითხვის გაჩერების რიბოზომით, რაც დამოკიდებულია mRNA-ში არსებულ თანმიმდევრობებზე. სელენოცისტეინი ახლა განიხილება, როგორც 21-ე, ხოლო პიროლიზინი, როგორც 22-ე ამინომჟავა, რომელიც ქმნის ცილებს.

მიუხედავად ამ გამონაკლისებისა, ყველა ცოცხალი ორგანიზმის გენეტიკურ კოდს აქვს საერთო მახასიათებლები: კოდონი შედგება სამი ნუკლეოტიდისგან, სადაც პირველი ორი განმსაზღვრელია, კოდონები ითარგმნება tRNA და რიბოსომები ამინომჟავების თანმიმდევრობაში.

გადახრები სტანდარტული გენეტიკური კოდიდან.

მაგალითი	კოდონი	ჩვეულებრივი ღირებულება	იკითხება ასე:
გვარის საფუარის ზოგიერთი სახეობა კანდიდა	CUG	ლეიცინი	მშვიდი
მიტოქონდრია, კერძოდ Saccharomyces cerevisiae	CU (U, C, A, G)	ლეიცინი	მშვიდი
უმაღლესი მცენარეების მიტოქონდრია	CGG	არგინინი	ტრიპტოფანი
მიტოქონდრია (ყველა შესწავლილ ორგანიზმში გამონაკლისის გარეშე)	UGA	გაჩერდი	ტრიპტოფანი
ძუძუმწოვრების მიტოქონდრია, დროზოფილა, S.cerevisiaeდა ბევრი მარტივი	AUA	იზოლეიცინი	მეთიონინი = დაწყება
პროკარიოტები	გუგ	ვალინი	დაწყება
ევკარიოტები (იშვიათი)	CUG	ლეიცინი	დაწყება
ევკარიოტები (იშვიათი)	გუგ	ვალინი	დაწყება
პროკარიოტები (იშვიათი)	UUG	ლეიცინი	დაწყება
ევკარიოტები (იშვიათი)	ACG	თრეონინი	დაწყება
ძუძუმწოვრების მიტოქონდრია	AGC, AGU	მშვიდი	გაჩერდი
დროზოფილა მიტოქონდრია	აგა	არგინინი	გაჩერდი
ძუძუმწოვრების მიტოქონდრია	AG(A, G)	არგინინი	გაჩერდი

გენეტიკური კოდის შესახებ იდეების ისტორია

მიუხედავად ამისა, 1960-იანი წლების დასაწყისში ახალმა მონაცემებმა გამოავლინა „მძიმით თავისუფალი კოდის“ ჰიპოთეზის წარუმატებლობა. შემდეგ ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ კოდონებს, რომლებსაც კრიკი უაზროდ თვლიდა, შეუძლიათ პროვოცირება გაუწიონ ცილის სინთეზს სინჯარაში და 1965 წლისთვის დადგინდა 64-ვე სამეულის მნიშვნელობა. აღმოჩნდა, რომ ზოგიერთი კოდონი უბრალოდ ზედმეტია, ანუ ამინომჟავების რაოდენობა დაშიფრულია ორი, ოთხი ან თუნდაც ექვსი სამეულით.

