Mula sa Talahanayan 1. makikita na ang parehong amino acid ay maaaring i-encode ng apat na pamilya ng codon. Halimbawa, ang quadruple ng CU family code para sa leucine. Ang apat na GU-family code para sa valine, UC para sa serine, CC para sa proline, AC para sa tryptophan, GC para sa alanine, CG para sa arginine, at GG para sa glycine. Ito ay isang ibabaw, at agad na napansin, katotohanan ng pagkabulok, i.e. kalabisan ng impormasyon ng code. Kung hihiramin natin ang mga konsepto at termino ng linggwistika para sa code ng protina, na matagal nang malawak at madaling tinanggap, kung gayon ang pagkabulok ng code ay mauunawaan bilang isang kasingkahulugan. Ito ay lubos na tinanggap. Sa madaling salita, ang parehong bagay, halimbawa, isang amino acid, ay may ilang mga cipher - mga codon. Ang kasingkahulugan ay hindi nagdudulot ng anumang panganib sa katumpakan ng biosynthesis ng protina. Sa kabaligtaran, ang gayong kalabisan ay mabuti, dahil pinatataas nito ang pagiging maaasahan ng translational ribosomal na "machine".

Nagdagdag ako ng kaunting pagkakaiba-iba ng kulay sa talahanayan para makita mo kung ano ang pinag-uusapan natin. Ang magkasingkahulugan na mga quadruple ay naka-highlight sa dilaw. Mayroong 8 tulad na apat sa kabuuan. Ang mga homonymous na apat ay kailangang hatiin sa tatlong kategorya, ayon sa antas ng pagkakaiba-iba. Dagdag pa:

“... Gayunpaman, ang Talahanayan 1 ay nagpapakita rin ng isa pang, fundamental, genolinguistic phenomenon, na parang hindi napapansin o hindi pinansin. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay matatagpuan sa katotohanan na sa ilang mga pamilya ng codon, apat na codon, mas tiyak, ang kanilang makabuluhang magkaparehong dalawa ng mga nucleotide ay naka-encode hindi isa, ngunit dalawang magkaibang amino acid, pati na rin ang mga stop codon. Kaya, ang doublet UU-family code para sa phenylalanine at leucine, AU para sa isoleucine at methionine, UA para sa tyrosine, Och at Amb stop codons, CA para sa histidine at glycine, AA para sa asparagine at lysine, GA para sa aspartic at glutamine, UG para sa cysteine , tryptophan at Umb stop codon, AG - serine at arginine. Sa pagpapatuloy ng linguistic analogy, tawagin natin itong phenomenon na HOMONYMY ng unang dalawang coding nucleotides sa ilang pamilya ng codon.

Hindi tulad ng kasingkahulugan, ang homonymy ay potensyal na mapanganib, na binanggit ni Lagerkvist, bagama't hindi niya ipinakilala ang terminong konsepto ng "homonymy" na may kaugnayan sa code ng protina. Ang ganitong sitwasyon, tila, ay dapat talagang humantong sa kalabuan sa coding ng mga amino acid at stop signal: ang parehong codon doublet, sa loob ng ilan sa mga pamilya na kinilala ng Lagerquist, ay nag-encode ng dalawang magkaibang amino acid o "magkaibang-stop".

Sa panimula mahalagang maunawaan: kung ang kasingkahulugan ng code ay isang pagpapala (isang labis na impormasyon), kung gayon ang homonymy ay isang potensyal na kasamaan (kawalan ng katiyakan, kalabuan ng impormasyon). Ngunit ito ay isang haka-haka na kasamaan, dahil ang kagamitan sa pag-synthesize ng protina ay madaling maiiwasan ang kahirapan na ito, na tatalakayin sa ibaba. Kung, gayunpaman, ang talahanayan (modelo) ng genetic code ay awtomatikong sinusunod, kung gayon ang kasamaan ay hindi magiging haka-haka, ngunit totoo. At pagkatapos ay malinaw na ang homonymous code vector ay humahantong sa mga pagkakamali sa synthesis ng protina, dahil ang ribosomal protein synthesis apparatus, sa bawat oras na nakakatugon sa isa o isa pang homonymous na doublet at ginagabayan ng "dalawa sa tatlo" na panuntunan sa pagbabasa, ay dapat pumili ng isa at tanging isang amino acid mula sa dalawang magkaibang mga, ngunit naka-encode ng hindi malinaw na magkaparehong homonymous na mga doublet.

Dahil dito, ang 3'-nucleotides sa mga codon at ang 5'-nucleotides sa mga anticodon na ipinares sa kanila ay walang gene-sign character at gumaganap ng papel na "steric crutches" na pumupuno sa "mga bakanteng lugar" sa mga pares ng codon-anticodon. Sa madaling salita, ang 5'-nucleotides sa mga anticodon ay random, "wobble" - mula sa English na 'wobble' (swinging, swinging, wobbling). Ito ang kakanyahan ng Wobble hypothesis."

Ang kakanyahan ay nakasaad nang malinaw. Hindi kinakailangan ang pagsasalin. Ang problema ay malinaw.

Itigil ang mga codon at simulan ang mga codon, ang mga ito ay naka-highlight sa naka-bold sa talahanayan, gumagana din hindi palaging hindi malabo, ngunit depende sa isang bagay ..., tulad ng pinaniniwalaan ng mga biologist, sa konteksto.

"Ipagpatuloy natin ang ating pagsusuri sa matagumpay na gawain nina Crick at Nirenberg na nagpopostulate ng konsepto ng genetic code.

P.142-143: “... sa ngayon, ang lahat ng pang-eksperimentong data ay nasa mabuting pagsang-ayon sa pangkalahatang palagay na ang impormasyon ay binabasa sa triplets ng mga base, simula sa isang dulo ng gene. Gayunpaman, magkakaroon kami ng parehong mga resulta kung ang impormasyon ay babasahin sa mga pangkat ng apat o higit pang mga base" o "...mga pangkat na naglalaman ng maramihang tatlong base". Ang panukalang ito ay halos nakalimutan o hindi naiintindihan, ngunit dito makikita ang pagdududa kung ang code ay kinakailangang triplet. At hindi gaanong mahalaga na ang hinaharap na pag-unawa sa mga teksto ng DNA at RNA bilang semantic fractal formations, katulad ng natural na mga wika, ay hinuhulaan, na ipinakita sa aming pananaliksik.

Sa 4 na magkakaibang base ng DNA code system, ang mga grupo ng pagbabasa ay maaari lamang maging 3 o 4 na base bawat isa. Ang 4 na base sa pares na pagbabasa ay nagbibigay lamang ng 16 na posibleng kumbinasyon. Kulang. Ngunit gaano karami: 3 o 4 na mga base sa pangkat ng pagbabasa, imposibleng maitatag ang matematika. Dahil sa isang paraan o iba pa, lahat ng posibleng kumbinasyon ay gagamitin. O 64 para sa isang triplet, o 256 para sa isang tetraplet.

Sa pagtaas ng code reading zone ng "mga pangkat na naglalaman ng maramihang tatlong base", ang bilang ng mga posibleng kumbinasyon ng code ay tataas nang walang katiyakan. Ano lang ang ibinibigay nito sa atin? Kung tumutok ka sa coding ng mga amino acid, kung gayon ... wala. At sa doublet approach ng mga biologist, sa pangkalahatan ay hindi ito tugma.

Ngunit, ang pinakamahalaga, sa quote na ito sa unang pagkakataon, kahit na implicitly, may lumitaw na "readout zone" ng impormasyon na hindi tumutugma sa isang triplet. Ang triplet ay isang bagay, at ang reading zone ay isa pa. At maaaring hindi tumugma ang isa sa isa pa. Isang napakahalagang tala.

Sa katunayan, ang "rocking" theory ay nagmumungkahi na isaalang-alang lamang ang unang dalawang base bilang codon reading zone. Yung. sa kasong ito, iminumungkahi na kilalanin na ang lugar ng pagbabasa ay mas maliit kaysa sa lugar ng coding.

Ngayon isaalang-alang ang reverse approach:

"Ang ilang mRNA ay naglalaman ng mga senyales upang baguhin ang frame ng pagbabasa. Ang ilang mRNA ay naglalaman ng mga termination codon sa isinalin na rehiyon, ngunit ang mga codon na ito ay matagumpay na nalalampasan sa pamamagitan ng pagbabago ng reading frame bago o direkta sa kanila. Maaaring mag-shift ang frame ng -1, +1 at +2. May mga espesyal na signal sa mRNA na nagbabago sa reading frame. Kaya, ang translational frameshift sa pamamagitan ng -1 sa retrovirus RNA ay nangyayari sa isang tiyak na heptanucleotide sequence bago ang hairpin structure sa mRNA (Fig. 5c). Upang mag-frameshift ng +1 sa mRNA ng bacterial termination factor na RF-2, ang nucleotide sequence sa shift site (codon UGA), ang kasunod na codon, at ang sequence na nauuna sa kanila ay komplementary sa 3'-terminal sequence ng ribosomal RNA ( analogue ng Shine-Dalgarno sequence) ay mahalaga (Fig. 5, d)". .

