ამინომჟავების კოდირების ცხრილი. გენეტიკური კოდი: აღწერა, მახასიათებლები, კვლევის ისტორია

წამყვანი სამეცნიერო ჟურნალი Ბუნებაიტყობინება მეორე გენეტიკური კოდის აღმოჩენა - ერთგვარი „კოდი კოდის შიგნით“, რომელიც ახლახან გატეხეს მოლეკულურმა ბიოლოგებმა და კომპიუტერულმა პროგრამისტებმა. უფრო მეტიც, მის იდენტიფიცირებისთვის გამოიყენეს არა ევოლუციური თეორია, არამედ ინფორმაციული ტექნოლოგია.

ახალ კოდს ეწოდება Splicing Code. ის მდებარეობს დნმ-ის შიგნით. ეს კოდი აკონტროლებს ფუძემდებლურ გენეტიკურ კოდს ძალიან რთული, მაგრამ პროგნოზირებადი გზით. შერწყმის კოდი აკონტროლებს როგორ და როდის იკრიბება გენები და მარეგულირებელი ელემენტები. ამ კოდის კოდში ამოცნობა გვეხმარება ნათელი მოჰფინოს გენეტიკის ზოგიერთ ხანგრძლივ საიდუმლოს, რომელიც გამოჩნდა ადამიანის გენომის თანმიმდევრობის პროექტის შემდეგ. ერთ-ერთი ასეთი საიდუმლო იყო, რატომ არის ისეთ რთულ ორგანიზმში, როგორიც ადამიანია, მხოლოდ 20000 გენი? (მეცნიერები ბევრად მეტს ელოდნენ.) რატომ იყოფა გენები სეგმენტებად (ეგზონებად), რომლებიც გამოყოფილია არაკოდირების ელემენტებით (ინტრონები) და შემდეგ უერთდებიან ერთმანეთს (ანუ ნაწილდებიან) ტრანსკრიფციის შემდეგ? და რატომ ირთვება გენები ზოგიერთ უჯრედსა და ქსოვილში, მაგრამ არა? ორი ათწლეულის მანძილზე მოლეკულური ბიოლოგები ცდილობდნენ გენეტიკური რეგულირების მექანიზმების გარკვევას. ეს სტატია ძალიან მნიშვნელოვან პუნქტს გვთავაზობს იმის გასაგებად, თუ რა ხდება სინამდვილეში. ის არ პასუხობს ყველა კითხვას, მაგრამ აჩვენებს, რომ შიდა კოდი არსებობს. ეს კოდი არის ინფორმაციის გადაცემის სისტემა, რომლის გაშიფვრა შესაძლებელია ისე მკაფიოდ, რომ მეცნიერებს შეეძლოთ წინასწარ განსაზღვრონ, როგორ მოიქცეოდა გენომი გარკვეულ სიტუაციებში და აუხსნელი სიზუსტით.

წარმოიდგინეთ, რომ გესმით გვერდით ოთახში ორკესტრი. გააღე კარი, იხედები შიგნით და ხედავ, რომ ოთახში სამი-ოთხი მუსიკოსი უკრავს მუსიკალურ ინსტრუმენტებზე. ასე გამოიყურება ბრენდონ ფრეი, რომელიც კოდის გატეხვას დაეხმარა, ამბობს, რომ ადამიანის გენომი გამოიყურება. Ის ამბობს: „ჩვენ მხოლოდ 20000 გენის აღმოჩენა შეგვეძლო, მაგრამ ვიცოდით, რომ ისინი ქმნიდნენ ცილოვან პროდუქტებსა და მარეგულირებელ ელემენტებს. Როგორ? ერთ მეთოდს ალტერნატიული სპლაისინგი ჰქვია“.. სხვადასხვა ეგზონები (გენების ნაწილები) შეიძლება შეიკრიბოს სხვადასხვა გზით. მაგალითად, პროტეინის ნეირექსინის სამ გენს შეუძლია შექმნას 3000-ზე მეტი გენეტიკური შეტყობინება, რომელიც ეხმარება ტვინის გაყვანილობის კონტროლს.- ამბობს ფრეი. სტატიაში ასევე ნათქვამია, რომ მეცნიერებმა იციან, რომ ჩვენი გენების 95% ალტერნატიულად არის შერწყმული და უმეტეს შემთხვევაში, ტრანსკრიპტები (ტრანსკრიპციის შედეგად წარმოქმნილი რნმ-ის მოლეკულები) სხვადასხვა ტიპის უჯრედებსა და ქსოვილებში განსხვავებულად არის გამოხატული. უნდა არსებობდეს რაღაც, რაც აკონტროლებს, თუ როგორ იკრიბება და გამოხატულია ეს ათასობით კომბინაცია. ეს არის Splicing Code-ის ამოცანა.

მკითხველებს, რომლებსაც სურთ აღმოჩენის სწრაფი მიმოხილვა, შეუძლიათ წაიკითხონ სტატია აქ Science Dailyუფლებამოსილი "მკვლევარები, რომლებმაც დაარღვიეს "სპლაისინგის კოდი", ხსნიან საიდუმლოებას ბიოლოგიური სირთულის მიღმა". სტატიაში ნათქვამია: ”ტორონტოს უნივერსიტეტის მეცნიერებმა მიიღეს ფუნდამენტური ახალი შეხედულებები იმის შესახებ, თუ როგორ იყენებენ ცოცხალი უჯრედები შეზღუდული რაოდენობის გენებს, რათა შექმნან წარმოუდგენლად რთული ორგანოები, როგორიცაა ტვინი.”. თავად ბუნება იწყება ჰეიდი ლედფორდის სტატიით, „კოდი კოდის შიგნით“. ამას მოჰყვა ტეჯედორისა და ვალკარსელის ნაშრომი სათაურით „გენის რეგულაცია: მეორე გენეტიკური კოდის გატეხვა. დაბოლოს, კლინჩერი იყო ტორონტოს უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფის ნაშრომი, რომელსაც ხელმძღვანელობდნენ ბენჯამინ დ. ბლენკოუ და ბრენდონ დ. ფრეი, „სპლაისინგის კოდის გატეხვა“.

ეს სტატია არის საინფორმაციო მეცნიერების გამარჯვება, რომელიც მოგვაგონებს მეორე მსოფლიო ომის კოდექსის დამრღვევებს. მათი მეთოდები მოიცავდა ალგებრას, გეომეტრიას, ალბათობის თეორიას, ვექტორულ გაანგარიშებას, ინფორმაციის თეორიას, პროგრამის კოდების ოპტიმიზაციას და სხვა მოწინავე ტექნიკას. რაც მათ არ სჭირდებოდათ იყო ევოლუციური თეორია, რომელიც არასოდეს ყოფილა ნახსენები სამეცნიერო სტატიებში. ამ სტატიის წაკითხვისას თქვენ ხედავთ, თუ რამხელა სტრესს განიცდიან ამ უვერტიურის ავტორები:

„ჩვენ აღვწერთ „სპლაისინგის კოდის“ სქემას, რომელიც იყენებს რნმ-ის ასობით თვისების კომბინაციებს ათასობით ეგზონის ალტერნატიულ შეჯვარებაში ქსოვილის სპეციფიკური ცვლილებების პროგნოზირებისთვის. კოდი ადგენს შერწყმის შაბლონების ახალ კლასებს, ცნობს სხვადასხვა მარეგულირებელ პროგრამებს სხვადასხვა ქსოვილებში და ადგენს მუტაციით კონტროლირებად მარეგულირებელ თანმიმდევრობებს. ჩვენ გამოვავლინეთ ფართო მარეგულირებელი სტრატეგიები, მათ შორის: მოულოდნელად დიდი ქონების აუზების გამოყენება; ეგზონის ჩართვის დაბალი დონის იდენტიფიცირება, რომლებიც დასუსტებულია კონკრეტული ქსოვილების თვისებებით; თვისებების გამოვლინება ინტრონებში უფრო ღრმაა, ვიდრე ადრე ეგონათ; და შერწყმის ვარიანტების დონეების მოდულაცია ტრანსკრიპტის სტრუქტურული მახასიათებლებით. კოდი დაეხმარა ეგზონების კლასის იდენტიფიცირებას, რომელთა ჩართვა აჩერებს ექსპრესიას ზრდასრულ ქსოვილებში mRNA დეგრადაციის გააქტიურებით და რომელთა გამორიცხვა ხელს უწყობს ექსპრესიას ემბრიოგენეზის დროს. კოდი ხელს უწყობს რეგულირებადი ალტერნატიული სპლაისინგის მოვლენების აღმოჩენას და დეტალურ დახასიათებას გენომის მასშტაბით.”

გუნდში, რომელმაც კოდი გატეხა, შედიოდნენ სპეციალისტები ელექტრონული და კომპიუტერული ინჟინერიის დეპარტამენტიდან, ასევე მოლეკულური გენეტიკის დეპარტამენტიდან. (თვით ფრი მუშაობს Microsoft Corporation-ის სამმართველოში, Microsoft Research) ისევე როგორც წარსულის კოდის გამტეხები, ფრეიმ და ბარაშმა განავითარეს "კომპიუტერის დახმარებით ბიოლოგიური ანალიზის ახალი მეთოდი, რომელიც აღმოაჩენს გენომში დამალულ "კოდურ სიტყვებს"". მოლეკულური გენეტიკოსების მიერ გენერირებული დიდი რაოდენობით მონაცემების გამოყენებით, მკვლევართა ჯგუფმა შეცვალა კოდის საპირისპირო ინჟინერია. სანამ ვერ იწინასწარმეტყველეს, როგორ მოიქცევა იგი. მას შემდეგ რაც მკვლევარებმა გაარკვიეს, მათ გამოსცადეს კოდი მუტაციების წინააღმდეგ და დაინახეს, თუ როგორ იყო ჩასმული ან წაშლილი ეგზონები. მათ აღმოაჩინეს, რომ კოდს შეუძლია გამოიწვიოს ქსოვილის სპეციფიკური ცვლილებები ან განსხვავებულად იმოქმედოს იმისდა მიხედვით, თაგვი ზრდასრული იყო თუ ემბრიონი. ერთი გენი, Xpo4, ასოცირდება კიბოსთან; მკვლევარებმა აღნიშნეს: ”ეს მონაცემები მხარს უჭერს დასკვნას, რომ Xpo4 გენის ექსპრესია მკაცრად უნდა იყოს კონტროლირებადი, რათა თავიდან იქნას აცილებული შესაძლო მავნე შედეგები, მათ შორის სიმსივნე (კიბო), რადგან ის აქტიურია ემბრიოგენეზის დროს, მაგრამ მცირდება ზრდასრულ ქსოვილებში. თურმე ისინი აბსოლუტურად გაკვირვებულები იყვნენ იმ კონტროლის დონით, რაც დაინახეს. განზრახ თუ არა, ფრეიმ გამოიყენა ინტელექტუალური დიზაინის ენა, ვიდრე შემთხვევითი ცვალებადობა და შერჩევა. მან აღნიშნა: რთული ბიოლოგიური სისტემის გაგება რთული ელექტრონული სქემის გაგებას ჰგავს.

ჰეიდი ლედფორდმა თქვა, რომ უოტსონ-კრიკის გენეტიკური კოდის აშკარა სიმარტივე, თავისი ოთხი ფუძით, სამმაგი კოდონებით, 20 ამინომჟავებით და დნმ-ის 64 „ნიშანებით“ - სირთულის მთელ სამყაროს მალავს ქვეშ. ამ უმარტივეს კოდში ჩასმული, შერწყმის კოდი გაცილებით რთულია.

მაგრამ დნმ-სა და ცილებს შორის არის რნმ, თავისი სირთულის სამყარო. რნმ არის ტრანსფორმატორი, რომელიც ზოგჯერ ატარებს გენეტიკურ შეტყობინებებს და ზოგჯერ აკონტროლებს მათ, მოიცავს ბევრ სტრუქტურას, რომელსაც შეუძლია გავლენა მოახდინოს მის ფუნქციაზე. იმავე ნომერში გამოქვეყნებულ ნაშრომში, მკვლევართა გუნდი ბენჯამინ დ. ბლენკოუს და ბრენდონ დ. ფრეის ხელმძღვანელობით ტორონტოს უნივერსიტეტიდან ონტარიოში, კანადა, აცხადებენ მცდელობებს მეორე გენეტიკური კოდის აღმოსაჩენად, რომელსაც შეუძლია წინასწარ განსაზღვროს მესინჯერის რნმ-ის სეგმენტები. გადაწერილი კონკრეტული გენიდან, შეიძლება შერეული და შერწყმული იყოს სხვადასხვა ქსოვილში სხვადასხვა პროდუქტის წარმოქმნით. ეს პროცესი ცნობილია როგორც ალტერნატიული შერწყმა. ამჯერად არ არსებობს მარტივი ცხრილი - სამაგიეროდ არის ალგორითმები, რომლებიც აერთიანებს დნმ-ის 200-ზე მეტ სხვადასხვა თვისებას რნმ-ის სტრუქტურის განსაზღვრასთან.