იხილეთ ასევე

შენიშვნები

1. გენეტიკური კოდი მხარს უჭერს ორი ამინომჟავის მიზანმიმართულ შეყვანას ერთი კოდონით. Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN. მეცნიერება. 2009 იან 9; 323 (5911): 259-61.
2. AUG კოდონი აკოდირებს მეთიონინს, მაგრამ ასევე ემსახურება როგორც საწყისი კოდონი - როგორც წესი, ტრანსლაცია იწყება mRNA-ს პირველი AUG კოდონიდან.
3. NCBI: "გენეტიკური კოდები", შედგენილი ანდჟეი (ანჯაი) ელზანოვსკის და ჯიმ ოსტელის მიერ
4. Jukes TH, Osawa S, გენეტიკური კოდი მიტოქონდრიებსა და ქლოროპლასტებში., Experientia. 1990 დეკემბერი 1;46(11-12):1117-26.
5. Osawa S, Jukes TH, Watanabe K, Muto A (1992 წლის მარტი). "უახლესი მტკიცებულება გენეტიკური კოდის ევოლუციის შესახებ". მიკრობიოლი. რევ. 56 (1): 229–64. PMID 1579111.
6. SANGER F. (1952). "ამინომჟავების განლაგება ცილებში.". Adv Protein Chem. 7 : 1-67. PMID 14933251.
7. მ იჩასბიოლოგიური კოდი. - მსოფლიო, 1971 წ.
8. WATSON JD, CRICK FH. (1953 წლის აპრილი). ნუკლეინის მჟავების მოლეკულური სტრუქტურა; დეზოქსირიბოზის ნუკლეინის მჟავის სტრუქტურა." Ბუნება 171 : 737-738. PMID 13054692.
9. WATSON JD, CRICK FH. (1953 წლის მაისი). "დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის სტრუქტურის გენეტიკური შედეგები.". Ბუნება 171 : 964-967 წწ. PMID 13063483.
10. კრიკ ფ.ჰ. (1966 წლის აპრილი). "გენეტიკური კოდი - გუშინ, დღეს და ხვალ." Cold Spring Harb Symp Quant Biol.: 1-9. PMID 5237190.
11. G. GAMOW (1954 წლის თებერვალი). "შესაძლო კავშირი დეოქსირიბონუკლეინის მჟავასა და ცილოვან სტრუქტურებს შორის.". Ბუნება 173 : 318. DOI: 10.1038/173318a0. PMID 13882203.
12. GAMOW G, RICH A, YCAS M. (1956). "ინფორმაციის გადაცემის პრობლემა ნუკლეინის მჟავებიდან ცილებზე." Adv Biol Med Phys. 4 : 23-68. PMID 13354508.
13. Gamow G, Ycas M. (1955). ცილის და რიბონუკლეინის მჟავის შემადგენლობის სტატისტიკური კორელაცია. ". Proc Natl Acad Sci U S A. 41 : 1011-1019 წწ. PMID 16589789.
14. Crick FH, Griffith JS, Orgel LE. (1957). კოდები მძიმის გარეშე. ". Proc Natl Acad Sci U S A. 43 : 416-421. PMID 16590032.
15. Hayes B. (1998). "გენეტიკური კოდის გამოგონება". (PDF გადაბეჭდვა). ამერიკელი მეცნიერი 86 : 8-14.

ლიტერატურა

• Azimov A. გენეტიკური კოდი. ევოლუციის თეორიიდან დნმ-ის გაშიფვრამდე. - მ.: ცენტრპოლიგრაფი, 2006. - 208 ს - ISBN 5-9524-2230-6.
• Ratner V. A. გენეტიკური კოდი, როგორც სისტემა - სოროსის საგანმანათლებლო ჟურნალი, 2000, 6, No3, გვ.17-22.
• Crick FH, Barnett L, Brenner S, Watts-Tobin RJ. ცილების გენეტიკური კოდის ზოგადი ბუნება - Nature, 1961 (192), pp. 1227-32 წწ

ბმულები

• გენეტიკური კოდი- სტატია დიდი საბჭოთა ენციკლოპედიიდან

ფონდი ვიკიმედია. 2010 წ.

გენეტიკური კოდი- მეთოდი, რომელიც თან ახლავს ყველა ცოცხალ ორგანიზმს, რათა დაშიფროს ამინომჟავების ნარჩენების თანმიმდევრობა ცილების შემადგენლობაში ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის გამოყენებით ნუკლეინის მჟავას შემადგენლობაში.

დნმ-ში გამოყენებულია ოთხი აზოტოვანი ბაზა - ადენინი (A), გუანინი (G), ციტოზინი (C), თიმინი (T), რომლებიც რუსულ ლიტერატურაში აღინიშნება ასოებით A, G, C და T. ეს ასოები ქმნიან გენეტიკური კოდის ანბანი. რნმ იყენებს იგივე ნუკლეოტიდებს, გარდა თიმინის შემცველი ნუკლეოტიდისა, რომელიც ჩანაცვლებულია ურაცილის შემცველი მსგავსი ნუკლეოტიდით, რომელიც აღინიშნება U ასოთი (U რუსულენოვან ლიტერატურაში). დნმ-ისა და რნმ-ის მოლეკულებში ნუკლეოტიდები ჯაჭვებით რიგდებიან და, ამრიგად, მიიღება გენეტიკური ასოების თანმიმდევრობა.

გენეტიკური კოდი

თითქმის ყველა ცოცხალი ორგანიზმის ცილა აგებულია მხოლოდ 20 ტიპის ამინომჟავისგან. ამ ამინომჟავებს კანონიკური ეწოდება. თითოეული ცილა არის ჯაჭვი ან ამინომჟავების რამდენიმე ჯაჭვი, რომლებიც დაკავშირებულია მკაცრად განსაზღვრული თანმიმდევრობით. ეს თანმიმდევრობა განსაზღვრავს ცილის სტრუქტურას და, შესაბამისად, მის ყველა ბიოლოგიურ თვისებას.

ცოცხალ უჯრედებში გენეტიკური ინფორმაციის დანერგვა (ანუ გენით კოდირებული ცილის სინთეზი) ხორციელდება ორი მატრიცული პროცესის გამოყენებით: ტრანსკრიფცია (ანუ mRNA-ს სინთეზი დნმ-ის შაბლონზე) და გენეტიკური კოდის თარგმნა. ამინომჟავების თანმიმდევრობაში (პოლიპეპტიდური ჯაჭვის სინთეზი mRNA-ზე). სამი თანმიმდევრული ნუკლეოტიდი საკმარისია 20 ამინომჟავის დაშიფვრისთვის, ასევე გაჩერების სიგნალისთვის, რაც ნიშნავს ცილის თანმიმდევრობის დასასრულს. სამი ნუკლეოტიდის ერთობლიობას ტრიპლეტი ეწოდება. ამინომჟავების და კოდონების შესაბამისი აბრევიატურები ნაჩვენებია სურათზე. „გენეტიკური კოდის“ ცნებას არანაირი კავშირი არ აქვს ნუკლეინის მჟავაში ტრიპლეტების (კოდონების) თანმიმდევრობასთან და, შესაბამისად, ცილის მოლეკულაში ამინომჟავების ნარჩენების თანმიმდევრობასთან. გენეტიკური კოდი არის ჩაწერის საშუალება და არა ჩანაწერის შინაარსი.

გენეტიკური კოდი საერთოა პრო- და ევკარიოტების უმეტესობისთვის. ცხრილში მოცემულია 64-ვე კოდონი და ჩამოთვლილია შესაბამისი ამინომჟავები. ბაზის რიგი არის mRNA-ის 5'-დან 3' ბოლომდე.

სტანდარტული გენეტიკური კოდი

1-ლი ბაზა	მე-2 ბაზა								მე-3 ბაზა
	U		C		ა		გ
U	UUU	(Phe/F) ფენილალანინი	UCU	(Ser/S) სერინი	UAU	(Tyr/Y) ტიროზინი	UGU	(Cys/C) ცისტეინი	U
	UUC		UCC		UAC		UGC		C
	UUA	(ლეუ/ლ) ლეიცინი	UCA		UAA	გაჩერდი ( ოხერი)	UGA	გაჩერდი ( ოპალი)	ა
	UUG		UCG		UAG	გაჩერდი ( ქარვა)	UGG	(Trp/W) ტრიპტოფანი	გ
C	CUU		CCU	(პრო/პ) პროლინი	CAU	(მისი/ჰ) ჰისტიდინი	CGU	(არგ/რ) არგინინი	U
	CUC		CCC		CAC		CGC		C
	CUA		CCA		CAA	(Gln/Q) გლუტამინი	CGA		ა
	CUG		CCG		CAG		CGG		გ
ა	AUU	(ილე/ი) იზოლეუცინი	ACU	(Thr/T) თრეონინი	AAU	(ასნ/ნ) ასპარაგინი	აგუ	(Ser/S) სერინი	U
	AUC		ACC		AAC		AGC		C
	AUA		ACA		AAA	(Lys/K) ლიზინი	აგა	(არგ/რ) არგინინი	ა
	აუგ[A]	(მეტ/მ) მეთიონინი	ACG		AAG		აგგ		გ
გ	GUU	(Val/V) ვალინი	GCU	(ალა/ა) ალანინი	GAU	(Asp/D) ასპარტინის მჟავა	GGU	(Gly/G) გლიცინი	U
	GUC		GCC		GAC		GGC		C
	სუა		GCA		GAA	(გლუ/ე) გლუტამინის მჟავა	GGA		ა
	გუგ		GCG		GAG		გგგ		გ

ა AUG კოდონი აკოდირებს მეთიონინს და ასევე არის თარგმანის დაწყების ადგილი: პირველი AUG კოდონი mRNA კოდირებულ რეგიონში ემსახურება როგორც ცილის სინთეზის დაწყებას. ჩანაწერის სექტორული ვერსია, შიდა წრე არის კოდონის 1-ლი საფუძველი (5'-ბოლოდან) საპირისპირო ცხრილი (მითითებულია თითოეული ამინომჟავის კოდონები, ასევე გაჩერების კოდონები)

ალა/ა	GCU, GCC, GCA, GCG	ლეუ/ლ	UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
არგ/რ	CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG	ლის/კ	AAA, AAG
ასნ/ნ	AAU, AAC	Met/M	აუგ
ასპ/დ	GAU, GAC	Phe/F	UUU, UUC
Cys/C	UGU, UGC	პრო/პ	CCU, CCC, CCA, CCG
გლნ/ქ	CAA, CAG	სერ/ს	UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
გლუ/ე	GAA, GAG	Thr/T	ACU, ACC, ACA, ACG
გლი/გ	GGU, GGC, GGA, GGG	Trp/W	UGG
მისი/ჰ	CAU, CAC	Tyr/Y	UAU, UAC
ილე/ი	AUU, AUC, AUA	ვალ/ვ	GUU, GUC, GUU, GUG
დაწყება	აუგ	STOP	UAG, UGA, UAA

გადახრები სტანდარტული გენეტიკური კოდიდან

მაგალითი	კოდონი	ჩვეულებრივი ღირებულება	იკითხება ასე:
გვარის საფუარის ზოგიერთი სახეობა კანდიდა	CUG	ლეიცინი	მშვიდი
მიტოქონდრია, კერძოდ Saccharomyces cerevisiae	CU (U, C, A, G)	ლეიცინი	მშვიდი
უმაღლესი მცენარეების მიტოქონდრია	CGG	არგინინი	ტრიპტოფანი
მიტოქონდრია (ყველა შესწავლილ ორგანიზმში გამონაკლისის გარეშე)	UGA	გაჩერდი	ტრიპტოფანი
ცილიტების ბირთვული გენომი ევლოტები	UGA	გაჩერდი	ცისტეინი ან სელენოცისტეინი
ძუძუმწოვრების მიტოქონდრია, დროზოფილა, S.cerevisiaeდა ბევრი მარტივი	AUA	იზოლეიცინი	მეთიონინი = დაწყება
პროკარიოტები	გუგ	ვალინი	დაწყება
ევკარიოტები (იშვიათი)	CUG	ლეიცინი	დაწყება
ევკარიოტები (იშვიათი)	გუგ	ვალინი	დაწყება
პროკარიოტები (იშვიათი)	UUG	ლეიცინი	დაწყება
ევკარიოტები (იშვიათი)	ACG	თრეონინი	დაწყება
ძუძუმწოვრების მიტოქონდრია	AGC, AGU	მშვიდი	გაჩერდი
დროზოფილა მიტოქონდრია	აგა	არგინინი	გაჩერდი
ძუძუმწოვრების მიტოქონდრია	AG(A, G)	არგინინი	გაჩერდი