Ang quote ay nabanggit na kanina, ngunit ngayon ay tingnan natin ang nilalaman nito nang mas mabuti. Ano ang ibig sabihin ng terminong “reading frame”? Ito ay isang konsepto mula sa hoary antiquity ng teknolohiya ng computer, kapag ang lugar para sa pagbabasa ng impormasyon mula sa isang punched tape o punched card ay limitado sa isang opaque frame upang mabawasan ang panganib ng error kapag nagbabasa ng impormasyon na may isang light flux sa isang photodetector sa pamamagitan ng mga butas sa card o tape, na-punch out sa mga tamang lugar na nagmamarka ng mga linya. Ang prinsipyo ng pagbabasa ay matagal nang nawala, ngunit ang termino ay nananatili. Dahil ang konsepto ng reading frame ay malinaw sa lahat ng biologist, maliwanag na nangangahulugan ito ng reading zone ng isang base lamang mula sa isang triplet. At sa pamamagitan ng "pagbabasa ng frame shift" dapat itong maunawaan na sa +1, ang base kasunod ng huling elemento ng triplet ay binabasa, at -1, na ang base ay binabasa bago ang unang elemento ng parehong triplet. Anong pares ng mga base ang nananatiling batayan sa nabasang triplet? Hindi ito tinukoy...

Ngunit tila hindi lahat ay naiintindihan ang frame ng pagbabasa, tulad ng sa kasong ito. Kung ang konsepto ng isang reading frame ay nauunawaan bilang isang frame na naglilimita sa 3 base, pagkatapos ay sa isang shift ng +2 mula sa nababasang triplet, 1 elemento ang nananatili, at dalawa mula sa kalapit na isa.

Kaya anong uri ng reading frame ang pinag-uusapan natin? Well, oo, okay, hayaan ang kalabuan sa ngayon ...

Ngunit sa anumang kaso, ang mga base na ito, na nabasa na ng frame, ay muling babasahin kapag ang frame ay bumalik sa lugar nito at ang ribosome ay nagpapatuloy sa pagbabasa ng susunod na triplet ... ngunit paano ang hindi magkakapatong ng code?

Sa kasong ito, ang mekanismo ng diskarte ng mga biologist sa pagtantya ng pagbabago sa mga posisyon ng pagbabasa ng triplet ay hindi isinasaalang-alang ang tunay na sukat ng kanilang pinag-uusapan. Ang terminolohiya ay malinaw na nakaliligaw. Kung paano nila naiintindihan ito ay hindi malinaw. Malinaw, walang "frame" na gumagalaw kahit saan...

Ang pagpili ng mga kinakailangang posisyon sa reading zone ay gumagalaw. At kung idagdag natin ang maximum na pagbabago ng "frame" ng pagbabasa na ibinigay sa itaas na may haba ng read codon, makakakuha tayo ng: 2 + 3 + 2 = 7. Kaya, ang kabuuang lapad ng ribosome reading zone ay 7 base na. Ang ribosome ay pumipili ng triplet mula sa 7 posibleng base. paano? Isa pang tanong yan...

Ngunit may iba pang mas mahalaga sa atin. Ngayon ay posible nang makatotohanang tantiyahin na ang sona ng pagbabasa ng impormasyon mula sa RNA ay maaaring mas malaki kaysa sa isang triplet at maging 7 o higit pang mga base, habang tatlong base lamang ang naayos bilang kinakailangang mga posisyon sa pagbabasa. Ano ang iba pang mga posisyon? Marahil ang parehong "konteksto" na nagbabago sa mga opsyon para sa pagbabasa ng triplet. Homonemic, ayon sa terminolohiya ng P.P. Garyaev.

Siyempre, isa lamang ito sa maraming espesyal na kaso ng pag-unawa sa multilateral na konsepto ng konteksto. Ngunit ... hindi bababa sa ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang maunawaan ang isang bagay nang hindi gumagamit ng mas mataas na pilosopikal na paglalahat. Sa isang tunay na antas ng mekanistikong pag-unawa.

Sa alpabeto ng mga cell text.

Ang tanong ay tiyak na kawili-wili ...

Tungkol sa pag-unawa sa mga base ng DNA, bilang mga titik ng ilang uri ng cellular alphabet, ay pinagtibay ng mga biologist sa mahabang panahon. Kaya't ang paglitaw ng konsepto ng kontekstong semantiko sa pagsusuri ng triplet coding, at ang paghahanap para sa isang makabuluhang diskarte ng cell sa coding na ito, at ang unti-unting paglipat sa Higher Mind, na sumulat ng aklat na ito ng Buhay...

Ngayon lamang, na may eksaktong indikasyon ng mga titik ng alpabetong ito, ang mga hindi pagkakasundo ay lumitaw sa lahat ng oras. Ano ang kukunin para sa mga liham? Mga base (A, T, C, G), mga codon na binubuo ng mga ito, o mga amino acid sa komposisyon ng protina na nakuha sa panahon ng pagsasalin?

Bases - 4, amino acids - 20, codons - 64, ano ang dapat gawin bilang batayan?

Ang bawat tao'y nagsasalita tungkol sa pangangailangan para sa isang linguistic na pagsusuri ng DNA, RNA at mga molekula ng protina, anuman ang pag-unawa sa mga titik ng cellular alphabet. Upang lapitan ang impormasyon ng DNA bilang isang semantic text na may pag-unawa sa kontekstong naaangkop para sa literary evaluation, ganito ang kailangan ng mga biologist na maunawaan. Kaya, ipinapalagay na ang wikang pinag-aaralan ay mayroong lahat ng mga katangian ng isang binuong wikang pampanitikan at isang naaangkop na diskarte ay kinakailangan upang masuri ang multi-meaning na impormasyon nito.

Perpekto. At gayon pa man, nasaan ang mga titik? Paano isinulat ang tekstong pampanitikan na ito, na nangangailangan ng gayong malapit na atensyon ng mga linggwista? Sa ngayon, sa loob ng balangkas ng parehong mekanistikong diskarte ...

Mga base o nucleotides? Mukhang hindi. Karamihan sa mga biologist ay sumasang-ayon dito. Walang sapat na 4 na batayan para sa paglikha ng isang tekstong pampanitikan. Bukod dito, sa pagkakaroon ng pagpapatuloy ng pagkakasunud-sunod sa buong DNA.

Gamit ang codon, bilang titik ng alpabetong ito, ang mga paghihirap ay lumitaw kaagad. Nasaan ito, ang codon na ito, sa DNA at RNA, paano ito mahahanap? Magagawa lamang ito ng ribosome, at pagkatapos ay sa direktang kontak lamang. At anong uri ng mga tambalang titik ito, mula sa triplets? Mahirap intindihin. Gayunpaman, ang pag-unawa sa mga codon, bilang mga titik ng cellular alphabet, ay may sapat na mga tagasuporta.

Kumuha ng mga amino acid para sa mga titik ng alpabeto? Oo, karamihan ay sumasang-ayon dito. Ngunit ang protina ay naging Aklat ng Buhay, hindi DNA. Mayroong konteksto ng semantiko sa isang protina, ngunit sa DNA, lumalabas, maaaring hindi? O ito ay, ngunit iba, naiiba sa protina ...

At samakatuwid, mayroong isang kinakailangan upang suriin ang parehong DNA at protina mula sa pananaw ng konteksto ng semantiko, ngunit walang paglilinaw kung ano at paano dapat suriin.

Sa sitwasyong ito, iminungkahi ni P.P. Garyaev, kabilang ang linguistically, na suriin hindi ang DNA at protina, ngunit ang kanilang holographic volumetric na "portraits". Isang napakalakas na posisyon, dapat kong aminin. At napaka productive...

Ngunit sa alpabeto ng cell, na may mekanismo, pamilyar na diskarte, kung gayon ito ay ganap na hindi maintindihan. Siya ba, o hindi man, at ang konseptong ito ba ay isang alegorya lamang?

Ang mga biologist ay hindi nagbibigay ng mga paglilinaw. Ngunit matigas ang ulo na patuloy na ilapat ang konseptong ito. Ang bawat isa - sa kanyang pang-unawa ...

Tungkol sa orihinal na coding system.

Ito ay tungkol sa orihinal, na, marahil, sa yugto ng paghahati ng cell sa mga prokaryote at eukaryotes. Ngayon ito ay nakatago sa pamamagitan ng maraming mga overlap at deviations mula sa pareho. Milyun-milyong taon ng ebolusyon ang hindi lumipas nang walang bakas.

Ngunit pa rin…

Ang DNA ay hindi palaging isang imbakan ng impormasyon; mas maaga ang papel na ito ay maaaring gampanan ng RNA. Siya ay ganap na pinalitan ang protina sa ilang yugto. Maraming pag-aaral ang nagsasalita tungkol dito. At ang mga base ng DNA at RNA ay hindi palaging 4, ngunit hindi natin ito pinag-uusapan ngayon ...

Ngunit sa ilang yugto ng pag-unlad, lumitaw ang isang sistema ng coding ng impormasyon, na sa oras na iyon ay ganap na natugunan ang lahat ng mga kinakailangan ng impormasyon at lohikal na istraktura para sa pagkontrol ng mga proseso ng cell.

Ang parehong klasiko na itinuturo ng lahat at agad na nagsisimulang pabulaanan ...

Array ng impormasyon - DNA, RNA. Isang sequence na binubuo ng kumbinasyon ng 4 na nucleotides: A,T(U),C,G.

Ang hakbang sa pagbabasa ng impormasyon ay 1 nucleotide.

Ang paraan ng pagbasa ng impormasyon ay sunud-sunod.

Ang dami ng isang solong pagbabasa ay isang triplet.

Walang lohikal na sistema ang mabibilang. Pero, dito siya nakakabilang ng isa. Ito ay higit pa - marami na. At makilala iba-iba mga yunit sa dalawang magkatabing pares - masyadong. At kung ang axis ng simetrya ay totoo, kung gayon ito ay lubos na may kakayahang matukoy ang mga lohikal na estado ng mga kalapit na posisyon na may kaugnayan sa naturang axis. Ngunit, tila napakahirap palakihin pa ang reading zone nang hindi binibilang sa yugtong iyon.

At samakatuwid, sa yugtong iyon - ang triplet ay ang pinakamataas na posibleng anyo ng isang yunit ng impormasyon ng system. Isang discharge sa axis ng symmetry, isang discharge sa kanan at isang discharge sa kaliwa.

Tatlong magkaibang unit ng account... kahit para sa step reading... marami iyon.

Ang DNA at RNA information coding system ay gumagamit ng 4 na posibleng lohikal na estado, triplet reading. Ang pagiging kumplikado para sa cell ay sukdulan.

Paano patunayan ang triplet code? Paulit-ulit kong pinapakita ito. Sumulat ulit tayo: Bases - 4, amino acids - 20, codons o triplets - 64.

Simple lang ang matematika: 64/3 = 21

Ang ganitong bilang ng mga hindi magkakapatong na triplet ay maaaring makuha sa isang hakbang sa pag-aayos sa isang base. Mayroong 20 amino acid triplets at isang STOP codon.

Sa kabilang banda: 4 3 \u003d 64, ito ay pareho 21x3 \u003d 63, ito ay 60 kumbinasyon ng mga triplets, 3 stop codon at isang start codon, na nagsasara ng variation set. Math lang ito, ngunit... ipinapakita nito na sa orihinal, tatlong magkakasunod na base ang aktwal na binasa - isang codon sa isang hakbang ng 1 base. Tinukoy nito ang dami ng mga amino acid na ginamit - 20. Kaya, gayunpaman - isang triplet.

Sa kasong ito, naiintindihan ang pagkabulok ng amino acid code sa triplet. Ito ay nagmula sa pag-overlap ng code.

Hindi namin naiintindihan ang paglitaw ng pagkabulok ng codon. Hindi ito extension ng mga kakayahan ng system sa pag-encode ng impormasyon, ngunit "mga pagkakamali ng nakaraan nito." Ito ay isang echo ng orihinal na coding system…

Impormasyon sa paksa:

«С.153: «... ang isang amino acid ay naka-encrypt ng ilang mga codon. Ang ganitong code ay tinatawag na degenerate... ang ganitong uri ng degeneracy ay hindi nagpapahiwatig ng anumang kawalan ng katiyakan sa pagbuo ng molekula ng protina... nangangahulugan lamang ito na ang isang tiyak na amino acid ay maaaring ituro sa naaangkop na lugar sa chain ng protina sa tulong. ng ilang code words.

Siyempre, para ma-encode ang anumang amino acid sa mga base ng DNA, sapat na ang isang coding triplet. Lalo na sa non-overlapping coding. Ulitin ang isang codon nang maraming beses hangga't gusto mo, at kumuha ng maraming molekula ng nais na amino acid sa protina. Madali, simple, naiintindihan, at kakaunti ang pagkonsumo ng enerhiya.

Ang pagkabulok ng triplet code ay isang sapilitang panukala, direktang nauugnay sa orihinal na paraan ng pagbabasa ng code. Iyan ang nangyari sa kurso ng ebolusyon.

Ang mekanismo para sa paglitaw ng code degeneracy ay ganito:

Sa isang hakbang ng pagbabasa ng mga triplet na 1 base, isang senyales lamang ng triplet ang nagbabago para sa bawat hakbang, at dalawang senyales ng triplet ang nananatiling pare-pareho. Sabay-sabay lamang na inililipat ang kanilang mga posisyon. Sa dalawang hakbang, ang impormasyon ng isang character lamang ng triplet ay nananatiling hindi nagbabago, ngunit ito ay dumadaan nang sunud-sunod sa lahat ng mga posisyon ng display.

Bakit kailangan natin ang mga ito?

Sa 3 coding character, 2 character ang inuulit sa bawat hakbang. At isa lang ang nagbabago. Sa susunod na hakbang, magbabago din ang pangalawang tanda. At ang isang palatandaan ay mananatiling hindi nagbabago sa landas na nilakbay. Ang isang kumpletong pagbabago ng mga palatandaan ay darating lamang pagkatapos ng ikatlong hakbang. Ngayon lamang ang bagong kumbinasyon ng triplet ay hindi magkakaroon ng epekto ng mga nakaraang kumbinasyon.

Sa isang triplet na hakbang, ang bawat bagong triplet sa pagbuo ay hindi nakasalalay sa nauna, ngunit ... ang ganoong hakbang para sa naturang sistema ng pagbabasa ay imposible noon.

At ang nabuong DNA triplets ay nakadepende sa isa't isa habang nagbabasa.

Ang ganitong maayos na daloy ng isang triplet papunta sa isa pa ay humahantong sa isang limitasyon ng kakayahang mabilis na gamitin ang lahat ng mga permutasyon sa triplet. Para sa posibleng paggamit ng lahat ng 64 na variant ng triplet, 64 * 3 = 192 solong hakbang ng pagbabasa ng DNA triplets ay kinakailangan. At kabaliktaran, sa 64 na hakbang ng pagbabasa ng mga posibleng kumbinasyon na may sunud-sunod na hakbang na pagbabasa ng lahat ng mga codon, mula sa una hanggang ika-64, magkakaroon ng 42 na pag-uulit, at hindi hihigit sa 1/3 = 21 natatanging kumbinasyon. At isa pang 1/3...

Narito ang sagot, kung bakit mayroon lamang 20 amino acids. Ito ay maaaring higit pa, ngunit ang sistema para sa pag-encode at pagbabasa ng impormasyon ay hindi pinapayagan.

Kaya nagsimulang gumamit ang cell ng mga karagdagang code mula sa magagamit na 42 na pag-uulit. Kung hindi, hindi niya magagawa, dahil hindi pinapayagan ang mga puwang sa pagsasalin. Mayroong isang code - anuman, at ang ribosome ay dapat magsagawa ng operasyon ng pagsasalin. Ang mga transitional variant mula sa isang independiyenteng triplet code patungo sa isa pa ay mabilis na nagsimulang sumakop sa parehong 20 amino acid, ngunit depende na sa dalas ng paggamit. Para sa isang -6 na code, at ang isa at isa ay sapat na. Inirerehistro namin ito bilang code degeneracy.

Malinaw na ang paggamit ng mga umaasa na codon ay dapat na pinalawak ang base ng mga tRNA ng transportasyon. At nangyari nga. Sa isang full-scale system, ang bilang ng mga mRNA codon ay dapat tumugma sa bilang ng mga anticodon bawat tRNA. Kaya, ang isang malaking bilang ng mga tRNA ay nagpapahiwatig lamang na ang sistema ay orihinal na nabuo sa ganitong paraan.

Tulad ng nakikita natin, ang paunang o orihinal na sistema ng coding sa yugto ng paglitaw ng 4 na nucleotides sa DNA ay malinaw na nakikita. Ang mga karagdagang stratification ng mga huling proseso ng ebolusyon ay nawala na. At ngayon mayroon tayo... kung ano ang mayroon tayo.

Mga paunang pangunahing code ng mga amino acid.

Sa kabilang banda, kung susundin mo ang landas na ito, sa 64 na posibleng kumbinasyon, maaari kang pumili ng ilang 21 kumbinasyon at ilapat ang mga ito bilang pangunahing mga kumbinasyon. Pero ano?

Paano pumili ng isang cell? Ang pinakasimpleng sagot ay ayon sa maximum symmetry ng triplet.

Ilapat natin ang prinsipyo ng symmetry sa paghahanap ng mga tamang kumbinasyon at suriin kung gaano natin naiintindihan ang natural na coding ng mga amino acid sa DNA. Upang gawin ito, kukunin namin ang lahat ng mga variant ng simetriko na mga code sa Talahanayan 2. Napakahusay na resulta ..., 15 sa 16 na posibleng mga amino acid ang nakatanggap ng mga simetriko na code.

Ngunit, mayroon pa ring 5 amino acid at STOP.

Tila ang Kalikasan ay patungo sa parehong paraan, ... at natitisod sa parehong lugar. Ang lahat ng mga simetriko na opsyon ay ginamit, walang margin para sa pagpapalawak ng system, at walang sapat na mga code. Ano ang susunod na opsyon na ginamit niya upang magpatuloy sa paghahanap ng mga code?

Ngayon mga pag-uulit at isang karagdagang elemento ...

meron. CAA, AAC, UGG, at narito ang pangunahing stop codon - UAA.

Dalawang codon na lang ang natitira para mahanap...

GAC at AUG. Ang huli ay naging panimulang codon...

At ang kabuuang bilang ng mga pangunahing kumbinasyon na ginamit sa DNA at RNA ay naging 21. Ipinapakita ng talahanayan 2 ang landas ng paghahanap para sa mga pangunahing pagtatalaga ng code.

Ngunit dito rin, ang ebolusyonaryong lohika ng pag-unlad ay nagpapakita ng isang kawili-wiling halimbawa. Ang mga kumpletong simetriko lamang ang ginamit hanggang sa dulo at kaagad. Ang natitirang mga opsyon ay hindi ginamit kaagad at hindi ganap. Halimbawa, para sa amino acid na Gly, ang pangunahing codon GGG ay ginagamit, at pagkatapos ay idinagdag ang GGU, mula sa isang hindi nagamit na reserba ...

Ang ginawang coding reserves ay gumana hanggang sa huli. Ngayon, ang lahat ng mga reserba ay matagal nang naubos at ang oras ay dumating upang pagsamahin ang mga pag-andar, kung saan posible. Halimbawa, para sa start codon. Nagsimula ang paghahanap ng mga bagong paraan upang mapalawak ang mga posibilidad ng triplet coding. mga amino acid sa RNA. Iyon ay isang bagay na tulad nito, marahil, ay ang pagpili ng mga pangunahing code. Sa pamamagitan ng simetrya at simpleng mga permutasyon...

talahanayan 2

Ang lohika ng mga aksyon ay malinaw. Marahil ay nagkamali tayo sa pagkakasunud-sunod ng mga aksyon, ngunit hindi pa ito napakahalaga. Siyempre, ang mga ito ay ang aking mga pagkakaiba-iba lamang sa tema, malamang na alam ng mga propesyonal, sa isang paraan o iba pa, ang lahat ay nasa katotohanan, ngunit pa rin ... ito ay naging kawili-wili.

Huwag mong tapusin...

Kakaiba...magagamit lang ang mga symmetric code sa triplet reading, walang overlap. Ang puntong ito ay nagpapatingin sa amin muli sa matematika sa itaas upang makakuha ng 20 amino acid na gagamitin sa triplet coding. Maliwanag, ang isa ay hindi tumutugma sa isa pa.

Ipinapakita ng matematika ang layunin na katotohanan ng paggalaw ng elemento-by-element ng ribosome kasama ang RNA. Ngunit ang ganoong malawak na paggamit ng mga simetriko sa coding ng mga amino acid ay hindi maaaring aksidenteng alinman, at tumuturo sa triplets ng independiyenteng pagbabasa.

Posibleng umiral ang element-by-element na pagbabasa ng impormasyon ng RNA bago ang triplet coding at sa ilang panahon kasama ang paglitaw ng mga triplet. Tinukoy nito ang dami ng mga amino acid na ginamit.

Ngunit sa ilang yugto ay nagkaroon ng isang hakbang sa pag-unlad. Ang coding system ay ganap na na-overhaul. Dahil sa triplet independent reading, kinakailangan na muling i-encode ang ginamit na mga amino acid ayon sa mga palatandaan ng simetrya. Ngunit ang ebolusyon ay hindi alam kung paano itapon ang mga lumang opsyon ...

Mayroon nang mga karagdagang code, kailangan naming ipamahagi muli ang mga ito sa pamamagitan ng mga amino acid depende sa dalas ng paggamit ng mga ito.

At lumitaw ang isang kabalintunaan na larawan. Ang pagbabasa ay tila hindi magkakapatong, at ang isang codon ay sapat na upang mag-encode ng isang amino acid, at lahat ng 64 na variant ay ginamit. Ang potensyal na redundancy ng coding ay sakop ng pagkabulok ng mga code. Ang tinantyang reserba ay, ngunit sa katunayan - hindi. Kung paano nangyari, nakita na natin.

Malamang, ang mabilis na pag-unlad ng mga cellular ribosome ay naging isang kadahilanan sa pagbabago ng system. Sa huli, tinutukoy nila ang buong coding system at ang aplikasyon nito sa cellular organism.

Maaaring ipagpalagay na ang zone ng pagbabasa ng impormasyon ng ribosome ay matagal nang lumampas sa tatlong mga palatandaan at lumampas sa mga limitasyong ito. Ngayon ay posible na pumili at kabisaduhin ang impormasyon ng nais na codon sa loob ng isang malaking sona ng pagbabasa ng impormasyon. Ginawa nitong posible na iwanan ang ribosome na may isang elemento-by-element na hakbang, ngunit ang posibilidad ng triplet na pagbabasa sa isang malayang mode ay natanto din. Ang ribosome ay may gumaganang memorya sa isang lugar.

Ang zone ng pagbabasa ng impormasyon para sa ribosome, kahit na sa mga prokaryote, tulad ng nakikita natin, ay umabot sa 7 nucleotides. At hindi ito ang limitasyon. Kung gagawin nating batayan na ang mga ribosom ay may dalawang sentro ng pagsasalin o impormasyon sa pagbabasa, kung gayon ang kanilang kabuuang sona ng pagbabasa ng impormasyon sa pamamagitan ng isang ribosom ay umabot na sa 14 na nucleotides. Ang ilang mga seksyon ng mga code ay kinuha bilang triplets, at ang iba ay konteksto ...

At ngayon…

At ngayon ang lahat ay ganap na nalilito. Ayon sa mga biologist, ang marka ay nasa triplets, bagaman walang nagpapaliwanag kung paano ito nangyayari. Binabalewala ang pinakamalapit na konteksto. Ang paghahambing ng pagkakasunud-sunod ng RNA code at ang protina na nagmula rito ay isang napakahirap na gawain, at tila imposibleng malinaw na maunawaan kung paano nagbago ang sistema at kung ano ang isinasaalang-alang sa panahon ng pagsasalin.

Bukod dito, ang mga biologist ay hindi tumutuon sa systematization, ngunit sa paghahanap ng mga paglihis mula sa system, at sa gayon ay nadaragdagan ang malawak na iba't ibang mga katotohanan, at lumilikha ng isang palaisipan na palaisipan para sa kanilang sarili. Ang pagkalito ay dinagdagan ng kumpletong paghahalo ng iba't ibang mga paglihis sa mga mekanismo ng pagbabasa ng triplets ng mga prokaryotes at eukaryotes sa isang malaking crossword puzzle ... kung saan sila mismo ay tila nalilito.

Bakit? May iba pa silang gawain. Gumagana sila sa mga biological na bagay, gaya ng nakaugalian sa kanilang agham. Samakatuwid, ang mga konklusyon sa mga isyu ng RNA coding ay makikita sa teorya ng "swing", at hindi sa sistema ng mga prinsipyo para sa pagbabasa ng impormasyon at coding theory. Maaari silang maunawaan, ngunit ang isang paraan ay dapat mahanap ...