ამ მკვლევართა ნამუშევარი მიუთითებს იმ სწრაფ პროგრესზე, რომელსაც გამოთვლითი მეთოდები მიაღწიეს რნმ-ის მოდელის აწყობაში. გარდა ალტერნატიული სპლაისინგის გაგებისა, კომპიუტერული მეცნიერება მეცნიერებს ეხმარება რნმ-ის სტრუქტურების პროგნოზირებაში და რნმ-ის მცირე მარეგულირებელი ნაწილების იდენტიფიცირებაში, რომლებიც ცილებს არ კოდირებენ. "მშვენიერი დროა"ამბობს კრისტოფერ ბერგი, გამოთვლითი ბიოლოგი მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის კემბრიჯში. "მომავალში დიდ წარმატებებს გვექნება".

კომპიუტერული მეცნიერება, გამოთვლითი ბიოლოგია, ალგორითმები და კოდები - ეს ცნებები არ იყო დარვინის ლექსიკის ნაწილი, როდესაც მან შექმნა თავისი თეორია. მენდელს ჰქონდა ძალიან გამარტივებული მოდელი იმის შესახებ, თუ როგორ ნაწილდება თვისებები მემკვიდრეობის დროს. გარდა ამისა, იდეა, რომ ფუნქციები დაშიფრულია, მხოლოდ 1953 წელს დაინერგა. ჩვენ ვხედავთ, რომ ორიგინალური გენეტიკური კოდი რეგულირდება მასში შემავალი კიდევ უფრო რთული კოდით. ეს არის რევოლუციური იდეები. უფრო მეტიც, ამის ყველა ნიშანი არსებობს კონტროლის ეს დონე არ არის ბოლო. ლედფორდი გვახსენებს, რომ რნმ-ს და ცილებს, მაგალითად, სამგანზომილებიანი სტრუქტურა აქვთ. მოლეკულების ფუნქციები შეიძლება შეიცვალოს, როდესაც მათი ფორმა იცვლება.უნდა არსებობდეს რაღაც, რომელიც აკონტროლებს დაკეცვას ისე, რომ სამგანზომილებიანი სტრუქტურა შეასრულოს ის, რასაც ფუნქცია მოითხოვს. გარდა ამისა, როგორც ჩანს, გენებზე წვდომა კონტროლდება სხვა კოდი, ჰისტონის კოდი. ეს კოდი დაშიფრულია მოლეკულური მარკერებით ან „კუდებით“ ჰისტონურ ცილებზე, რომლებიც ემსახურებიან დნმ-ის გადახვევისა და ზეგადახვევის ცენტრებს. ჩვენი დროის აღწერისას ლედფორდი საუბრობს "უწყვეტი რენესანსი რნმ ინფორმატიკაში".

ტეჯედორი და ვალკარსელი თანხმდებიან, რომ სიმარტივის მიღმა სირთულე იმალება. „კონცეფცია ძალიან მარტივია: დნმ ქმნის რნმ-ს, რომელიც შემდეგ წარმოქმნის პროტეინს“., - იწყებენ თავიანთ სტატიას. "მაგრამ სინამდვილეში ყველაფერი ბევრად უფრო რთულია". 1950-იან წლებში გავიგეთ, რომ ყველა ცოცხალ ორგანიზმს, ბაქტერიებიდან ადამიანებამდე, აქვს ძირითადი გენეტიკური კოდი. მაგრამ ჩვენ მალე მივხვდით, რომ რთულ ორგანიზმებს (ევკარიოტებს) აქვთ რაღაც არაბუნებრივი და ძნელად გასაგები თვისება: მათ გენომებს აქვთ თავისებური სექციები, ინტრონები, რომლებიც უნდა მოიხსნას, რათა ეგზონები ერთმანეთს შეუერთდეს. რატომ? დღეს ნისლი იწმინდება: „ამ მექანიზმის მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ ის სხვადასხვა უჯრედებს საშუალებას აძლევს აირჩიონ წინამორბედი მესენჯერი რნმ-ის (პრე-მრნმ) შერწყმის ალტერნატიული გზები და ამით წარმოქმნან განსხვავებული შეტყობინებები ერთი და იგივე გენიდან.- განმარტავენ, - "და შემდეგ სხვადასხვა mRNA-ს შეუძლია დაშიფროს სხვადასხვა ცილა სხვადასხვა ფუნქციით". თქვენ მიიღებთ მეტ ინფორმაციას ნაკლები კოდიდან, იმ პირობით, რომ კოდის შიგნით არის სხვა კოდი, რომელმაც იცის როგორ გააკეთოს ეს.

რაც ართულებს სპლაისინგის კოდის დარღვევას, არის ის, რომ ფაქტორები, რომლებიც აკონტროლებენ ეგზონის შეკრებას, დგინდება მრავალი სხვა ფაქტორით: ეგზონის საზღვრებთან მდებარე თანმიმდევრობა, ინტრონის თანმიმდევრობა და მარეგულირებელი ფაქტორები, რომლებიც ან ეხმარებიან ან აფერხებენ შედუღების მექანიზმს. გარდა ამისა, "კონკრეტული თანმიმდევრობის ან ფაქტორის ეფექტი შეიძლება განსხვავდებოდეს მისი მდებარეობის მიხედვით ინტრონ-ექსონის საზღვრებთან ან სხვა მარეგულირებელ მოტივებთან მიმართებაში"ტეჯედორი და ვალკარსელი განმარტავენ. „აქედან გამომდინარე, ყველაზე დიდი გამოწვევა ქსოვილის სპეციფიკური შეჯვარების პროგნოზირებისთვის არის უამრავი მოტივების ალგებრის გამოთვლა და მათ შორის მარეგულირებელი ფაქტორების მიმართება..

ამ პრობლემის გადასაჭრელად მკვლევართა ჯგუფმა კომპიუტერს მიაწოდა დიდი რაოდენობით მონაცემები რნმ-ის თანმიმდევრობებისა და მათი ფორმირების პირობების შესახებ. „შემდეგ კომპიუტერს დაევალა დაედგინა თვისებების კომბინაცია, რომელიც საუკეთესოდ ახსნიდა ექსონების ექსპერიმენტულად დადგენილ ქსოვილის სპეციფიკურ შერჩევას“.. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მკვლევარებმა შეცვალეს კოდი. მეორე მსოფლიო ომის კოდის დამრღვევების მსგავსად, როგორც კი მეცნიერებს ალგორითმი ეცოდინებათ, მათ შეუძლიათ პროგნოზების გაკეთება: „სწორად და ზუსტად გამოავლინა ალტერნატიული ეგზონები და იწინასწარმეტყველა მათი დიფერენციალური რეგულირება ქსოვილების ტიპებს შორის“. და ისევე, როგორც ნებისმიერი კარგი სამეცნიერო თეორია, აღმოჩენამ ახალი გაგება მოგვცა: „ამან მოგვცა საშუალება, შეგვექმნა ახალი ხედვა ადრე იდენტიფიცირებულ მარეგულირებელ მოტივებზე და მიუთითებდა ცნობილი რეგულატორების ადრე უცნობ თვისებებზე, ასევე მათ შორის მოულოდნელ ფუნქციურ კავშირებზე“., აღნიშნეს მკვლევარებმა. მაგალითად, კოდი გულისხმობს, რომ დამუშავებულ ცილებამდე მიმავალი ეგზონების ჩართვა არის გენის ექსპრესიის პროცესის კონტროლის ზოგადი მექანიზმი ემბრიონის ქსოვილიდან ზრდასრულ ქსოვილზე გადასვლისას..

ტეედორი და ვალკარსელი თავიანთი ნაშრომის გამოქვეყნებას მნიშვნელოვან პირველ ნაბიჯად თვლიან: ”ნამუშევარი უკეთესად განიხილება, როგორც ბევრად უფრო დიდი როზეტას ქვის პირველი ფრაგმენტის აღმოჩენა, რომელიც საჭიროა ჩვენი გენომის ალტერნატიული მესიჯების გასაშიფრად.” ამ მეცნიერთა აზრით, მომავალი კვლევები უდავოდ გააუმჯობესებს მათ ცოდნას ამ ახალი კოდის შესახებ. სტატიის დასასრულს ისინი მოკლედ ახსენებენ ევოლუციას და ამას ძალიან უჩვეულო გზით აკეთებენ. ისინი ამბობენ: „ეს არ ნიშნავს, რომ ევოლუციამ შექმნა ეს კოდები. ეს ნიშნავს, რომ პროგრესი მოითხოვს იმის გაგებას, თუ როგორ ურთიერთქმედებენ კოდები. კიდევ ერთი სიურპრიზი იყო ის, რომ დღემდე დაფიქსირებული კონსერვაციის ხარისხი აჩენს საკითხს „სახეობათა სპეციფიკური კოდების“ შესაძლო არსებობის შესახებ..

კოდი, ალბათ, მოქმედებს თითოეულ უჯრედში და, შესაბამისად, პასუხისმგებელი უნდა იყოს ძუძუმწოვრების უჯრედების 200-ზე მეტ ტიპზე. ის ასევე უნდა გაუმკლავდეს ალტერნატიული შეჯვარების შაბლონების უზარმაზარ მრავალფეროვნებას, რომ აღარაფერი ვთქვათ მარტივი გადაწყვეტილებების შესახებ ერთი ეგზონის ჩართვის ან გამოტოვების შესახებ. ალტერნატიული შეჯვარების რეგულირების შეზღუდული ევოლუციური კონსერვაცია (დაახლოებით 20% ადამიანებსა და თაგვებს შორის) აჩენს საკითხს სახეობების სპეციფიკური კოდების არსებობის შესახებ. უფრო მეტიც, დნმ-ის დამუშავებასა და გენის ტრანსკრიფციას შორის დაწყვილება გავლენას ახდენს ალტერნატიულ შეჯვარებაზე და ბოლოდროინდელი მტკიცებულებები მიუთითებს დნმ-ის შეფუთვაზე ჰისტონური ცილებით და ჰისტონების კოვალენტურ მოდიფიკაციაზე (ე.წ. ეპიგენეტიკური კოდი) შერწყმის რეგულირებისას. ამიტომ, მომავალ მეთოდებს მოუწევთ ზუსტი ურთიერთქმედების დადგენა ჰისტონის კოდსა და სპლაისინგის კოდს შორის. იგივე ეხება რნმ-ის რთული სტრუქტურების ჯერ კიდევ ნაკლებად გააზრებულ გავლენას ალტერნატიულ შეჯვარებაზე.

კოდები, კოდები და სხვა კოდები. ის ფაქტი, რომ მეცნიერები ამ სტატიებში პრაქტიკულად არაფერს ამბობენ დარვინიზმის შესახებ, მიუთითებს იმაზე, რომ ევოლუციური თეორეტიკოსები, რომლებიც იცავენ ძველ იდეებსა და ტრადიციებს, ბევრი რამ აქვთ საფიქრალი ამ სტატიების წაკითხვის შემდეგ. მაგრამ ისინი, ვინც ენთუზიაზმით არიან განწყობილნი კოდების ბიოლოგიით, აღმოჩნდებიან წინა პლანზე. მათ აქვთ შესანიშნავი შესაძლებლობა ისარგებლონ საინტერესო ვებ აპლიკაციით, რომელიც კოდის დამრღვევებმა შექმნეს შემდგომი კვლევის წახალისებისთვის. ის შეგიძლიათ იხილოთ ტორონტოს უნივერსიტეტის ვებსაიტზე, სახელწოდებით Alternative Splicing Prediction Website. მნახველები უშედეგოდ ეძებენ აქ ევოლუციის ნებისმიერ ხსენებას, მიუხედავად ძველი აქსიომისა, რომ ბიოლოგიაში მის გარეშე არაფერია აზრი. ამ გამოთქმის ახალი 2010 ვერსია შეიძლება ასე ჟღერდეს: ”ბიოლოგიაში არაფერია აზრი, თუ არ განიხილება კომპიუტერული მეცნიერების ფონზე.” .

ბმულები და შენიშვნები

მოხარული ვართ, რომ ამ ამბის შესახებ მოგიყვებით მისი გამოქვეყნების დღეს. ეს შეიძლება იყოს წლის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სამეცნიერო სტატია. (რა თქმა უნდა, მეცნიერთა სხვა ჯგუფების მიერ გაკეთებული ყველა დიდი აღმოჩენა, როგორიცაა უოტსონი და კრიკი, მნიშვნელოვანია). ეს აღმოჩენა არის დიზაინის შექმნის შესანიშნავი დადასტურება და უზარმაზარი გამოწვევა დარვინის იმპერიისთვის. მაინტერესებს, როგორ შეეცდებიან ევოლუციონისტები გამოასწორონ შემთხვევითი მუტაციისა და ბუნებრივი გადარჩევის გამარტივებული ამბავი, რომელიც მე-19 საუკუნით თარიღდება, ამ ახალი მონაცემების გათვალისწინებით.

გესმით, რაზე საუბრობენ ტეედორი და ვალკარსელი? სახეობებს შეიძლება ჰქონდეთ საკუთარი კოდი, უნიკალური ამ სახეობებისთვის. „მაშასადამე, მომავალ მეთოდებზე იქნება დამოკიდებული ჰისტონის [ეპიგენეტიკურ] კოდსა და შეჯვარების კოდს შორის ზუსტი ურთიერთქმედების დადგენა“, - აღნიშნავენ ისინი. ეს ნიშნავს: „დარვინისტებს არაფერი აქვთ საერთო. ისინი უბრალოდ ვერ უმკლავდებიან ამას“. თუ უოტსონ-კრიკის მარტივი გენეტიკური კოდი დარვინელებისთვის პრობლემას წარმოადგენდა, რას იტყოდნენ ისინი ახლა შეჯვარების კოდზე, რომელიც ქმნის ათასობით ტრანსკრიპტს ერთი და იგივე გენიდან? როგორ უმკლავდებიან ისინი ეპიგენეტიკურ კოდს, რომელიც აკონტროლებს გენის ექსპრესიას? და ვინ იცის, იქნებ ამ წარმოუდგენელ „ურთიერთქმედებაში“, რომლის შესახებაც ჩვენ ახლა ვიწყებთ შესწავლას, ჩართულია სხვა კოდები, რომლებიც მოგვაგონებს როზეტას ქვას, რომელიც ახლახან იწყებს ქვიშიდან გამომოსვლას?

ახლა, როდესაც ჩვენ ვფიქრობთ კოდებსა და კომპიუტერულ მეცნიერებებზე, ვიწყებთ ფიქრს ახალი კვლევის სხვადასხვა პარადიგმებზე. რა მოხდება, თუ გენომი ნაწილობრივ მოქმედებს როგორც შენახვის ქსელი? რა მოხდება, თუ ის მოიცავს კრიპტოგრაფიას ან შეკუმშვის ალგორითმებს? უნდა გვახსოვდეს თანამედროვე საინფორმაციო სისტემები და ინფორმაციის შენახვის ტექნოლოგიები. შესაძლოა სტეგანოგრაფიის ელემენტებიც კი აღმოვაჩინოთ. უდავოდ არსებობს წინააღმდეგობის დამატებითი მექანიზმები, როგორიცაა დუბლირება და კორექტირება, რომელიც შეიძლება დაეხმაროს ფსევდოგენების არსებობის ახსნას. მთელი გენომის ასლები შეიძლება იყოს პასუხი სტრესზე. ზოგიერთი ეს ფენომენი შეიძლება იყოს ისტორიული მოვლენების სასარგებლო ინდიკატორი, რომელსაც საერთო არაფერი აქვს საერთო წინაპართან, მაგრამ ეხმარება შედარებითი გენომიკის შესწავლას კომპიუტერული მეცნიერებისა და რეზისტენტობის დიზაინის ფარგლებში და ეხმარება დაავადების მიზეზის გარკვევას.

ევოლუციონისტები დიდ სირთულეში აღმოჩნდებიან. მკვლევარები ცდილობდნენ კოდის შეცვლას, მაგრამ მხოლოდ კიბო და მუტაციები მიიღეს. როგორ აპირებენ ისინი ფიტნესის სფეროს ნავიგაციას, თუ ეს ყველაფერი დანაღმულია კატასტროფებით, რომლებიც უნდა მოხდეს, როგორც კი ვინმე დაიწყებს ჩარევას ამ განუყოფლად დაკავშირებულ კოდებში? ჩვენ ვიცით, რომ არის ჩაშენებული სტაბილურობა და პორტაბელურობა, მაგრამ მთელი სურათი წარმოუდგენლად რთული, შექმნილია, ოპტიმიზებული საინფორმაციო სისტემაა და არა ნაწილების შემთხვევითი კოლექცია, რომლითაც შეიძლება დაუსრულებლად თამაში. კოდის მთელი იდეა არის ინტელექტუალური დიზაინის კონცეფცია.

ა.ე.უაილდერ-სმიტი ამას განსაკუთრებულ მნიშვნელობას ანიჭებდა. კოდექსი ითვალისწინებს შეთანხმებას ორ ნაწილს შორის. შეთანხმება არის წინასწარი შეთანხმება. ის მოიცავს დაგეგმვასა და მიზანს. ჩვენ ვიყენებთ SOS სიმბოლოს, როგორც უაილდერ-სმიტი იტყოდა, პირობითად, როგორც უბედურების სიგნალი. SOS არ ჰგავს კატასტროფას. კატასტროფის სუნი არ ასდის. კატასტროფის შეგრძნება არ არის. ხალხი ვერ გაიგებდა, რომ ეს წერილები კატასტროფას წარმოადგენს, თუ თავად არ გაეგოთ შეთანხმების არსი. ანალოგიურად, ალანინის კოდონი, HCC, არ გამოიყურება, სუნი და არ იგრძნობა ალანინის მსგავსი. კოდონს არაფერი ექნებოდა საერთო ალანინთან, თუ არ იქნებოდა წინასწარ დადგენილი შეთანხმება ორ კოდირების სისტემას შორის (ცილის კოდი და დნმ კოდი), რომ "GCC უნდა ნიშნავდეს ალანინს". ამ შეთანხმების გადმოსაცემად გამოიყენება გადამყვანების ოჯახი, ამინოაცილ-tRNA სინთეზაზები, რომლებიც თარგმნიან ერთ კოდს მეორეში.

ეს იყო დიზაინის თეორიის გაძლიერება 1950-იან წლებში და ბევრი კრეაციონისტი ქადაგებდა მას ეფექტურად. მაგრამ ევოლუციონისტები ჰგვანან მოლაპარაკე გამყიდველებს. მათ შექმნეს თავიანთი ზღაპრები ტინკერბელზე, რომელიც არღვევს კოდს და ქმნის ახალ სახეობებს მუტაციისა და შერჩევის გზით და დაარწმუნეს ბევრი ადამიანი, რომ სასწაულები დღესაც შეიძლება მოხდეს. კარგი, დღეს ჩვენ 21-ე საუკუნეში ვართ და ვიცით ეპიგენეტიკური კოდი და სპლაისინგის კოდი - ორი კოდი, რომელიც ბევრად უფრო რთული და დინამიურია, ვიდრე მარტივი დნმ-ის კოდი. ჩვენ ვიცით კოდების შესახებ კოდების შესახებ, კოდების შესახებ კოდების ზემოთ და კოდების ქვემოთ - ჩვენ ვიცით კოდების მთელი იერარქია. ამჯერად ევოლუციონისტებს არ შეუძლიათ უბრალოდ თითი იარაღში ჩაკეტონ და თავიანთი მშვენიერი გამოსვლებით ბლეფს გვიკრავენ, როცა ორივე მხარეს იარაღია - მთელი არსენალი, რომელიც მიმართულია მათი მთავარი დიზაინის ელემენტებზე. ეს ყველაფერი თამაშია. მათ ირგვლივ გაიზარდა კომპიუტერული მეცნიერების მთელი ეპოქა, ისინი დიდი ხანია გადავიდნენ მოდიდან და ჰგვანან ბერძნებს, რომლებიც ცდილობენ შუბებით თანამედროვე ტანკებსა და ვერტმფრენებზე ასვლას.

სამწუხაროა ამის თქმა, მაგრამ ევოლუციონისტებს ეს არ ესმით, ან თუნდაც გაიგონ, არ აპირებენ დანებებას. სხვათა შორის, ამ კვირაში, ზუსტად იმ დროს, როდესაც გამოქვეყნდა სტატია Splicing Code-ზე, ბოლო მოგონებებში ყველაზე გაბრაზებული და სიძულვილით სავსე რიტორიკა კრეაციონიზმისა და ინტელექტუალური დიზაინის წინააღმდეგ, დარვინის მომხრე ჟურნალებისა და გაზეთების ფურცლებიდან გადმოიღვარა. ჩვენ ჯერ კიდევ არ გვესმის მრავალი მსგავსი მაგალითი. და სანამ მათ ხელში უჭირავთ მიკროფონები და აკონტროლებენ დაწესებულებებს, ბევრი ადამიანი სატყუარას დაეცემა და ფიქრობს, რომ მეცნიერება აგრძელებს მათ საფუძველს. ამ ყველაფერს იმიტომ გეუბნებით, რომ წაიკითხოთ ეს მასალა, შეისწავლოთ, გაიგოთ და აღიჭურვოთ იმ ინფორმაციით, რომელიც გჭირდებათ ამ დიდსულოვანი, შეცდომაში შემყვანი სისულელე სიმართლით დასამარცხებლად. ახლა, წადი წინ!

ისინი ჯაჭვებით რიგდებიან და ამგვარად წარმოქმნიან გენეტიკური ასოების თანმიმდევრობას.

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.

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

ზოგიერთ ცილაში, არასტანდარტული ამინომჟავები, როგორიცაა სელენოცისტეინი და პიროლიზინი, ჩასმულია რიბოსომის მიერ, რომელიც კითხულობს გაჩერების კოდონს, mRNA-ში არსებული თანმიმდევრობების მიხედვით. სელენოცისტეინი ახლა ითვლება 21-ე, ხოლო პიროლიზინი 22-ე, ამინომჟავები, რომლებიც ქმნიან ცილებს.

მიუხედავად ამ გამონაკლისებისა, ყველა ცოცხალ ორგანიზმს აქვს საერთო გენეტიკური კოდები: კოდონი შედგება სამი ნუკლეოტიდისგან, სადაც პირველი ორი გადამწყვეტია; კოდონები ითარგმნება tRNA და რიბოსომები ამინომჟავების თანმიმდევრობაში.

გენეტიკური კოდის შესახებ იდეების ისტორია

თუმცა, მე-20 საუკუნის 60-იანი წლების დასაწყისში ახალმა მონაცემებმა გამოავლინა ჰიპოთეზის „კოდის გარეშე“ შეუსაბამობა. შემდეგ ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ კოდონებს, რომლებსაც კრიკი უაზროდ თვლიდა, შეეძლოთ ცილის სინთეზის პროვოცირება ინ ვიტროში და 1965 წლისთვის 64-ვე სამეულის მნიშვნელობა დადგინდა. აღმოჩნდა, რომ ზოგიერთი კოდონი უბრალოდ ზედმეტია, ანუ ამინომჟავების მთელი სერია 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 ამავე დროს ემსახურება როგორც საწყისი კოდონი - ტრანსლაცია ჩვეულებრივ იწყება mRNA-ს პირველი AUG კოდონით.
3. NCBI: "გენეტიკური კოდები", შედგენილი ანჯეი (ანჯაი) ელზანოვსკის და ჯიმ ოსტელის მიერ
4. Jukes TH, Osawa S, გენეტიკური კოდი მიტოქონდრიებსა და ქლოროპლასტებში., გამოცდილება. 1990 დეკემბერი 1;46(11-12):1117-26.
5. Osawa S, Jukes TH, Watanabe K, Muto A (1992 წლის მარტი). "ბოლო 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 ფჰ. (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). „პროტეინისა 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 გვ. - 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 წელი.

ლექცია 5. გენეტიკური კოდი

ცნების განმარტება

გენეტიკური კოდი არის ცილებში ამინომჟავების თანმიმდევრობის შესახებ ინფორმაციის ჩაწერის სისტემა დნმ-ში ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის გამოყენებით.

ვინაიდან დნმ უშუალოდ არ მონაწილეობს ცილების სინთეზში, კოდი იწერება რნმ ენაზე. რნმ შეიცავს ურაცილს თიმინის ნაცვლად.

გენეტიკური კოდის თვისებები

1. სამმაგი

თითოეული ამინომჟავა კოდირებულია 3 ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობით.

განმარტება: ტრიპლეტი ან კოდონი არის სამი ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობა, რომელიც აკოდირებს ერთ ამინომჟავას.

კოდი არ შეიძლება იყოს მონოპლეტი, რადგან 4 (სხვადასხვა ნუკლეოტიდების რაოდენობა დნმ-ში) 20-ზე ნაკლებია. კოდი არ შეიძლება გაორმაგდეს, რადგან 16 (2-ის 4 ნუკლეოტიდის კომბინაციებისა და პერმუტაციების რაოდენობა) 20-ზე ნაკლებია. კოდი შეიძლება იყოს სამმაგი, რადგან 64 (კომბინაციებისა და პერმუტაციების რაოდენობა 4-დან 3-მდე) 20-ზე მეტია.

2. დეგენერაცია.

ყველა ამინომჟავა, გარდა მეთიონინისა და ტრიპტოფანისა, კოდირებულია ერთზე მეტი სამეულით:

2 AK 1 სამეულისთვის = 2.

9 AK, 2 სამეული თითოეული = 18.

1 AK 3 სამეული = 3.

5 AK 4 სამეული = 20.

3 AK 6 სამეულიდან = 18.

სულ 61 ტრიპლეტი კოდირებს 20 ამინომჟავას.

3. ინტერგენური სასვენი ნიშნების არსებობა.

განმარტება:

გენი - დნმ-ის ნაწილი, რომელიც კოდირებს ერთ პოლიპეპტიდურ ჯაჭვს ან ერთ მოლეკულას tRNA, რრნმ ანsRNA.

გენებიtRNA, rRNA, sRNAცილები არ არის კოდირებული.

პოლიპეპტიდის მაკოდირებელი თითოეული გენის ბოლოს არის მინიმუმ ერთი 3 სამეულიდან, რომლებიც აკოდირებენ რნმ-ის გაჩერების კოდონებს ან გაჩერების სიგნალებს. mRNA-ში მათ აქვთ შემდეგი ფორმა: UAA, UAG, UGA . ისინი წყვეტენ (ასრულებენ) მაუწყებლობას.

პირობითად, კოდონიც ეკუთვნის სასვენ ნიშნებსაუგ - პირველი ლიდერის თანმიმდევრობის შემდეგ. (იხილეთ ლექცია 8) იგი ფუნქციონირებს როგორც დიდი ასო. ამ პოზიციაში ის კოდირებს ფორმილმეთიონინს (პროკარიოტებში).

4. ერთმნიშვნელოვნება.

თითოეული ტრიპლეტი კოდირებს მხოლოდ ერთ ამინომჟავას ან არის თარგმანის ტერმინატორი.

გამონაკლისი არის კოდონიაუგ . პროკარიოტებში პირველ პოზიციაში (მთავრული ასო) კოდირებს ფორმილმეთიონინს, ხოლო ნებისმიერ სხვა პოზიციაში კოდირებს მეთიონინს.

5. კომპაქტურობა, ან ინტრაგენური სასვენი ნიშნების არარსებობა.
გენში თითოეული ნუკლეოტიდი მნიშვნელოვანი კოდონის ნაწილია.

1961 წელს სეიმურ ბენცერმა და ფრენსის კრიკმა ექსპერიმენტულად დაამტკიცეს კოდის სამმაგი ბუნება და მისი კომპაქტურობა.

ექსპერიმენტის არსი: „+“ მუტაცია - ერთი ნუკლეოტიდის შეყვანა. "-" მუტაცია - ერთი ნუკლეოტიდის დაკარგვა. ერთი "+" ან "-" მუტაცია გენის დასაწყისში აფუჭებს მთელ გენს. ორმაგი "+" ან "-" მუტაცია ასევე აფუჭებს მთელ გენს.

სამმაგი „+“ ან „-“ მუტაცია გენის დასაწყისში აფუჭებს მის მხოლოდ ნაწილს. ოთხმაგი "+" ან "-" მუტაცია კვლავ აფუჭებს მთელ გენს.

ექსპერიმენტი ამას ადასტურებს კოდი გადაწერილია და გენის შიგნით არ არის პუნქტუაციის ნიშნები.ექსპერიმენტი ჩატარდა ორ მიმდებარე ფაგის გენზე და აჩვენა, გარდა ამისა, გენებს შორის სასვენი ნიშნების არსებობა.

6. მრავალმხრივობა.

გენეტიკური კოდი დედამიწაზე მცხოვრები ყველა არსებისთვის ერთნაირია.

1979 წელს Burrell გაიხსნა იდეალურიადამიანის მიტოქონდრიის კოდი.

განმარტება:

„იდეალი“ არის გენეტიკური კოდი, რომელშიც დაცულია კვაზიორმაგი კოდის გადაგვარების წესი: თუ ორ სამეულში პირველი ორი ნუკლეოტიდი ემთხვევა, ხოლო მესამე ნუკლეოტიდი მიეკუთვნება იმავე კლასს (ორივე პურინებია ან ორივე პირიმიდინები). , შემდეგ ეს ტრიპლეტები კოდირებენ იმავე ამინომჟავას.

ამ წესის ორი გამონაკლისი არსებობს უნივერსალურ კოდექსში. უნივერსალურში იდეალური კოდიდან ორივე გადახრა ეხება ფუნდამენტურ წერტილებს: ცილის სინთეზის დასაწყისს და დასასრულს:

გენეტიკური კოდი(ბერძნული, geneticos, რომელიც ეხება წარმოშობას; სინ.: კოდი, ბიოლოგიური კოდი, ამინომჟავის კოდი, ცილის კოდი, ნუკლეინის მჟავის კოდი) - ცხოველების, მცენარეების, ბაქტერიების და ვირუსების ნუკლეინის მჟავების მოლეკულებში მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ჩაწერის სისტემა ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის მონაცვლეობით.

გენეტიკური ინფორმაცია (ნახ.) უჯრედიდან უჯრედში, თაობიდან თაობამდე, გარდა რნმ-ის შემცველი ვირუსებისა, გადაეცემა დნმ-ის მოლეკულების რედუპლიკაციით (იხ. რეპლიკაცია). დნმ-ის მემკვიდრეობითი ინფორმაციის დანერგვა უჯრედის სიცოცხლის განმავლობაში ხორციელდება რნმ-ის 3 ტიპის მეშვეობით: ინფორმაციული (mRNA ან mRNA), რიბოსომური (rRNA) და ტრანსპორტი (tRNA), რომლებიც სინთეზირდება ფერმენტის რნმ პოლიმერაზას გამოყენებით დნმ-ზე, როგორც მატრიცა. ამ შემთხვევაში ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა დნმ-ის მოლეკულაში ცალსახად განსაზღვრავს ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობას რნმ-ის სამივე ტიპში (იხ. ტრანსკრიფცია). ცილის მოლეკულის კოდირების გენის ინფორმაციას (იხ.) მხოლოდ mRNA-ს ატარებს. მემკვიდრეობითი ინფორმაციის განხორციელების საბოლოო პროდუქტი არის ცილის მოლეკულების სინთეზი, რომელთა სპეციფიკა განისაზღვრება მათში შემავალი ამინომჟავების თანმიმდევრობით (იხ. თარგმანი).

ვინაიდან დნმ ან რნმ შეიცავს მხოლოდ 4 განსხვავებულ აზოტოვან ბაზას [დნმ-ში - ადენინი (A), თიმინი (T), გუანინი (G), ციტოზინი (C); რნმ-ში - ადენინი (A), ურაცილი (U), ციტოზინი (C), გუანინი (G)], რომლის თანმიმდევრობა განსაზღვრავს ცილაში 20 ამინომჟავის თანმიმდევრობას, ჩნდება GK-ის პრობლემა, ე.ი. ნუკლეინის მჟავების 4-ასოიანი ანბანი პოლიპეპტიდების 20-ასოიანი ანბანი.

პირველად, ცილის მოლეკულების მატრიცული სინთეზის იდეა ჰიპოთეტური მატრიცის თვისებების სწორი პროგნოზით ჩამოყალიბდა ნ.კ. მემკვიდრეობითი მახასიათებლების გადაცემა პნევმოკოკებში ტრანსფორმაციის დროს. 1948 წელს ე. ჩარგაფმა აჩვენა, რომ დნმ-ის ყველა მოლეკულაში არის შესაბამისი ნუკლეოტიდების რაოდენობრივი თანასწორობა (A-T, G-C). 1953 წელს F. Crick, J. Watson და M. H. F. Wilkins, ამ წესისა და რენტგენის დიფრაქციის მონაცემებზე დაყრდნობით (იხ.), მივიდნენ დასკვნამდე, რომ დნმ-ის მოლეკულები არის ორმაგი სპირალი, რომელიც შედგება ორი პოლინუკლეოტიდური ძაფისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან წყალბადით. ობლიგაციები. უფრო მეტიც, მხოლოდ T შეიძლება იყოს მეორე ჯაჭვის A-ს წინააღმდეგ და მხოლოდ C შეიძლება იყოს G-ის წინააღმდეგ. ეს კომპლემენტარულობა იწვევს იმ ფაქტს, რომ ერთი ჯაჭვის ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა ცალსახად განსაზღვრავს მეორის მიმდევრობას. მეორე მნიშვნელოვანი დასკვნა, რომელიც ამ მოდელიდან გამომდინარეობს, არის ის, რომ დნმ-ის მოლეკულას შეუძლია თვითრეპროდუქცია.

1954 წელს გ.გამოუმ ჩამოაყალიბა გეომეტრიული განტოლებების პრობლემა მისი თანამედროვე ფორმით. 1957 წელს ფ. კრიკმა გამოთქვა ადაპტერის ჰიპოთეზა, ვარაუდით, რომ ამინომჟავები ნუკლეინის მჟავასთან ურთიერთქმედებენ არა უშუალოდ, არამედ შუამავლების მეშვეობით (ახლა ცნობილია როგორც tRNA). ამის შემდგომ წლებში გენეტიკური ინფორმაციის გადაცემის ზოგადი სქემის ყველა ფუნდამენტური ბმული, თავდაპირველად ჰიპოთეტური, ექსპერიმენტულად დადასტურდა. 1957 წელს აღმოაჩინეს mRNAs [A. ს.სპირინი, ა.ნ.ბელოზერსკი და სხვ. ფოლკინი და ასტრაჩანი (E. Volkin, L. Astrachan)] და tRNA [Hoagland (M.V. Hoagland)]; 1960 წელს დნმ სინთეზირებული იქნა უჯრედის გარეთ არსებული დნმ მაკრომოლეკულების გამოყენებით მატრიცის სახით (A. Kornberg) და აღმოაჩინეს დნმ-ზე დამოკიდებული რნმ-ის სინთეზი [S.B. Weiss et al.]. 1961 წელს შეიქმნა უჯრედებისგან თავისუფალი სისტემა, რომელშიც სინთეზირებული იყო ცილის მსგავსი ნივთიერებები ბუნებრივი რნმ-ის ან სინთეზური პოლირიბონუკლეოტიდების თანდასწრებით [M. ნირენბერგი და მათეი (J. H. Matthaei)]. კოდის შემეცნების პრობლემა შედგებოდა კოდის ზოგადი თვისებების შესწავლაში და მის რეალურად გაშიფვრაში, ანუ იმის გარკვევაში, თუ რომელი ნუკლეოტიდების (კოდონების) კომბინაციები კოდირებს გარკვეულ ამინომჟავებს.

კოდის ზოგადი თვისებები დაზუსტდა მისი დეკოდირებისგან დამოუკიდებლად და ძირითადად მასზე ადრე მუტაციების წარმოქმნის მოლეკულური შაბლონების ანალიზით (F. Krick et al., 1961; N.V. Luchnik, 1963). ისინი იშლება შემდეგზე:

1. კოდი უნივერსალურია, ანუ იდენტურია, ყოველ შემთხვევაში ძირითადად, ყველა ცოცხალი არსებისთვის.

2. კოდი არის სამმაგი, ანუ თითოეული ამინომჟავა დაშიფრულია ნუკლეოტიდების სამეულით.

3. კოდი არ არის გადახურული, ანუ მოცემული ნუკლეოტიდი არ შეიძლება იყოს ერთზე მეტი კოდონის ნაწილი.

4. კოდი არის გადაგვარებული, ანუ ერთი ამინომჟავა შეიძლება იყოს კოდირებული რამდენიმე სამეულით.

5. ინფორმაცია ცილის პირველადი სტრუქტურის შესახებ იკითხება mRNA-დან თანმიმდევრულად, დაწყებული ფიქსირებული წერტილიდან.

6. სამეულების უმეტესობას აქვს „გრძნობა“, ანუ ისინი აკოპირებენ ამინომჟავებს.

7. კოდონის სამი „ასოდან“ მხოლოდ ორს (ავალდებულს) აქვს უპირატესი მნიშვნელობა, ხოლო მესამე (სურვილისამებრ) მნიშვნელოვნად ნაკლებ ინფორმაციას ატარებს.

კოდის პირდაპირი გაშიფვრა შედგებოდა სტრუქტურულ გენში ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის (ან მასზე სინთეზირებული mRNA) შედარებასთან შესაბამის ცილაში ამინომჟავების თანმიმდევრობასთან. თუმცა, ასეთი გზა ტექნიკურად ჯერ არ არის შესაძლებელი. გამოიყენეს ორი სხვა გზა: ცილის სინთეზი უჯრედისგან თავისუფალ სისტემაში ცნობილი შემადგენლობის ხელოვნური პოლირიბონუკლეოტიდების გამოყენებით მატრიცის სახით და მუტაციების წარმოქმნის მოლეკულური ნიმუშების ანალიზი (იხ.). პირველმა ადრე მოიტანა დადებითი შედეგები და ისტორიულად დიდი როლი ითამაშა გ.კ.

1961 წელს მ.ნირენბერგმა და მატეიმ მატრიცად გამოიყენეს ჰომოპოლიმერი - სინთეზური პოლიურიდილმჟავა (ანუ UUUU შემადგენლობის ხელოვნური რნმ...) და მიიღეს პოლიფენილალანინი. აქედან მოჰყვა, რომ ფენილალანინის კოდონი შედგება რამდენიმე U-სგან, ანუ სამმაგი კოდის შემთხვევაში იგი გაშიფრულია როგორც UUU. მოგვიანებით ჰომოპოლიმერებთან ერთად გამოიყენეს სხვადასხვა ნუკლეოტიდებისგან შემდგარი პოლირიბონუკლეოტიდები. ამასთან, ცნობილი იყო მხოლოდ პოლიმერების შემადგენლობა, მათში ნუკლეოტიდების მდებარეობა იყო სტატისტიკური, შესაბამისად, შედეგების ანალიზი იყო სტატისტიკური და ირიბი დასკვნები იძლეოდა. საკმაოდ სწრაფად შესაძლებელი გახდა მინიმუმ ერთი ტრიპლეტის პოვნა 20 ამინომჟავისთვის. აღმოჩნდა, რომ ორგანული გამხსნელების არსებობა, pH-ის ან ტემპერატურის ცვლილებები, ზოგიერთი კატიონი და განსაკუთრებით ანტიბიოტიკები კოდს ორაზროვანს ხდის: იგივე კოდონები იწყებენ სხვა ამინომჟავების ჩართვას, ზოგიერთ შემთხვევაში ერთმა კოდონმა დაიწყო ოთხამდე კოდირება. სხვადასხვა ამინომჟავები. სტრეპტომიცინი გავლენას ახდენდა ინფორმაციის კითხვაზე როგორც უჯრედულ სისტემებში, ასევე in vivo-ში და ეფექტური იყო მხოლოდ სტრეპტომიცინისადმი მგრძნობიარე ბაქტერიულ შტამებზე. სტრეპტომიცინზე დამოკიდებულ შტამებში ის „ასწორებდა“ კოდონებს, რომლებიც შეიცვალა მუტაციის შედეგად. მსგავსმა შედეგებმა საფუძველს იძლეოდა ეჭვი გეპარებათ გ.-ის დეკოდირების სისწორეში უჯრედებისგან თავისუფალი სისტემის გამოყენებით; საჭირო იყო დადასტურება, პირველ რიგში, in vivo მონაცემებით.

ძირითადი მონაცემები G.-ზე in vivo მიღებული იქნა ცილების ამინომჟავური შემადგენლობის ანალიზით ორგანიზმებში, რომლებიც დამუშავებულნი არიან მუტაგენებით (იხ.) მოქმედების ცნობილი მექანიზმით, მაგალითად, აზოტოვანი, რომელიც იწვევს C-ის ჩანაცვლებას U-ით და A-ით. დნმ-ის მოლეკულა D. სასარგებლო ინფორმაციას გვაწვდის აგრეთვე არასპეციფიკური მუტაგენებით გამოწვეული მუტაციების ანალიზი, სხვადასხვა სახეობებში მონათესავე ცილების პირველადი სტრუქტურის განსხვავებების შედარება, დნმ-ის შემადგენლობისა და ცილების კორელაცია და ა.შ.

ინ ვივო და ინ ვიტრო მონაცემებზე დაფუძნებული G. to.-ის გაშიფვრამ შესატყვისი შედეგები მისცა. მოგვიანებით, უჯრედისგან თავისუფალ სისტემებში კოდის გაშიფვრის სამი სხვა მეთოდი შემუშავდა: ამინოაცილ-ტრნმ-ის (ანუ, ტრნმ-ის მიმაგრებულ გააქტიურებულ ამინომჟავასთან) შეკავშირება ცნობილი შემადგენლობის ტრინუკლეოტიდებთან (M. Nirenberg et al., 1965), შეკავშირება. ამინოაცილ-ტრნმ-ის პოლინუკლეოტიდებით დაწყებული გარკვეული ტრიპლეტით (Mattei et al., 1966) და პოლიმერების გამოყენება mRNA, რომელშიც ცნობილია არა მხოლოდ შემადგენლობა, არამედ ნუკლეოტიდების რიგიც (X. Korana et al. , 1965). სამივე მეთოდი ერთმანეთს ავსებს და შედეგები შეესაბამება in vivo ექსპერიმენტებში მიღებულ მონაცემებს.

70-იან წლებში მე -20 საუკუნე გაჩნდა მეთოდები G.k დეკოდირების შედეგების განსაკუთრებით საიმედო გადამოწმებისთვის. ცნობილია, რომ მუტაციები, რომლებიც ხდება პროფლავინის გავლენის ქვეშ, შედგება ცალკეული ნუკლეოტიდების დაკარგვის ან შეყვანისგან, რაც იწვევს კითხვის ჩარჩოს ცვლილებას. ფაგ T4-ში რამდენიმე მუტაცია გამოიწვია პროფლავინით, რომელშიც იცვლებოდა ლიზოზიმის შემადგენლობა. ეს კომპოზიცია გაანალიზდა და შეადარეს იმ კოდონებს, რომლებიც უნდა გამოეწვია ჩარჩოს ცვლას. შედეგი იყო სრული შესაბამისობა. გარდა ამისა, ამ მეთოდმა შესაძლებელი გახადა იმის დადგენა, თუ რომელი დეგენერაციული კოდის ტრიპლეტი კოდირებს თითოეულ ამინომჟავას. 1970 წელს ჯ.მ. ადამსმა და მისმა თანამშრომლებმა მიაღწიეს G.c-ს ნაწილობრივ გაშიფვრას პირდაპირი მეთოდით: ფაგში R17, განისაზღვრა 57 ნუკლეოტიდის სიგრძის ფრაგმენტში ფუძეების თანმიმდევრობა და შეადარეს მისი საფარის ცილის ამინომჟავების თანმიმდევრობას. . შედეგები სრულიად შეესაბამებოდა ნაკლებად პირდაპირი მეთოდებით მიღებულ შედეგებს. ამრიგად, კოდი სრულად და სწორად გაშიფრულია.

დეკოდირების შედეგები შეჯამებულია ცხრილში. ეს მიუთითებს კოდონებისა და რნმ-ის შემადგენლობაზე. tRNA ანტიკოდონების შემადგენლობა ავსებს mRNA კოდონებს, ანუ Y-ის ნაცვლად ისინი შეიცავს A-ს, A-ის ნაცვლად - U, C-G-ის ნაცვლად და G-C-ის ნაცვლად და შეესაბამება სტრუქტურული გენის კოდონებს (დნმ-ის ჯაჭვი. საიდანაც იკითხება ინფორმაცია) იმ განსხვავებით, რომ თიმინის ადგილს ურაცილი იკავებს. 64 ტრიპლეტიდან, რომლებიც შეიძლება წარმოიქმნას 4 ნუკლეოტიდის კომბინაციით, 61-ს აქვს „აზრი“, ანუ კოდირებს ამინომჟავებს, ხოლო 3 არის „უაზრო“ (უაზრო). არსებობს საკმაოდ მკაფიო კავშირი ტრიპლეტების შემადგენლობასა და მათ მნიშვნელობას შორის, რაც აღმოაჩინეს კოდის ზოგადი თვისებების გაანალიზებისას. ზოგიერთ შემთხვევაში, ტრიპლეტი, რომელიც აკოდირებს სპეციფიკურ ამინომჟავას (მაგალითად, პროლინი, ალანინი) ხასიათდება იმით, რომ პირველი ორი ნუკლეოტიდი (აუცილებელი) იგივეა, ხოლო მესამე (სურვილისამებრ) შეიძლება იყოს ნებისმიერი. სხვა შემთხვევებში (მაგალითად, ასპარაგინის, გლუტამინის კოდირებისას), ორ მსგავს სამეულს აქვს იგივე მნიშვნელობა, რომელშიც პირველი ორი ნუკლეოტიდი ემთხვევა, ხოლო მესამეს ადგილზე არის რაიმე პურინი ან პირიმიდინი.

უაზრო კოდონები, რომელთაგან 2-ს აქვს სპეციალური სახელები, რომლებიც შეესაბამება ფაგის მუტანტების აღნიშვნას (UAA-ოხრე, UAG-ქარვა, UGA-ოპალი), თუმცა ისინი არ აკოდირებენ არცერთ ამინომჟავას, დიდი მნიშვნელობა აქვს ინფორმაციის წაკითხვისას, დასასრულის კოდირებით. პოლიპეპტიდური ჯაჭვის.

ინფორმაციის წაკითხვა ხდება 5 1 -> 3 1 - მიმართულებით ნუკლეოტიდური ჯაჭვის ბოლომდე (იხ. დეოქსირიბონუკლეინის მჟავები). ამ შემთხვევაში ცილის სინთეზი გადადის ამინომჟავიდან თავისუფალი ამინოჯგუფით ამინომჟავაში თავისუფალი კარბოქსილის ჯგუფით. სინთეზის დასაწყისი დაშიფრულია AUG და GUG ტრიპლეტებით, რომლებიც ამ შემთხვევაში მოიცავს სპეციფიკურ საწყისი ამინოაცილ-tRNA, კერძოდ N-ფორმილმეთიონილ-tRNA. ეს იგივე ტრიპლეტები, როდესაც ლოკალიზებულია ჯაჭვში, კოდირებს მეთიონინს და ვალინს, შესაბამისად. გაურკვევლობას ხსნის ის, რომ კითხვის დაწყებას წინ უძღვის სისულელე. არსებობს მტკიცებულება, რომ საზღვარი mRNA-ის რეგიონებს შორის, რომლებიც აკოდირებს სხვადასხვა ცილებს, შედგება ორზე მეტი სამეულისგან და რომ რნმ-ის მეორადი სტრუქტურა იცვლება ამ ადგილებში; ეს საკითხი კვლევის პროცესშია. თუ უაზრო კოდონი გვხვდება სტრუქტურულ გენში, მაშინ შესაბამისი ცილა იქმნება მხოლოდ ამ კოდონის მდებარეობამდე.

გენეტიკური კოდის აღმოჩენამ და გაშიფვრამ - მოლეკულური ბიოლოგიის გამორჩეულმა მიღწევამ - გავლენა მოახდინა ყველა ბიოლოგიურ მეცნიერებაზე, ზოგიერთ შემთხვევაში კი განსაკუთრებული დიდი სექციების განვითარებას მოჰყვა (იხ. მოლეკულური გენეტიკა). გ-ის აღმოჩენისა და მასთან დაკავშირებული კვლევის ეფექტი შედარებულია იმ ეფექტთან, რომელიც დარვინის თეორიას ჰქონდა ბიოლოგიურ მეცნიერებებზე.

გენეტიკის უნივერსალურობა პირდაპირი მტკიცებულებაა სიცოცხლის ძირითადი მოლეკულური მექანიზმების უნივერსალურობის შესახებ ორგანული სამყაროს ყველა წარმომადგენელში. იმავდროულად, გენეტიკური აპარატისა და მისი სტრუქტურის ფუნქციებში დიდი განსხვავებები პროკარიოტებიდან ევკარიოტებზე და უჯრედულიდან მრავალუჯრედულ ორგანიზმებზე გადასვლის დროს, სავარაუდოდ, დაკავშირებულია მოლეკულურ განსხვავებებთან, რომელთა შესწავლა მომავლის ერთ-ერთი ამოცანაა. ვინაიდან გ.-ს კვლევა მხოლოდ ბოლო წლების საკითხია, მიღებული შედეგების მნიშვნელობა პრაქტიკული მედიცინისთვის მხოლოდ ირიბი ხასიათისაა, რაც საშუალებას გვაძლევს გავიგოთ დაავადების ბუნება და პათოგენებისა და სამკურნალო ნივთიერებების მოქმედების მექანიზმი. თუმცა ისეთი ფენომენების აღმოჩენა, როგორიცაა ტრანსფორმაცია (იხ.), ტრანსდუქცია (იხ.), დათრგუნვა (იხ.), მიუთითებს პათოლოგიურად შეცვლილი მემკვიდრეობითი ინფორმაციის კორექტირების ფუნდამენტურ შესაძლებლობაზე ან მის კორექციაზე - ე.წ. გენეტიკური ინჟინერია (იხ.).

მაგიდა. გენეტიკური კოდი

* კოდირებს ჯაჭვის ბოლოს.

** ასევე კოდირებს ჯაჭვის დასაწყისს.

ბიბლიოგრაფია: Ichas M. ბიოლოგიური კოდი, ტრანს. ინგლისურიდან, მ., 1971; მშვილდოსანი ნ.ბ. ციტოგენეტიკური დაზიანებების ბიოფიზიკა და გენეტიკური კოდი, L., 1968; მოლეკულური გენეტიკა, ტრანს. ინგლისურიდან, რედ. A. N. Belozersky, ნაწილი 1, M., 1964; ნუკლეინის მჟავები, ტრანს. ინგლისურიდან, რედ. A. N. Belozersky, M., 1965; Watson J.D. გენის მოლეკულური ბიოლოგია, ტრანს. ინგლისურიდან, მ., 1967; ფიზიოლოგიური გენეტიკა, რედ. M. E. Lobasheva S. G., Inge-Vechtomo-va, L., 1976, ბიბლიოგრ.; Desoxyribonuc-leins&ure, Schlttssel des Lebens, hrsg. v„ E. Geissler, B., 1972; გენეტიკური კოდი, Gold Spr. ჰარბი. სიმ. რაოდენობრივი. ბიოლ., ვ. 31, 1966; W o e s e C. R. გენეტიკური კოდი, N. Y. a. ო., 1967 წ.

გენეტიკური კოდი არის ცილის მოლეკულაში ამინომჟავების თანმიმდევრობის კოდირების გზა ნუკლეინის მჟავის მოლეკულაში ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის გამოყენებით. გენეტიკური კოდის თვისებები წარმოიქმნება ამ კოდირების მახასიათებლებიდან.

თითოეული ცილოვანი ამინომჟავა ემთხვევა სამი ზედიზედ ნუკლეინის მჟავას ნუკლეოტიდს - სამეული, ან კოდონი. თითოეული ნუკლეოტიდი შეიძლება შეიცავდეს ოთხიდან ერთ-ერთ აზოტოვან ბაზას. რნმ-ში ეს არის ადენინი (A), ურაცილი (U), გუანინი (G), ციტოზინი (C). აზოტოვანი ფუძეების (ამ შემთხვევაში, მათ შემცველი ნუკლეოტიდების) სხვადასხვა გზით შერწყმით, შეგიძლიათ მიიღოთ მრავალი განსხვავებული სამეული: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC და ა.შ. შესაძლო კომბინაციების საერთო რაოდენობაა 64, ანუ 43.

ცოცხალი ორგანიზმების ცილები შეიცავს დაახლოებით 20 ამინომჟავას. თუ ბუნება "დაგეგმავდა" თითოეული ამინომჟავის დაშიფვრას არა სამი, არამედ ორი ნუკლეოტიდით, მაშინ ასეთი წყვილების მრავალფეროვნება არ იქნებოდა საკმარისი, რადგან მათგან მხოლოდ 16 იქნებოდა, ე.ი. 42.

ამრიგად, გენეტიკური კოდის მთავარი თვისება მისი სამმაგია. თითოეული ამინომჟავა კოდირებულია ნუკლეოტიდების სამეულით.

იმის გამო, რომ ბიოლოგიურ მოლეკულებში გამოყენებული ამინომჟავები გაცილებით მეტი შესაძლო განსხვავებული სამეულია, ცოცხალ ბუნებაში რეალიზებულია შემდეგი თვისება: ჭარბი რაოდენობაგენეტიკური კოდი. ბევრი ამინომჟავის დაშიფვრა დაიწყო არა ერთი კოდონით, არამედ რამდენიმე. მაგალითად, ამინომჟავა გლიცინი დაშიფრულია ოთხი განსხვავებული კოდონით: GGU, GGC, GGA, GGG. ზედმეტობასაც უწოდებენ დეგენერაცია.

ამინომჟავებსა და კოდონებს შორის შესაბამისობა ნაჩვენებია ცხრილებში. მაგალითად, ესენი:

ნუკლეოტიდებთან მიმართებაში გენეტიკურ კოდს აქვს შემდეგი თვისება: გაურკვევლობა(ან სპეციფიკა): თითოეული კოდონი შეესაბამება მხოლოდ ერთ ამინომჟავას. მაგალითად, GGU კოდონს შეუძლია მხოლოდ გლიცინის კოდირება და სხვა ამინომჟავების კოდირება.

ისევ. სიჭარბე ნიშნავს, რომ რამდენიმე სამეულს შეუძლია ერთი და იგივე ამინომჟავის კოდირება. სპეციფიკა - თითოეულ კონკრეტულ კოდონს შეუძლია მხოლოდ ერთი ამინომჟავის კოდირება.

გენეტიკურ კოდში არ არის სპეციალური სასვენი ნიშნები (გარდა სტოპ კოდონებისა, რომლებიც მიუთითებენ პოლიპეპტიდების სინთეზის დასრულებაზე). სასვენი ნიშნების ფუნქციას თავად სამეულები ასრულებენ – ერთის დასრულება ნიშნავს, რომ მეორე დაიწყება შემდეგში. ეს გულისხმობს გენეტიკური კოდის შემდეგ ორ თვისებას: უწყვეტობადა გადახურვის გარეშე. უწყვეტობა გულისხმობს სამეულის კითხვას ერთმანეთის მიყოლებით. გადახურვის გარეშე ნიშნავს, რომ თითოეული ნუკლეოტიდი შეიძლება იყოს მხოლოდ ერთი სამეულის ნაწილი. ასე რომ, შემდეგი სამეულის პირველი ნუკლეოტიდი ყოველთვის მოდის წინა სამეულის მესამე ნუკლეოტიდის შემდეგ. კოდონი არ შეიძლება დაიწყოს წინა კოდონის მეორე ან მესამე ნუკლეოტიდით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კოდი არ ემთხვევა ერთმანეთს.

გენეტიკურ კოდს აქვს თვისება მრავალმხრივობა. ეს იგივეა დედამიწის ყველა ორგანიზმისთვის, რაც სიცოცხლის წარმოშობის ერთიანობაზე მიუთითებს. ამაში ძალიან იშვიათი გამონაკლისებია. მაგალითად, ზოგიერთი სამეული მიტოქონდრიაში და ქლოროპლასტებში კოდირებს ამინომჟავებს, გარდა მათი ჩვეულებრივი. ეს შეიძლება მიუთითებდეს, რომ სიცოცხლის გარიჟრაჟზე იყო გენეტიკური კოდის ოდნავ განსხვავებული ვარიაციები.

და ბოლოს, გენეტიკური კოდი აქვს ხმაურის იმუნიტეტი, რაც მისი ქონებრივი სიჭარბის შედეგია. წერტილოვანი მუტაციები, რომლებიც ზოგჯერ ხდება დნმ-ში, ჩვეულებრივ იწვევს ერთი აზოტოვანი ბაზის მეორეთი ჩანაცვლებას. ეს ცვლის სამეულს. მაგალითად, ეს იყო AAA, მაგრამ მუტაციის შემდეგ გახდა AAG. თუმცა, ასეთი ცვლილებები ყოველთვის არ იწვევს ამინომჟავის ცვლილებას სინთეზირებულ პოლიპეპტიდში, ვინაიდან ორივე სამეული, გენეტიკური კოდის ჭარბი თვისების გამო, შეიძლება შეესაბამებოდეს ერთ ამინომჟავას. იმის გათვალისწინებით, რომ მუტაციები ხშირად საზიანოა, ხმაურის იმუნიტეტის თვისება სასარგებლოა.

გენეტიკური, ანუ ბიოლოგიური კოდი არის ცოცხალი ბუნების ერთ-ერთი უნივერსალური თვისება, რომელიც ადასტურებს მისი წარმოშობის ერთიანობას. გენეტიკური კოდიარის პოლიპეპტიდის ამინომჟავების თანმიმდევრობის კოდირების მეთოდი ნუკლეინის მჟავების ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის გამოყენებით (მესენჯერი რნმ ან დნმ-ის დამატებითი განყოფილება, რომელზედაც სინთეზირებულია mRNA).

არსებობს სხვა განმარტებები.

გენეტიკური კოდი- ეს არის თითოეული ამინომჟავის (ცოცხალი ცილების ნაწილის) შესაბამისობა სამი ნუკლეოტიდის კონკრეტულ თანმიმდევრობასთან. გენეტიკური კოდიარის კავშირი ნუკლეინის მჟავას ფუძეებსა და ცილოვან ამინომჟავებს შორის.

სამეცნიერო ლიტერატურაში გენეტიკური კოდი არ ნიშნავს ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობას ორგანიზმის დნმ-ში, რომელიც განსაზღვრავს მის ინდივიდუალურობას.

არასწორია ვივარაუდოთ, რომ ერთ ორგანიზმს ან სახეობას აქვს ერთი კოდი, მეორეს კი - მეორე. გენეტიკური კოდი არის ამინომჟავების დაშიფვრა ნუკლეოტიდებით (ანუ პრინციპი, მექანიზმი); ის უნივერსალურია ყველა ცოცხალი არსებისთვის, იგივეა ყველა ორგანიზმისთვის.

ამიტომ, არასწორია ვთქვათ, მაგალითად, „ადამიანის გენეტიკური კოდი“ ან „ორგანიზმის გენეტიკური კოდი“, რომელსაც ხშირად იყენებენ ფსევდომეცნიერულ ლიტერატურასა და ფილმებში.

ამ შემთხვევებში ჩვეულებრივ ვგულისხმობთ ადამიანის, ორგანიზმის გენომს და ა.შ.

ცოცხალი ორგანიზმების მრავალფეროვნება და მათი სასიცოცხლო აქტივობის მახასიათებლები, უპირველეს ყოვლისა, განპირობებულია ცილების მრავალფეროვნებით.

ცილის სპეციფიკური სტრუქტურა განისაზღვრება სხვადასხვა ამინომჟავების რიგით და რაოდენობით, რომლებიც ქმნიან მის შემადგენლობას. პეპტიდის ამინომჟავების თანმიმდევრობა დაშიფრულია დნმ-ში ბიოლოგიური კოდის გამოყენებით. მონომერების ნაკრების მრავალფეროვნების თვალსაზრისით, დნმ უფრო პრიმიტიული მოლეკულაა, ვიდრე პეპტიდი. დნმ შედგება მხოლოდ ოთხი ნუკლეოტიდის სხვადასხვა მონაცვლეობისაგან. ეს დიდი ხანია ხელს უშლის მკვლევარებს, განიხილონ დნმ, როგორც მემკვიდრეობის მასალა.

როგორ იშიფრება ამინომჟავები ნუკლეოტიდებით?

1) ნუკლეინის მჟავები (დნმ და რნმ) არის პოლიმერები, რომლებიც შედგება ნუკლეოტიდებისგან.

თითოეული ნუკლეოტიდი შეიძლება შეიცავდეს ოთხიდან ერთ-ერთ აზოტოვან ბაზას: ადენინი (A, en: A), გუანინი (G, G), ციტოზინი (C, en: C), თიმინი (T, en: T). რნმ-ის შემთხვევაში თიმინი იცვლება ურაცილით (U, U).

გენეტიკური კოდის განხილვისას მხედველობაში მიიღება მხოლოდ აზოტოვანი ბაზები.

მაშინ დნმ-ის ჯაჭვი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც მათი წრფივი თანმიმდევრობა. Მაგალითად:

ამ კოდის შემავსებელი mRNA განყოფილება იქნება შემდეგი:

2) ცილები (პოლიპეპტიდები) არის პოლიმერები, რომლებიც შედგება ამინომჟავებისგან.

ცოცხალ ორგანიზმებში პოლიპეპტიდების შესაქმნელად გამოიყენება 20 ამინომჟავა (კიდევ რამდენიმე ძალიან იშვიათია). მათ დასანიშნად, ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ ერთი ასო (თუმცა უფრო ხშირად ისინი იყენებენ სამს - ამინომჟავის სახელის აბრევიატურა).

პოლიპეპტიდში ამინომჟავები ასევე დაკავშირებულია ხაზობრივად პეპტიდური ბმაით. მაგალითად, დავუშვათ, რომ არსებობს ცილის მონაკვეთი ამინომჟავების შემდეგი თანმიმდევრობით (თითოეული ამინომჟავა აღინიშნება ერთი ასოთი):

3) თუ ამოცანაა თითოეული ამინომჟავის დაშიფვრა ნუკლეოტიდების გამოყენებით, მაშინ საქმე ეხება 20 ასოს დაშიფვრას 4 ასოს გამოყენებით.

ეს შეიძლება გაკეთდეს 20-ასოიანი ანბანის ასოების შესატყვისით 4-ასოიანი ანბანის რამდენიმე ასოსგან შედგენილ სიტყვებთან.

თუ ერთი ამინომჟავა დაშიფრულია ერთი ნუკლეოტიდით, მაშინ მხოლოდ ოთხი ამინომჟავა შეიძლება იყოს კოდირებული.

თუ თითოეული ამინომჟავა ასოცირდება რნმ-ის ჯაჭვში ზედიზედ ორ ნუკლეოტიდთან, მაშინ შესაძლებელია თექვსმეტი ამინომჟავის დაშიფვრა.

მართლაც, თუ ოთხი ასოა (A, U, G, C), მაშინ მათი სხვადასხვა წყვილის კომბინაციების რაოდენობა იქნება 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), ( UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[ფრჩხილები გამოიყენება აღქმის გასაადვილებლად.] ეს ნიშნავს, რომ მხოლოდ 16 სხვადასხვა ამინომჟავა შეიძლება იყოს კოდირებული ასეთი კოდით (ორასოიანი სიტყვა): თითოეულს ექნება თავისი სიტყვა (ორი თანმიმდევრული ნუკლეოტიდი).

მათემატიკიდან, კომბინაციების რაოდენობის დასადგენად ფორმულა ასე გამოიყურება: ab = n.

აქ n არის სხვადასხვა კომბინაციების რაოდენობა, a არის ანბანის ასოების რაოდენობა (ან რიცხვითი სისტემის საფუძველი), b არის ასოების რაოდენობა სიტყვაში (ან ციფრები რიცხვში). თუ ამ ფორმულაში ჩავანაცვლებთ 4 ასოიან ანბანს და ორი ასოსგან შემდგარ სიტყვებს, მივიღებთ 42 = 16.

თუ სამი თანმიმდევრული ნუკლეოტიდი გამოიყენება კოდირებულ სიტყვად თითოეული ამინომჟავისთვის, მაშინ 43 = 64 სხვადასხვა ამინომჟავა შეიძლება იყოს კოდირებული, რადგან 64 განსხვავებული კომბინაცია შეიძლება გაკეთდეს ოთხი ასოდან, რომლებიც აღებულია სამ ჯგუფში (მაგალითად, AUG, GAA, CAU. , GGU და ა.შ.).

დ.). ეს უკვე საკმარისზე მეტია 20 ამინომჟავის კოდირებისთვის.

ზუსტად გენეტიკურ კოდში გამოყენებული სამი ასო კოდი. სამი თანმიმდევრული ნუკლეოტიდი, რომელიც კოდირებს ერთ ამინომჟავას, ეწოდება სამეული(ან კოდონი).

თითოეული ამინომჟავა დაკავშირებულია ნუკლეოტიდების სპეციფიკურ სამეულთან.

გარდა ამისა, რადგან ტრიპლეტების კომბინაციები გადაფარავს ამინომჟავების რაოდენობას ჭარბად, ბევრი ამინომჟავა დაშიფრულია რამდენიმე სამეულით.

სამი სამეული არ კოდირებს არცერთ ამინომჟავას (UAA, UAG, UGA).

ისინი აღნიშნავენ გადაცემის დასრულებას და ეძახიან შეაჩერე კოდონები(ან უაზრო კოდონები).

AUG ტრიპლეტი დაშიფვრავს არა მხოლოდ ამინომჟავას მეთიონინს, არამედ იწყებს ტრანსლაციას (ითამაშებს საწყისი კოდონის როლს).

ქვემოთ მოცემულია ამინომჟავების შესაბამისობის ცხრილები ნუკლეოიტიდის სამეულებთან.

პირველი ცხრილის გამოყენებით მოსახერხებელია მოცემული სამეულიდან შესაბამისი ამინომჟავის დადგენა. მეორესთვის - მოცემული ამინომჟავისთვის, მის შესაბამისი სამეული.

განვიხილოთ გენეტიკური კოდის განხორციელების მაგალითი. მოდით არსებობდეს mRNA შემდეგი შინაარსით:

მოდით გავყოთ ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა სამეულებად:

მოდით დავაკავშიროთ თითოეული ტრიპლეტი პოლიპეპტიდის ამინომჟავასთან, რომელიც მასში კოდირებულია:

მეთიონინი - ასპარტინის მჟავა - სერინი - თრეონინი - ტრიპტოფანი - ლეიცინი - ლეიცინი - ლიზინი - ასპარაგინი - გლუტამინი

ბოლო სამეული არის გაჩერების კოდონი.

გენეტიკური კოდის თვისებები

გენეტიკური კოდის თვისებები დიდწილად გამოწვეულია ამინომჟავების კოდირებით.

პირველი და აშკარა თვისებაა სამსახეობა.

ეს ეხება იმ ფაქტს, რომ კოდის ერთეული არის სამი ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობა.

გენეტიკური კოდის მნიშვნელოვანი თვისებაა მისი გადახურვის გარეშე. ნუკლეოტიდი, რომელიც შედის ერთ სამეულში, არ შეიძლება შევიდეს მეორეში.

ანუ AGUGAA თანმიმდევრობა შეიძლება წავიკითხოთ მხოლოდ როგორც AGU-GAA, მაგრამ არა, მაგალითად, ასე: AGU-GUG-GAA. ანუ, თუ GU წყვილი შედის ერთ სამეულში, ის უკვე არ შეიძლება იყოს მეორის კომპონენტი.

ქვეშ გაურკვევლობაგენეტიკური კოდი ესმის, რომ თითოეული ტრიპლეტი შეესაბამება მხოლოდ ერთ ამინომჟავას.

მაგალითად, AGU ტრიპლეტი კოდირებს ამინომჟავას სერინს და სხვა არაფერს.

გენეტიკური კოდი

ეს სამეული ცალსახად შეესაბამება მხოლოდ ერთ ამინომჟავას.

მეორეს მხრივ, რამდენიმე ტრიპლეტი შეიძლება შეესაბამებოდეს ერთ ამინომჟავას. მაგალითად, იგივე სერინი, გარდა AGU, შეესაბამება AGC კოდონს. ამ ქონებას ე.წ დეგენერაციაგენეტიკური კოდი.

დეგენერაცია საშუალებას აძლევს ბევრ მუტაციას დარჩეს უვნებელი, რადგან ხშირად დნმ-ში ერთი ნუკლეოტიდის ჩანაცვლება არ იწვევს სამეულის მნიშვნელობის ცვლილებას. თუ ყურადღებით დავაკვირდებით ამინომჟავების ტრიპლეტებთან შესაბამისობის ცხრილს, ხედავთ, რომ თუ ამინომჟავა დაშიფრულია რამდენიმე სამეულით, ისინი ხშირად განსხვავდებიან ბოლო ნუკლეოტიდში, ანუ ეს შეიძლება იყოს ნებისმიერი.

ასევე აღინიშნება გენეტიკური კოდის ზოგიერთი სხვა თვისება (განგრძობაობა, ხმაურის იმუნიტეტი, უნივერსალურობა და ა.შ.).

გამძლეობა, როგორც მცენარეების ადაპტაცია საცხოვრებელ პირობებთან. მცენარეების ძირითადი რეაქციები არახელსაყრელი ფაქტორების მოქმედებაზე.

მცენარის წინააღმდეგობა არის უნარი გაუძლოს ექსტრემალური გარემო ფაქტორების (ნიადაგისა და ჰაერის გვალვა) ზემოქმედებას.

გენეტიკური კოდის უნიკალურობა გამოიხატება იმაში, რომ

ეს თვისება განვითარდა ევოლუციის პროცესში და გენეტიკურად დაფიქსირდა. არახელსაყრელი პირობების მქონე რაიონებში ჩამოყალიბდა სტაბილური ორნამენტული ფორმები და გვალვაგამძლე კულტივირებული მცენარეების ადგილობრივი ჯიშები. მცენარეებისთვის დამახასიათებელი წინააღმდეგობის განსაკუთრებული დონე ვლინდება მხოლოდ ექსტრემალური გარემო ფაქტორების გავლენის ქვეშ.

ასეთი ფაქტორის გაჩენის შედეგად იწყება გაღიზიანების ფაზა - რიგი ფიზიოლოგიური პარამეტრების ნორმიდან მკვეთრი გადახრა და მათი სწრაფი დაბრუნება ნორმაში. შემდეგ ხდება მეტაბოლური სიჩქარის ცვლილება და უჯრედშიდა სტრუქტურების დაზიანება. ამავდროულად, ყველა სინთეზური ითრგუნება, ყველა ჰიდროლიზური აქტიურდება და ორგანიზმის საერთო ენერგომომარაგება მცირდება. თუ ფაქტორის ეფექტი არ აღემატება ზღვრულ მნიშვნელობას, იწყება ადაპტაციის ეტაპი.

ადაპტირებული მცენარე ნაკლებად რეაგირებს ექსტრემალური ფაქტორების განმეორებით ან მზარდ ზემოქმედებაზე. ორგანიზმის დონეზე ადაპტაციის მექანიზმებს ემატება ორგანოებს შორის ურთიერთქმედება. მცენარის მეშვეობით წყლის ნაკადების, მინერალური და ორგანული ნაერთების მოძრაობის შესუსტება აძლიერებს კონკურენციას ორგანოებს შორის და მათი ზრდა ჩერდება.

განსაზღვრულია ბიოსტაბილურობა მცენარეებში. უკიდურესი ფაქტორის მაქსიმალური მნიშვნელობა, რომლის დროსაც მცენარეები კვლავ ქმნიან სიცოცხლისუნარიან თესლს. აგრონომიული სტაბილურობა განისაზღვრება მოსავლიანობის შემცირების ხარისხით. მცენარეებს ახასიათებთ მდგრადობა კონკრეტული ტიპის ექსტრემალური ფაქტორების მიმართ - გამოზამთრებელი, გაზგამძლე, მარილისადმი მდგრადი, გვალვაგამძლე.

მრგვალი ჭიების ტიპს, ბრტყელი ჭიებისგან განსხვავებით, აქვს სხეულის პირველადი ღრუ - შიზოკოელი, რომელიც წარმოიქმნება პარენქიმის განადგურების გამო, რომელიც ავსებს სხეულის კედელსა და შინაგან ორგანოებს შორის არსებულ ხარვეზებს - მისი ფუნქციაა ტრანსპორტი.

ის ინარჩუნებს ჰომეოსტაზს. სხეულის ფორმა დიამეტრით მრგვალია. მთლიანი ნაწილი კუტიკულირებულია. კუნთები წარმოდგენილია გრძივი კუნთების ფენით. ნაწლავი გადის და შედგება 3 განყოფილებისგან: წინა, შუა და უკანა. პირის ღრუ მდებარეობს სხეულის წინა ბოლოს ვენტრალურ ზედაპირზე. ფარინქსს აქვს დამახასიათებელი სამკუთხა სანათური. ექსკრეციული სისტემა წარმოდგენილია პროტონეფრიდიით ან კანის სპეციალური ჯირკვლებით - ჰიპოდერმული ჯირკვლებით. სახეობების უმეტესობა ოროთახიანია და მრავლდება მხოლოდ სქესობრივი გზით.

განვითარება პირდაპირია, ნაკლებად ხშირად მეტამორფოზით. მათ აქვთ სხეულის მუდმივი უჯრედული შემადგენლობა და არ აქვთ რეგენერაციის უნარი. წინა ნაწლავი შედგება პირის ღრუს, ფარინქსისა და საყლაპავისაგან.

მათ არ აქვთ შუა ან უკანა განყოფილება. ექსკრეციული სისტემა შედგება ჰიპოდერმისის 1-2 გიგანტური უჯრედისაგან. გრძივი ექსკრეციული არხები დევს ჰიპოდერმისის გვერდითი ქედებში.

გენეტიკური კოდის თვისებები. სამმაგი კოდის მტკიცებულება. კოდონების გაშიფვრა. შეაჩერე კოდონები. გენეტიკური სუპრესიის კონცეფცია.

იდეა, რომ გენი დაშიფვრის ინფორმაციას ცილის პირველად სტრუქტურაში, დაკონკრეტდა F.

კრიკი თავის მიმდევრობის ჰიპოთეზაში, რომლის მიხედვითაც გენის ელემენტების თანმიმდევრობა განსაზღვრავს ამინომჟავების ნარჩენების თანმიმდევრობას პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში. მიმდევრობის ჰიპოთეზის მართებულობა დასტურდება გენის სტრუქტურებისა და მასში კოდირებული პოლიპეპტიდის კოლინარობით. ყველაზე მნიშვნელოვანი განვითარება 1953 წელს იყო იმის გათვალისწინება, რომ. რომ კოდი სავარაუდოდ სამმაგია.

; დნმ-ის ბაზის წყვილი: A-T, T-A, G-C, C-G - მხოლოდ 4 ამინომჟავის კოდირება შეუძლია, თუ თითოეული წყვილი შეესაბამება ერთ ამინომჟავას. მოგეხსენებათ, ცილები შეიცავს 20 ძირითად ამინომჟავას. თუ ვივარაუდებთ, რომ თითოეულ ამინომჟავას აქვს 2 ბაზის წყვილი, მაშინ 16 ამინომჟავა (4*4) შეიძლება იყოს კოდირებული - ეს ისევ არ არის საკმარისი.

თუ კოდი სამმაგია, მაშინ 64 კოდონი (4*4*4) შეიძლება გაკეთდეს 4 ბაზის წყვილისგან, რაც საკმარისზე მეტია 20 ამინომჟავის კოდირებისთვის. კრიკმა და მისმა კოლეგებმა ჩათვალეს, რომ კოდი იყო სამმაგი; არ იყო „მძიმეები“ კოდონებს შორის, ანუ გამყოფი ნიშნები; გენის კოდი იკითხება ფიქსირებული წერტილიდან ერთი მიმართულებით. 1961 წლის ზაფხულში კირენბერგმა და მატეიმ განაცხადეს პირველი კოდონის გაშიფვრის შესახებ და შესთავაზეს მეთოდი კოდონების შემადგენლობის დასადგენად ცილის სინთეზის უჯრედებისგან თავისუფალ სისტემაში.

ამრიგად, ფენილალანინის კოდონი გადაიწერა, როგორც UUU mRNA-ში. გარდა ამისა, კორანას, ნირენბერგის და ლედერის მიერ 1965 წელს შემუშავებული მეთოდების გამოყენების შედეგად.

შედგენილია კოდური ლექსიკონი მისი თანამედროვე ფორმით. ამრიგად, T4 ფაგებში მუტაციების გაჩენა, რომლებიც გამოწვეულია ბაზების დაკარგვით ან დამატებით, კოდის სამმაგი ბუნების მტკიცებულება იყო (საკუთრება 1). ეს წაშლა და დამატებები, რამაც გამოიწვია ჩარჩოს ცვლა კოდის „კითხვისას“, აღმოიფხვრა მხოლოდ კოდის სისწორის აღდგენით, რამაც ხელი შეუშალა მუტანტების გამოჩენას. ამ ექსპერიმენტებმა ასევე აჩვენა, რომ სამეულები ერთმანეთს არ ემთხვევა, ანუ თითოეული ფუძე შეიძლება მიეკუთვნებოდეს მხოლოდ ერთ სამეულს (საკუთრება 2).

ამინომჟავების უმეტესობას აქვს რამდენიმე კოდონი. კოდს, რომელშიც ამინომჟავების რაოდენობა კოდონების რაოდენობაზე ნაკლებია, დეგენერატი ეწოდება (საკუთრება 3), ე.ი.

ე) მოცემული ამინომჟავა შეიძლება იყოს კოდირებული ერთზე მეტი სამეულით. გარდა ამისა, სამი კოდონი საერთოდ არ კოდირებს რაიმე ამინომჟავას („უაზრო კოდონები“) და მოქმედებს როგორც „გაჩერების სიგნალი“. გაჩერების კოდონი არის დნმ-ის ფუნქციური ერთეულის, ცისტრონის ბოლო წერტილი. გაჩერების კოდონები ყველა სახეობაში ერთნაირია და წარმოდგენილია როგორც UAA, UAG, UGA. კოდის თვალსაჩინო თვისება ის არის, რომ ის უნივერსალურია (საკუთრება 4).

ყველა ცოცხალ ორგანიზმში ერთი და იგივე ტრიპლეტები ერთნაირი ამინომჟავების კოდირებულია.

სამი სახის მუტანტური კოდონის ტერმინატორების არსებობა და მათი ჩახშობა ნაჩვენებია E. coli-სა და საფუარში. სუპრესორული გენების აღმოჩენა, რომლებიც „ინტერპრეტაციას უკეთებენ“ სხვადასხვა გენის უაზრო ალელებს, მიუთითებს იმაზე, რომ გენეტიკური კოდის თარგმანი შეიძლება შეიცვალოს.

tRNA-ების ანტიკოდონზე მოქმედი მუტაციები ცვლის მათ კოდონის სპეციფიკას და ქმნის მუტაციების ჩახშობის შესაძლებლობას ტრანსლაციურ დონეზე. დათრგუნვა ტრანსლაციურ დონეზე შეიძლება მოხდეს გარკვეული რიბოსომური ცილების მაკოდირებელი გენების მუტაციების გამო. ამ მუტაციების შედეგად რიბოსომა „უშვებს შეცდომებს“, მაგალითად, უაზრო კოდონების კითხვაში და „ინტერპრეტაციას უკეთებს“ მათ ზოგიერთი არამუტანტური tRNA-ების გამოყენებით. გენოტიპურ დათრგუნვასთან ერთად, რომელიც მოქმედებს ტრანსლაციის დონეზე, შესაძლებელია უაზრო ალელების ფენოტიპური დათრგუნვაც: როდესაც ტემპერატურა იკლებს, როდესაც უჯრედები ექვემდებარება ამინოგლიკოზიდურ ანტიბიოტიკებს, რომლებიც აკავშირებენ რიბოზომებს, მაგალითად, სტრეპტომიცინს.

22. უმაღლესი მცენარეების გამრავლება: ვეგეტატიური და ასექსუალური. სპორულაცია, სპორების აგებულება, თანაბარი და ჰეტეროსპორული. რეპროდუქცია, როგორც ცოცხალი მატერიის თვისება, ანუ ინდივიდის უნარი, წარმოქმნას საკუთარი სახეობა, არსებობდა ევოლუციის ადრეულ ეტაპებზე.

გამრავლების ფორმები შეიძლება დაიყოს 2 ტიპად: ასექსუალური და სექსუალური. თავად ასექსუალური გამრავლება ხორციელდება ჩანასახოვანი უჯრედების მონაწილეობის გარეშე, სპეციალიზებული უჯრედების - სპორების დახმარებით. ისინი წარმოიქმნება ასექსუალური გამრავლების ორგანოებში - სპორანგიებში მიტოზური დაყოფის შედეგად.

აღმოცენების დროს სპორა ამრავლებს ახალ ინდივიდს, დედის მსგავსი, გარდა თესლოვანი მცენარეების სპორებისა, რომლებშიც სპორმა დაკარგა გამრავლებისა და გაფანტვის ფუნქცია. სპორები ასევე შეიძლება წარმოიქმნას შემცირების გაყოფით, ერთუჯრედიანი სპორების დაღვრა.

მცენარეების გამრავლებას ვეგეტატიური (ბოლო, ფოთლის, ფესვის ნაწილი) ან ერთუჯრედიანი წყალმცენარეების ნახევრად გაყოფით ეწოდება ვეგეტატიური (ბოლქვი, კალმები).

სქესობრივი გამრავლება ხორციელდება სპეციალური სასქესო უჯრედებით - გამეტებით.

გამეტები წარმოიქმნება მეიოზის შედეგად, არის მდედრობითი და მამრობითი. მათი შერწყმის შედეგად ჩნდება ზიგოტი, საიდანაც შემდგომში ვითარდება ახალი ორგანიზმი.

მცენარეები განსხვავდებიან გამეტების ტიპებით. ზოგიერთ უჯრედულ ორგანიზმში ის გარკვეულ დროს მოქმედებს როგორც გამეტი. სხვადასხვა სქესის ორგანიზმები (გამეტები) ერწყმის ერთმანეთს - ამ სექსუალურ პროცესს ე.წ ჰოლოგამია.თუ მამრობითი და მდედრი გამეტები მორფოლოგიურად მსგავსი და მოძრავია, ეს არის იზოგამეტები.

და სექსუალური პროცესი - იზოგამიური. თუ მდედრობითი სქესის გამეტები გარკვეულწილად უფრო დიდი და ნაკლებად მოძრავია ვიდრე მამრობითი, მაშინ ეს არის ჰეტეროგამეტები და პროცესი ჰეტეროგამიაა. ოოგამი - ქალის გამეტები ძალიან დიდი და უმოძრაოა, მამრობითი გამეტები პატარა და მოძრავია.

12345678910შემდეგი ⇒

გენეტიკური კოდი - მიმოწერა დნმ-ის სამეულსა და ცილოვან ამინომჟავებს შორის

mRNA და დნმ-ის ნუკლეოტიდების ხაზოვანი თანმიმდევრობით ცილების სტრუქტურის კოდირების აუცილებლობა ნაკარნახევია იმით, რომ ტრანსლაციის დროს:

• არ არსებობს შესაბამისობა mRNA მატრიცაში მონომერების რაოდენობასა და პროდუქტს - სინთეზირებულ ცილას შორის;
• არ არსებობს სტრუქტურული მსგავსება რნმ-სა და ცილის მონომერებს შორის.

ეს გამორიცხავს მატრიცასა და პროდუქტს შორის დამატებით ურთიერთქმედებას - პრინციპი, რომლითაც ხდება ახალი დნმ-ისა და რნმ-ის მოლეკულების აგება რეპლიკაციისა და ტრანსკრიფციის დროს.

აქედან ირკვევა, რომ უნდა არსებობდეს „ლექსიკონი“, რომელიც საშუალებას მოგცემთ გაარკვიოთ mRNA ნუკლეოტიდების რომელი თანმიმდევრობა უზრუნველყოფს ამინომჟავების ჩართვას ცილაში მოცემულ თანმიმდევრობაში. ამ "ლექსიკონს" ეწოდება გენეტიკური, ბიოლოგიური, ნუკლეოტიდური ან ამინომჟავის კოდი. ის საშუალებას გაძლევთ დაშიფროთ ამინომჟავები, რომლებიც ქმნიან ცილებს, დნმ-სა და mRNA-ში ნუკლეოტიდების სპეციფიკური თანმიმდევრობის გამოყენებით. იგი ხასიათდება გარკვეული თვისებებით.

სამმაგი.კოდის თვისებების განსაზღვრისას ერთ-ერთი მთავარი კითხვა იყო ნუკლეოტიდების რაოდენობის საკითხი, რამაც უნდა განსაზღვროს ცილაში ერთი ამინომჟავის ჩართვა.

აღმოჩნდა, რომ ამინომჟავების თანმიმდევრობის დაშიფვრის კოდირების ელემენტები მართლაც არის ნუკლეოტიდების სამეული, ან სამეული,რომლებიც დაარქვეს "კოდონები".

კოდონების მნიშვნელობა.

შესაძლებელი გახდა იმის დადგენა, რომ 64 კოდონიდან ამინომჟავების ჩართვა სინთეზირებულ პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში კოდირებს 61 სამეულს, ხოლო დანარჩენი 3 - UAA, UAG, UGA - არ კოდირებს ამინომჟავების ჩართვას ცილაში და თავდაპირველად იყო. უაზრო, ან უაზრო კოდონებს უწოდებენ. თუმცა, მოგვიანებით აჩვენეს, რომ ეს ტრიპლეტები მიუთითებენ თარგმანის დასრულებაზე და, შესაბამისად, მათ ეწოდათ შეწყვეტის ან გაჩერების კოდონები.

mRNA-ის კოდონებს და ნუკლეოტიდების სამეულს დნმ-ის კოდირებულ ჯაჭვში 5'-დან 3' ბოლომდე მიმართულებით აქვთ აზოტოვანი ფუძეების იგივე თანმიმდევრობა, გარდა იმისა, რომ დნმ-ში ურაცილის (U) ნაცვლად, mRNA-სთვის დამახასიათებელია. არის თიმინი (T).

სპეციფიკა.

თითოეული კოდონი შეესაბამება მხოლოდ ერთ სპეციფიკურ ამინომჟავას. ამ თვალსაზრისით, გენეტიკური კოდი მკაცრად ცალსახაა.

ცხრილი 4-3.

ცალსახაობა გენეტიკური კოდის ერთ-ერთი თვისებაა, რომელიც გამოიხატება იმაში, რომ...

ცილის სინთეზირების სისტემის ძირითადი კომპონენტები

შენიშვნები: elF( ევკარიოტული ინიცირების ფაქტორები) — დაწყების ფაქტორები; eEF ( ევკარიოტული დრეკადობის ფაქტორები) — დრეკადობის ფაქტორები; eRF ( ევკარიოტული გამომყოფი ფაქტორები) არის შეწყვეტის ფაქტორები.

დეგენერატობა. mRNA-სა და დნმ-ში არის 61 სამეული, რომელთაგან თითოეული კოდირებს ცილაში 20 ამინომჟავიდან ერთ-ერთის ