Degeneracy kwa msimbo-jeni: mambo ya msingi

kinasaba ni walionyesha kama kodoni, mfumo wa usimbaji taarifa kuhusu muundo wa protini, asili katika viumbe vyote hai wa dunia. Usimbuaji kuchukua miongo kadhaa, lakini ukweli kwamba yeye yuko, sayansi Inaeleweka karibu karne. Matumizi mbalimbali, maalum, unidirectional, na hasa degeneracy kwa msimbo-jeni na umuhimu kibiolojia.

Historia ya uvumbuzi

tatizo la usimbaji maelezo ya jeni daima imekuwa muhimu katika biolojia. Na muundo tumbo ya kinasaba, sayansi tumeendelea polepole. Tangu ugunduzi wa J. Watson na Crick mwaka 1953. mbili helix muundo wa DNA aliingia awamu ya kutatua code mfumo yenyewe, ambayo ilisababisha imani kwa enzi ya asili. utaratibu kimstari ya protini na DNA ya muundo huo an alisema kuwepo kwa kanuni za maumbile, mawasiliano kati ya maandiko mawili, lakini kumbukumbu na herufi tofauti. Na kama alfabeti ya protini imekuwa inajulikana, alama DNA walikuwa chini ya utafiti wa biolojia, fizikia na hisabati.

Hakuna haja ya kuelezea hatua zote katika ufumbuzi wa fumbo hili. Moja kwa moja majaribio, imeonekana na kuthibitishwa kuwa kati kodoni DNA na asidi amino ya protini kuna wazi na thabiti kwa mtiririko huo uliofanyika mwaka 1964 Charles Janowski na S. Brenner. zaidi - wakati wa decoding kwa msimbo-jeni katika vitro (katika vitro) kwa kutumia mbinu ya usanisi wa protini katika muundo kiini-bure.

Kikamilifu decrypted code E. Coli ilitangazwa mwaka 1966, biolojia katika kongamano katika Cold Spring Harbor (USA). Basi mimi kufunguliwa urudufishaji (degeneracy) ya kanuni za maumbile. Hii ina maana, ni alielezea rahisi kabisa.

decoding inaendelea

Kupata deciphering data hereditary code imekuwa moja ya matukio muhimu zaidi ya karne iliyopita. Leo, sayansi inaendelea kuchunguza kwa kina taratibu za mfumo wa molekuli encoding na makala yake na overabundance ya ishara, ni nini walionyesha katika mali ya degeneracy ya kanuni za maumbile. utafiti wa tofauti ya sekta - asili na mageuzi ya hereditary mfumo nyenzo coding. Ushahidi kuunganisha polynucleotides (DNA) na polipeptidi (protini) alitoa msukumo kwa maendeleo ya biolojia ya molekuli. Na kwamba, kwa upande wake, teknolojia, bioengineering, mavumbuzi katika uzalishaji na mimea kukua.

Dogmas na sheria

Home dogma ya biolojia ya molekuli - habari ni kuhamishwa kutoka DNA kwa mjumbe RNA, na kisha naye juu ya protini. Katika mwelekeo kinyume cha maambukizi ni iwezekanavyo kutoka RNA na DNA na RNA ya RNA nyingine.

Lakini Matrix au msingi wa DNA daima bado. Na sifa nyingine zote za msingi za uhamisho taarifa - mfano wa hali ya uhamisho wa tumbo. Yaani, kwa kufanya maambukizi na awali ya molekuli nyingine Matrix, ambayo itakuwa uzazi wa muundo wa taarifa ya maumbile.

kinasaba

Line coding muundo wa molekuli ya protini kwa njia ya nyongeza kodoni (triplets) nyukleotidi, ambazo tu 4 (adein, guanini, cytosine, thaimini (uracil)), ambayo kuwaka inaongoza kwa malezi ya minyororo nyingine ya nyukleotidi. idadi sawa ya nyukleotidi na kemikali kusaidiana - hii ni hali kuu ya awali kama hizo. Lakini malezi ya molekuli ya protini quality vinavyolingana wingi na ubora wa monoma si (DNA nyukleotidi - protini amino asidi). Hii ni asili hereditary code - mfumo wa kurekodi katika mpangilio wa nyukleotidi (kodoni) mpangilio wa amino asidi ya protini.

Maumbile code ina tabia kadhaa:

• Aina tatu.
• pekee.
• Mwelekeo.
• Disjointness.
• Urudufishaji (degeneracy) ya kanuni za maumbile.
• Uhodari.

Hapa ni maelezo mafupi, kwa kuzingatia umuhimu kibiolojia.

Aina tatu, mwendelezo na upatikanaji stoplights

Kila moja ya 61 amino sambamba na semantic t (aina tatu) nyukleotidi. Tatu triplets wala kubeba habari kuhusu asidi amino na ni kuacha kodoni. Kila nyukleotidi katika mlolongo ni mwanachama wa aina tatu, na haipo peke yake. Mwisho na mwanzo wa mlolongo wa nyukleotidi sambamba na protini moja, ni kodoni stop. Wao kuanza au kuacha utangazaji (awali ya protini molekuli).

Maalum, na mmoja pointedness disjointness

Kila codon (aina tatu) husimba moja tu ya amino asidi. Kila aina tatu ni huru kutoka na si kuingiliana karibu. nyukleotidi Mtu anaweza ni wa aina tatu tu moja katika mlolongo. Protini awali daima katika mwelekeo mmoja tu, kwamba ni kudhibitiwa kuacha kodoni.

urudufishaji kwa msimbo-jeni

Kila aina tatu wa nyukleotidi husimba amino moja. jumla ya nyukleotidi 64, 61 kati yao - encoded amino asidi (maana codon), na tatu - na maana, yaani amino acid haina encode (kuacha kodoni). urudufishaji (degeneracy) ya kanuni za maumbile ni kwamba mabadilisho zinaweza kufanywa katika kila aina tatu - radical (hupelekea hadi asidi amino badala) na kihafidhina (amino hazibadili darasa). Ni rahisi kufanya mahesabu kwamba kama aina tatu unaweza kutekelezwa 9 mabadilisho (1, 2 na 3 msimamo), kila nyukleotidi inaweza kubadilishwa kwa 4 - 1 = 3 embodiment mwingine, idadi ya uwezekano mabadilisho nyukleotidi itakuwa 61 kwa 9 = 549.

degeneracy kwa msimbo-jeni ni inavyoonekana katika ukweli kwamba chaguzi 549 - ni zaidi ya muhimu kwa ajili ya habari zakodirovki kuhusu 21 amino asidi. Katika hali hii ya chaguzi mbadala 549 23 kuongoza kwa malezi ya kodoni ya kusimama, 134 + 230 badala - ni kihafidhina mabadilisho, na 162 - radical.

Kanuni ya degeneracy na isipokuwa

Kama kodoni mbili zina mawili ya kufanana kwanza nyukleotidi, nyukleotidi iliyobaki ni iliyotolewa na darasa (purine au pyrimidine), maelezo ya wao kufanya sawa amino asidi. Hii ni kawaida degeneracy au redundancy ya kanuni za maumbile. isipokuwa mbili - AUA na UGA - kwanza husimba methionine, ingawa ingekuwa Isoleusini, na ya pili - kodoni ya kusimama, lakini ingekuwa encode tryptophan.

Maana degeneracy na uhodari

Hizi mali mbili kwa msimbo-jeni na ya juu thamani ya kibiolojia. mali yote yaliyoorodheshwa hapo juu ni tabia ya maelezo ya jeni ya aina zote za viumbe hai katika sayari yetu.

degeneracy kwa msimbo-jeni ina thamani adaptive, kama marudio mara kwa mara ya single code amino asidi. Aidha, hii ina maana muhimu katika kupunguza (kuzorota) ya nyukleotidi tatu katika codon. Kama mfano halisi hupunguza vidonda mutational katika DNA, ambayo kuhusisha ukiukaji mkubwa katika muundo wa protini. Hii ni utaratibu kinga ya viumbe hai wa dunia.