Ang technocratic approach na iminungkahi ng mga biologist mismo sa problema ng pag-unawa sa DNA coding ay hindi pa naubos ang mga posibilidad nito. Sa katunayan, hanggang ngayon ay hindi pa talaga nagagamit. Terminolohiya lang ang ginamit, hindi ang approach.

Marahil ay dumating na ang oras upang ilapat ang pagsusuri ng makina ng mga pagkakasunud-sunod ng DNA, na isinasaalang-alang ang pinalawig na zone ng pagbabasa ng impormasyon na may kaugnayan sa coding triplet. Pagkatapos ang mekanismo ng pagkilos ng konteksto ng coding na pinakamalapit sa triplet ng pagbabasa, at posibleng pati na rin ang mga elemento ng programming ng proseso ng pagsasalin ng protina, na kabisado ng ribosome, ay magiging malinaw. Ang ganitong pagsusuri ay lalong mahalaga para sa pag-aaral ng mga hindi naisalin na rehiyon ng RNA at DNA. Dahil malinaw na na ang mga ito ay mga elemento ng software ng coding system. Ang lahat ng mga proseso ay nakasalalay sa kanila, kabilang ang pagsasalin ng protina. Ang pangalang "basura" ay malinaw na hindi katulad ng mga ito sa anumang paraan ...

Oo, at maaaring walang "basura" sa mga hanay ng madiskarteng mahalagang impormasyon na nakaimbak sa DNA. Walang sistema ng impormasyon ang kayang bayaran ito.

Ang kasalukuyang antas ng pag-unlad ng teknolohiya ng computer ay ginagawang posible upang malutas ang mga problemang ito. Bumuo ng isang sistema ng pamamahala ng impormasyon sa istruktura ng cellular, linawin ang mga channel ng komunikasyon, magtatag ng mga pangunahing kontrol at isang sistema ng signal. Pagkatapos ay magiging malinaw ang hindi bababa sa tinatayang antas ng teknikal na kumplikado ng control system na ito. Sa ngayon, isang bagay lamang ang malinaw na ang ribosome ay gumaganap ng isang mahalagang papel dito, ngunit gaano teknikal na kumplikado ang unibersal na cellular automaton na ito? Paano nakikita ang teknikal na kumplikado ng iba pang mga mekanismo ng ehekutibo ng cell laban sa background nito?

Wala pa akong mahanap na sagot...

Panitikan:

1. Garyaev P.P. Tertyshny G.G. Leonova E.A. Mologin A.V. Wave biocomputer function ng DNA. http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1157645&s
2. Nikitin A.V., Pagbabasa at pagproseso ng impormasyon ng DNA // "Academy of Trinitarianism", M., El No. 77-6567, publisher 16147, 08.11.2010

Nikitin A.V., Mga problema sa pag-unawa sa DNA coding system // "Academy of Trinitarianism", M., El No. 77-6567, publication 16181, 27.11.2010

Mga ardilya- Ito ay mga heteropolymer na binubuo ng 20 iba't ibang monomer - mga natural na alpha-amino acid. Mga ardilya ay hindi regular na polimer. Sa istraktura ng isang molekula ng protina, ang ilang mga antas ng istrukturang organisasyon ay nakikilala. Pangunahing Istruktura ay isang pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid na naka-link ng mga peptide bond. pangalawang istraktura- bilang isang patakaran, ito ay isang helical na istraktura, na hawak ng maraming mga hydrogen bond na lumabas sa pagitan ng -C=O at -NH na mga grupo na matatagpuan malapit sa isa't isa. Tertiary na istraktura ang molekula ng protina ay isang spatial na pagsasaayos, kadalasang kahawig ng isang compact globule; ito ay sinusuportahan ng ionic, hydrogen, at disulfide (S–S) bond. Quaternary na istraktura ay nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng ilang mga subunits - mga globules (halimbawa, ang isang molekula ng hemoglobin ay binubuo ng apat na naturang mga subunit). Ang pagkawala ng isang molekula ng protina ng istraktura nito ay tinatawag na denaturation; ito ay maaaring sanhi ng temperatura, dehydration, radiation, atbp. Ang impormasyon tungkol sa pagkakasunud-sunod ng amino acid sa isang polypeptide chain ay matatagpuan sa DNA tinatawag na gene. Ang DNA ay naglalaman ng impormasyon tungkol sa pangunahing istraktura ng isang protina. Ang DNA code ay pareho para sa lahat ng mga organismo. Ang bawat amino acid ay tumutugma sa tatlong nucleotides na bumubuo ng isang triplet, o codon. Ang nasabing coding ay kalabisan: 64 na kumbinasyon ng triplets ang posible, habang mayroon lamang 20 amino acids. Mayroon ding control triplets, halimbawa, na nagmamarka sa simula at pagtatapos ng isang gene.

Biosynthesis ng protina ay isang hanay ng mga reaksyon na gumagamit ng enerhiya ng ATP. Ang mga enzyme ay kasangkot sa lahat ng mga reaksyon ng synthesis ng protina. Ang biosynthesis ng protina ay isang matrix synthesis.

Genetic code ay isang sistema para sa pagtatala ng impormasyon tungkol sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa mga protina gamit ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa DNA. Mga katangian ng genetic code.

1. Tripletity Ang bawat amino acid ay naka-encode ng isang sequence ng 3 nucleotides.

2. Pagkabulok. Ang lahat ng mga amino acid, maliban sa methionine at tryptophan, ay naka-encode ng higit sa isang triplet. Isang kabuuang 61 triplet code para sa 20 amino acids.

3. Kakaiba. Ang bawat triplet ay nag-encode lamang ng isang amino acid o isang terminator ng pagsasalin.

4. Compactness, o ang kawalan ng intragenic na mga bantas. Sa loob ng isang gene, ang bawat nucleotide ay bahagi ng isang makabuluhang codon.

23. Ang prinsipyo ng coding at pagpapatupad ng genetic na impormasyon sa isang cell, ang mga katangian ng genetic code, ang kanilang biological na kahulugan. Mga yugto ng pagsasakatuparan ng impormasyon, ang kanilang mga katangian. Ang konsepto ng direkta at baligtad na transkripsyon.

Genetic code- isang sistema para sa pagtatala ng namamana na impormasyon, pagkatapos kung saan ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa DNA (sa ilang mga RNA virus) ay tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa mga molekula ng protina. Dahil sa proseso ng pagpapatupad, ang genetic na impormasyon ay muling isinulat mula sa DNA patungo sa mRNA, ang genetic code ay binabasa para sa mRNA at isinulat gamit ang apat na nitrogenous na base ng RNA (A, B, G, C).

codon- isang sequence ng tatlong katabing nucleotides (triplet) ng mRNA na nag-encode ng isang partikular na amino acid o sa simula at pagtatapos ng pagsasalin.

Dahil may apat na uri ng nucleotides, ang genetic code ay binubuo ng 64 na codon, kung saan 61 na codon ang code para sa 20 amino acid. Tatlong codon (UAG, UAA, UGA) - mga codon-codon-walang kapararakan na mga codon, hindi naka-encode ng isang amino acid at walang transport RNA para sa kanila; kumikilos sila bilang mga senyales para sa pagkumpleto ng pagsasalin (codon-codon-stop codon, codon-terminators). Tinutukoy ng AUG codon ang simula ng pagsasalin at tinatawag na start o start codon.

Genetic code: mga katangian at konsepto nito. Pangunahin, ang lahat ng pagkakaiba-iba ng buhay ay tinutukoy ng pagkakaiba-iba ng mga molekula ng protina na nagsasagawa ng iba't ibang mga biological function sa mga selula. Ang istraktura ng mga protina ay tinutukoy ng set at pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa kanilang mga peptide chain. Ito ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa peptides na naka-encrypt sa mga molekula ng DNA gamit ang genetic code. Sa iba't ibang mga protina na umiiral sa kalikasan, mga 20 iba't ibang mga amino acid ang natagpuan.

Mga katangian ng genetic code:

triplet - isang amino acid ay na-encode ng isang triplet, na kinabibilangan ng tatlong nucleotides. Ang nasabing triplet ay tinatawag na codon.;

· “Degeneracy”, o redundancy ng genetic code, i.e. ang parehong amino acid ay maaaring ma-code ng ilang triplets, dahil kilala ang 20 amino acid at 64 na codon

hindi magkakapatong, ibig sabihin. walang naghihiwalay na mga palatandaan sa pagitan ng mga triplet sa molekula ng DNA, ang mga ito ay nakaayos sa isang linear na pagkakasunud-sunod, kasunod ng isa-isa, tatlong katabing nucleotides ay bumubuo ng isang triplet;

versatility, i.e. para sa lahat ng mga organismo, mula sa mga prokaryote hanggang sa mga tao, 20 amino acids ay naka-encode ng parehong triplets, na isa sa mga patunay ng pagkakaisa ng pinagmulan ng lahat ng buhay sa Earth

Mga yugto ng pagpapatupad ng genetic na impormasyon I.

Transkripsyon- synthesis ng lahat ng uri ng RNA sa isang DNA matrix.

Ang transkripsyon, o muling pagsulat, ay hindi nangyayari sa buong molekula ng DNA, ngunit sa site na responsable para sa isang partikular na protina (gene). Mga kundisyon na kinakailangan para sa transkripsyon:

a) unwinding ng isang seksyon ng DNA sa tulong ng unwinding protina-enzymes

b) pagkakaroon ng materyal na gusali.

c) transcription enzymes - RNA polymerases I, II, III

d) enerhiya sa anyo ng ATP.

Ang transkripsyon ay nangyayari ayon sa prinsipyo ng complementarity. Kasabay nito, sa tulong ng mga espesyal na protina-enzymes, ang isang seksyon ng DNA double helix ay nag-unwinds, at isang template para sa synthesis ng mRNA. Pagkatapos ang RNA polymerase enzyme ay gumagalaw sa kahabaan ng DNA chain, na nagkokonekta sa mga nucleotide sa isa't isa ayon sa prinsipyo ng complementarity sa isang lumalagong RNA chain. Ang single-stranded RNA pagkatapos ay humihiwalay sa DNA at lumabas sa cell nucleus II sa pamamagitan ng mga pores sa nuclear membrane.

I-broadcast(pagsasalin), o biosynthesis ng protina. Ang kakanyahan ng pagsasalin ay ang pagsasalin ng isang apat na letrang cipher ng mga nitrogenous na base sa isang 20-titik na "diksyonaryo" ng mga amino acid. Ang proseso ng pagsasalin ay binubuo sa paglilipat ng genetic na impormasyon na naka-encode sa mRNA sa amino acid sequence ng isang protina. Ang synthesis ng protina ay isinasagawa sa cytoplasm sa ribosomes at binubuo ng ilang yugto:

Ang yugto ng paghahanda (pag-activate ng mga amino acid) ay binubuo sa enzymatic binding ng bawat amino acid sa tRNA nito at ang pagbuo ng amino acid-tRNA complex. Talagang protina synthesis, na kinabibilangan ng tatlong yugto:

a) pagsisimula- Ang mRNA ay nagbubuklod sa maliit na subunit ng ribosome

b) pagpapahaba- pagpahaba ng polypeptide chain. Ang proseso ay isinasagawa sa 3 hakbang at binubuo sa pagbubuklod ng mRNA codon sa tRNA anticodon ayon sa prinsipyo ng complementarity sa aktibong sentro ng ribosome, pagkatapos ay sa pagbuo ng isang peptide bond sa pagitan ng dalawang residue ng amino acid at paglipat ng dipeptide isang hakbang pasulong at, nang naaayon, inilipat ang ribosome kasama ang mRNA isang codon pasulong

c) pagwawakas- ang pagtatapos ng pagsasalin ay nakasalalay sa pagkakaroon ng mga termination codon o "stop signal" (UAA, UGA, UAG) at mga enzyme ng protina - mga kadahilanan ng pagwawakas sa mRNA

baligtad na transkripsyon ay ang proseso ng pagbuo ng double-stranded DNA batay sa impormasyon sa single-stranded RNA. Ang prosesong ito ay tinatawag na reverse transcription, dahil ang paglipat ng genetic na impormasyon ay nangyayari sa "reverse" na direksyon na may kaugnayan sa transcription.

Katulad na impormasyon.

Ang genetic na impormasyon ay naka-encode sa DNA. Ang genetic code ay pinaliwanag ni M. Nirenberg at H.G. Quran, kung saan sila ay ginawaran ng Nobel Prize noong 1968.

Genetic code- isang sistema para sa pagsasaayos ng mga nucleotide sa mga molekula ng nucleic acid na kumokontrol sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa isang molekula ng polypeptide.

Mga pangunahing postulate ng code:

1) Ang genetic code ay triplet. Ang triplet ng mRNA ay tinatawag na codon. Isang codon code para sa isang amino acid.

2) Ang genetic code ay degenerate. Ang isang amino acid ay na-code para sa higit sa isang codon (mula 2 hanggang 6). Ang mga pagbubukod ay methionine at tryptophan (AUG, GUG). Sa mga codon para sa isang amino acid, ang unang dalawang nucleotide ay kadalasang pareho, at ang pangatlo ay nag-iiba.

3) Ang mga codon ay hindi nagsasapawan. Ang nucleotide sequence ay binabasa sa isang direksyon sa isang hilera, triplet sa pamamagitan ng triplet.

4) Ang code ay hindi malabo. Ang isang codon code para sa isang tiyak na amino acid.

5) Ang AUG ay ang panimulang codon.

6) Walang mga punctuation mark sa loob ng gene - mga stop codon: UAG, UAA, UGA.

7) Ang genetic code ay pangkalahatan, ito ay pareho para sa lahat ng mga organismo at mga virus.

Ang pagsisiwalat ng istraktura ng DNA, ang materyal na carrier ng pagmamana, ay nag-ambag sa solusyon ng maraming mga isyu: ang pagpaparami ng mga gene, ang likas na katangian ng mutasyon, biosynthesis ng protina, atbp.

Ang mekanismo ng paghahatid ng genetic code ay nag-ambag sa pagbuo ng molecular biology, pati na rin ang genetic engineering, gene therapy.

Ang DNA ay matatagpuan sa nucleus at bahagi ng chromatin, pati na rin ang mitochondria, centrosomes, plastids, at RNA ay nasa nucleoli, cytoplasmic matrix, at ribosome.

Ang carrier ng namamana na impormasyon sa cell ay DNA, at ang RNA ay nagsisilbing maglipat at magpatupad ng genetic na impormasyon sa mga pro at eukaryotes. Sa tulong ng i-RNA, nagaganap ang proseso ng pagsasalin ng sequence ng DNA nucleotides sa isang polypeptide.

Sa ilang mga organismo, bilang karagdagan sa DNA, ang RNA ay maaaring maging tagapagdala ng namamana na impormasyon, halimbawa, sa mga mosaic na virus ng tabako, poliomyelitis, at AIDS.

Ang mga monomer ng mga nucleic acid ay mga nucleotides. Ito ay itinatag na ang higanteng double-stranded na molekula ng DNA sa eukaryotic chromosome ay nabuo ng 4 na uri ng mga nucleotides: adenyl, guanyl, thymidyl, at cytosyl. Ang bawat nucleotide ay binubuo ng isang nitrogenous base (purine G+A o pyrimidine C+T), deoxyribose, at isang phosphoric acid residue.

Sinusuri ang DNA ng iba't ibang pinagmulan, binalangkas ni Chargaff ang mga regularidad ng quantitative ratio ng mga nitrogenous base - Mga panuntunan ng Chargaff.

a) ang halaga ng adenine ay katumbas ng halaga ng thymine (A=T);

b) ang halaga ng guanine ay katumbas ng halaga ng cytosine (G=C);

c) ang dami ng purine ay katumbas ng dami ng pyrimidines (G+A = C+T);

d) ang bilang ng mga base na may 6-amino group ay katumbas ng bilang ng mga base na may 6-keto group (A + C \u003d G + T).

Kasabay nito, ang ratio ng mga base A + TG + C ay isang mahigpit na koepisyent na partikular sa species (para sa mga tao - 0.66; mga daga - 0.81; bakterya - 0.41).

Noong 1953 ang biologist J. Watson at pisiko F. Ilog nagmungkahi ng isang spatial molecular model ng DNA.

Ang mga pangunahing postulate ng modelo ay ang mga sumusunod:

1. Ang bawat molekula ng DNA ay binubuo ng dalawang mahabang antiparallel polynucleotide chain na bumubuo ng double helix na pinaikot sa gitnang axis (kanan - B-form, left-handed - Z-form, natuklasan ni A. Rich noong huling bahagi ng 70s).

2. Ang bawat nucleoside (pentose + nitrogenous base) ay matatagpuan sa isang eroplanong patayo sa axis ng helix.

3. Dalawang polynucleotide chain ay pinagsasama-sama ng hydrogen bond na nabuo sa pagitan ng nitrogenous bases.

4. Ang pagpapares ng mga nitrogenous base ay mahigpit na partikular, ang purine base ay pinagsama lamang sa mga pyrimidine: A-T, G-C.

5. Ang base sequence ng isang chain ay maaaring mag-iba nang malaki, ngunit ang nitrogenous bases ng kabilang chain ay dapat na mahigpit na pantulong sa kanila.

Ang mga polynucleotide chain ay nabuo sa pamamagitan ng covalent bonds sa pagitan ng mga katabing nucleotide sa pamamagitan ng phosphoric acid residue na nag-uugnay sa carbon sa ikalimang posisyon ng asukal sa ikatlong carbon ng katabing nucleotide. Ang mga chain ay may direksyon: ang simula ng chain ay 3 "OH - sa ikatlong posisyon ng carbon ng deoxyribose, ang OH hydroxyl group ay nakakabit, ang dulo ng chain ay 5" F, isang phosphoric acid residue ay nakakabit sa ang ikalimang carbon ng deoxyribose.

Ang autosynthetic function ng DNA ay replication - autoreproduction. Ang pagtitiklop ay batay sa mga prinsipyo ng semiconservativity, antiparallelism, complementarity, at discontinuity. Ang namamana na impormasyon ng DNA ay natanto bilang isang resulta ng pagtitiklop ayon sa uri ng matrix synthesis. Nagpapatuloy ito sa mga yugto: pagbubuklod, pagsisimula, pagpahaba, pagwawakas. Ang proseso ay nakakulong sa S-panahon ng interphase. Ang DNA polymerase enzyme ay gumagamit ng single-stranded DNA bilang template at, sa pagkakaroon ng 4 na nucleotides, isang primer (RNA), ay bumubuo ng pangalawang DNA strand.

Ang synthesis ng DNA ay isinasagawa ayon sa prinsipyo ng complementarity. Sa pagitan ng mga nucleotide ng DNA chain, ang mga phosphodiester bond ay nabuo dahil sa mga koneksyon ng 3 "OH group ng pinakahuling nucleotide na may 5" -phosphate ng susunod na nucleotide na idaragdag sa chain.

Mayroong tatlong pangunahing uri ng pagtitiklop ng DNA: konserbatibo, semi-konserbatibo, dispersed.

Konserbatibo- pagpapanatili ng integridad ng orihinal na double-stranded na molekula at ang synthesis ng isang anak na babae na double-stranded na molekula. Ang kalahati ng mga molekula ng anak na babae ay ganap na binuo mula sa bagong materyal, at kalahati mula sa lumang materyal ng magulang.

semi-konserbatibo - Nagsisimula ang synthesis ng DNA sa pag-attach sa pinagmulan ng pagtitiklop ng enzyme helicase, na nag-unwind ng mga seksyon ng DNA. Ang bawat strand ay may nakadikit na protein-binding DNA (DBP) na pumipigil sa kanila sa pagsali. Ang yunit ng pagtitiklop ay ang replicon - ito ang lugar sa pagitan ng dalawang punto ng simula ng synthesis ng mga chain ng bata. Ang pakikipag-ugnayan ng mga enzyme sa pinagmulan ng pagtitiklop ay tinatawag na pagsisimula. Ang puntong ito ay gumagalaw sa kahabaan ng chain (3 "OH>5" F) at isang replication fork ang nabuo.

Ang synthesis ng isang bagong chain ay hindi nagpapatuloy sa pagbuo ng mga fragment na 700-800-2000 nucleotide residues ang haba. Mayroong simula at wakas para sa pagtitiklop. Ang replicon ay gumagalaw sa kahabaan ng molekula ng DNA at ang mga bagong seksyon nito ay nahuhulog. Ang bawat isa sa mga kadena ng magulang ay isang matrix para sa bata, na na-synthesize ayon sa prinsipyo ng complementarity. Bilang resulta ng sunud-sunod na koneksyon ng mga nucleotides, ang DNA chain ay pinahaba (elongation stage) sa tulong ng enzyme DNA ligase. Kapag naabot ang nais na haba ng molekula, huminto ang synthesis - pagwawakas. Ang mga eukaryote ay may libu-libong replication forks nang sabay-sabay. Sa prokaryotes, ang pagsisimula ay nangyayari sa isang punto ng DNA ring, habang ang dalawang replication forks ay gumagalaw sa 2 direksyon. Sa punto kung saan sila nagkikita, ang dalawang-stranded na molekula ng DNA ay pinaghihiwalay.

Nagkalat - ang pagkasira ng DNA sa mga fragment ng nucleotide, ang bagong double-stranded na DNA ay binubuo ng mga spontaneously recruited bago at parental fragment.

Eukaryotic DNA ay structurally katulad sa prokaryotic DNA. Ang mga pagkakaiba ay nauugnay sa: ang dami ng DNA sa pamamagitan ng mga gene, ang haba ng molekula ng DNA, ang pagkakasunud-sunod ng paghalili ng mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide, ang hugis ng stacking (sa eukaryotes - linear, sa prokaryotes - circular).

Ang mga eukaryote ay nailalarawan sa pamamagitan ng DNA redundancy: ang dami ng DNA nito na kasangkot sa coding ay 2% lamang. Ang bahagi ng labis na DNA ay kinakatawan ng parehong mga hanay ng mga nucleotides, paulit-ulit na maraming beses (uulit). Mayroong paulit-ulit at katamtamang paulit-ulit na mga pagkakasunod-sunod. Bumubuo sila ng constitutive heterochromatin (structural). Ito ay naka-embed sa pagitan ng mga natatanging sequence. Ang mga sobrang gene ay mayroong 10 4 na kopya.

Metaphase chromosome (spiralized chromatin) ay binubuo ng dalawang chromatid. Ang hugis ay natutukoy sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang pangunahing constriction - ang sentromere. Hinahati nito ang chromosome sa 2 braso.

Tinutukoy ng lokasyon ng sentromere ang mga pangunahing hugis ng mga chromosome:

metacentric,

submetacentric,

acrocentric,

Telocentric.

Ang antas ng spiralization ng mga chromosome ay hindi pareho. Ang mga rehiyon ng chromosome na may mahinang spiralization ay tinatawag euchromatic. Ito ay isang zone ng mataas na metabolic activity kung saan ang DNA ay binubuo ng mga natatanging sequence. Zone na may malakas na spiralization - heterochromatic rehiyon na may kakayahang transkripsyon. Makilala constitutive heterochromatin-genetic inert, hindi naglalaman ng mga gene, hindi pumasa sa euchromatin, pati na rin opsyonal, na maaaring ma-convert sa aktibong euchromatin. Ang mga dulo ng distal na bahagi ng chromosome ay tinatawag na telomeres.

Ang mga kromosom ay nahahati sa mga autosome (somatic cells) at heterochromosome (sex cell).

Sa mungkahi ni Levitsky (1924), ang diploid set ng somatic chromosome ng isang cell ay tinawag karyotype. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng bilang, hugis, laki ng mga chromosome. Upang ilarawan ang mga chromosome ng karyotype, ayon sa panukala ng S.G. Navashina sila ay nakaayos sa anyo idiograms - sistematikong karyotype. Noong 1960, iminungkahi ang Denver International Classification of Chromosome, kung saan inuri ang mga chromosome ayon sa laki at lokasyon ng centromere. Sa karyotype ng isang somatic cell ng tao, 22 pares ng autosome at isang pares ng sex chromosome ay nakikilala. Ang hanay ng mga chromosome sa somatic cells ay tinatawag diploid, at sa mga sex cell - haploid (siya ba katumbas ng kalahati ng hanay ng mga autosome). Sa karyotype idiogram ng tao, ang mga chromosome ay nahahati sa 7 grupo, depende sa kanilang laki at hugis.

1 - 1-3 malaking metacentric.

2 - 4-5 malaking submetacentric.

3 - 6-12 at X-chromosome medium metacentric.

4 - 13-15 medium acrocentric.

5 - 16-18 medyo maliit na meta-submetacentric.

6 - 19-20 maliit na metacentric.

7 - 21-22 at ang Y-chromosome ay ang pinakamaliit na acrocentric.

Ayon kay Pag-uuri ng Paris Ang mga chromosome ay nahahati sa mga pangkat ayon sa kanilang laki at hugis, pati na rin ang linear na pagkita ng kaibhan.

Ang mga kromosom ay may mga sumusunod na katangian (mga tuntunin ng mga kromosom):

1. Indibidwalidad - mga pagkakaiba sa pagitan ng mga di-homologous na chromosome.

2. Pagpapares.

3. Ang katatagan ng bilang - katangian ng bawat species.

4. Continuity - ang kakayahang magparami.

07.04.2015 13.10.2015

Sa panahon ng nano-technologies at inobasyon sa lahat ng larangan ng buhay ng tao, maraming kailangang malaman para sa tiwala sa sarili at komunikasyon sa mga tao. Ang mga teknolohiya ng ikadalawampu't isang siglo ay lumayo na, halimbawa, sa larangan ng medisina at genetika. Sa artikulong ito, susubukan naming ilarawan nang detalyado ang pinakamahalagang hakbang ng sangkatauhan sa pananaliksik sa DNA.

Paglalarawan ng DNA code

Ano ang code na ito? Ang code ay nasira ng genetic properties at pinag-aaralan ito ng mga geneticist. Ang lahat ng nabubuhay na nilalang sa ating planeta ay pinagkalooban ng code na ito. Tinukoy ng siyentipiko bilang paraan ng pagkakasunud-sunod ng protina ng mga amino acid gamit ang isang kadena ng mga nucleotides.
Ang tinatawag na alpabeto ay binubuo ng apat na base, na itinalagang A, G, T, C:
Ang A ay adenine
G - guanine,
T - thymine,
C, cytosine.
Ang kadena ng code ay isang spiral ng inilarawan sa itaas na mga base na sunud-sunod na binubuo, lumalabas na ang isang tiyak na titik ay tumutugma sa bawat hakbang ng spiral.
Ang DNA code ay bumagsak ng mga protina na kasangkot sa compilation at binubuo ng mga chain. Kung saan lumahok ang dalawampung uri ng mga amino acid. Ang mga amino acid ng nagbubunyag na code ay tinatawag na canonical, nakahanay sa isang tiyak na paraan sa bawat nilalang at bumubuo ng mga link ng protina.

Kasaysayan ng pagtuklas

Ang sangkatauhan ay nag-aaral ng mga protina at acid sa loob ng mahabang panahon, ngunit ang mga unang hypotheses at ang paglutas ng teorya ng pagmamana ay lumitaw lamang sa kalagitnaan ng ikadalawampu siglo. Sa puntong ito, ang mga siyentipiko ay nakolekta ng sapat na dami ng kaalaman sa isyung ito.
Noong 1953, ipinakita ng pananaliksik na ang protina ng isang indibidwal na organismo ay may natatanging kadena ng mga amino acid. Ito ay karagdagang deduced na ang chain na ito ay walang paghihigpit sa polypeptide.

Ang mga rekord ng iba't ibang mga siyentipiko sa mundo ay inihambing, na naiiba. Samakatuwid, nabuo ang isang tiyak na konsepto: ang bawat gene ay tumutugma sa isang tiyak na polypeptide. Kasabay nito, lumilitaw ang pangalang DNA, na tiyak na napatunayang hindi isang protina.
Ang mga mananaliksik na sina Crick at Watson ay unang nagsalita tungkol sa matrix scheme ng explanatory cipher noong 1953. Sa pinakahuling gawain ng mga dakilang siyentipiko, ang katotohanan ay pinatunayan na ang cipher ay ang tagapagdala ng impormasyon.

Kasunod nito, nanatili lamang ito upang maunawaan ang isyu ng pagtukoy at pagbuo ng mga chain ng amino acid, mga base at katangian ng protina.

Ang unang siyentipiko na bumuo ng genetic coding hypothesis ay ang physicist na si Gamow, na nagmungkahi din ng isang tiyak na paraan upang subukan ang matrix.
Iminungkahi ng mga geneticist na magtatag ng isang sulat sa pagitan ng dalawang gilid na riles ng kadena ng amino acid at ang mga nagresultang mga hakbang na hugis diyamante. Ang hugis-brilyante na mga hakbang ng kadena ay nabuo gamit ang apat na nucleotides ng genetic code. Ang sulat na ito ay tinatawag na tamburin.
Si Gamow sa kanyang karagdagang pananaliksik ay nagmumungkahi ng teorya ng triplet code. Ang pagpapalagay na ito ay nagiging pinakamahalaga sa tanong ng likas na katangian ng genetic code. Bagaman ang teorya ng physicist na si Gamow ay may mga kapintasan, isa na rito ay ang coding ng istruktura ng mga protina sa pamamagitan ng genetic code.
Alinsunod dito, si Georgy Gamow ang naging unang siyentipiko na isinasaalang-alang ang tanong ng mga gene bilang coding ng isang apat na digit na sistema na isinalin sa isang dalawampu't digit na pangunahing katotohanan.

Prinsipyo ng pagpapatakbo

Ang isang protina ay binubuo ng ilang mga string ng mga amino acid. Ang lohika ng pagkonekta ng mga kadena ay tumutukoy sa istraktura at mga katangian ng protina ng katawan, na naaayon ay nag-aambag sa pagkilala ng impormasyon tungkol sa mga biological na parameter ng isang buhay na nilalang.

Ang impormasyon mula sa mga buhay na selula ay kinukuha ng dalawang proseso ng matrix:
Transkripsyon, iyon ay, ang synthesized na proseso ng pagsasanib ng mga template ng RNA at DNA.
Pagsasalin, iyon ay, ang synthesis ng isang chain ng polypeptides sa isang RNA template.
Sa panahon ng pagsasalin, ang genetic code ay na-redirect sa isang lohikal na kadena ng mga amino acid.

Upang matukoy at maipatupad ang impormasyon ng mga gene, hindi bababa sa tatlong chain nucleotides ang kinakailangan, kapag isinasaalang-alang ang dalawampung mahigpit na magkakasunod na amino acid. Ang nasabing isang set ng tatlong nucleotides ay tinutukoy bilang isang triplet.
Ang mga genetic code ay nahahati sa dalawang kategorya:
Overlapping - minor, triangular at sequential code.
Non-overlapping - ang code ay kumbinasyonal at "walang mga kuwit".
Napatunayan ng mga pag-aaral na ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid ay magulo at, nang naaayon, nang paisa-isa, batay dito, mas gusto ng mga siyentipiko ang mga hindi magkakapatong na code. Kasunod nito, ang teoryang "walang kuwit" ay pinabulaanan.
Bakit kailangan mong malaman ang DNA code
Ang kaalaman sa genetic code ng isang buhay na organismo ay ginagawang posible upang matukoy ang impormasyon ng mga molekula sa namamana at ebolusyonaryong kahulugan. Ang kinakailangang talaan ng pagmamana, ay nagpapakita ng pananaliksik sa pagbuo ng sistematikong kaalaman sa mundo ng genetika.
Ang pagiging pangkalahatan ng genetic code ay itinuturing na pinaka-natatanging pag-aari ng isang buhay na organismo. Batay sa data, makakakuha ka ng mga sagot sa karamihan ng mga tanong na medikal at genetic na kalikasan.

Paggamit ng kaalaman sa medisina at genetika

Ang mga pagsulong sa molecular biology noong ikadalawampu siglo ay nagbigay-daan para sa isang malawak na hakbang sa pag-aaral ng mga sakit at mga virus na may iba't ibang base. Ang impormasyon tungkol sa genetic code ay malawakang ginagamit sa medisina at genetika.
Ang pagkilala sa likas na katangian ng isang partikular na sakit o virus ay nakapatong sa pag-aaral ng genetic development. Ang kaalaman at ang pagbuo ng mga teorya at kasanayan ay maaaring gamutin ang mahirap na gamutin o walang lunas na mga sakit ng modernong mundo at sa hinaharap.

Mga prospect ng pag-unlad

Dahil napatunayan ng siyentipiko na ang genetic code ay naglalaman ng impormasyon hindi lamang tungkol sa pagmamana, kundi pati na rin tungkol sa habang-buhay ng organismo, ang pag-unlad ng genetika ay nagtatanong ng tanong ng imortalidad at kahabaan ng buhay. Ang pananaw na ito ay sinusuportahan ng ilang hypotheses ng terrestrial imortality, cancer cells, human stem cell.

Noong 1985, natuklasan ng isang mananaliksik sa Technical Institute, P. Garyaev, ang isang walang laman na lugar sa pamamagitan ng pagkakataon ng spectral analysis, na kalaunan ay tinawag na phantom. Tinutukoy ng mga phantom ang mga namatay na genetic molecule.
Ano ang higit na minarkahan ang teorya ng pagbabago ng isang buhay na organismo sa paglipas ng panahon, na nagmumungkahi na ang isang tao ay maaaring mabuhay ng higit sa apat na raang taon.
Ang kababalaghan ay ang mga selula ng DNA ay may kakayahang magpalabas ng mga tunog na panginginig ng boses ng isang daang hertz. Kaya nakakapagsalita ang DNA.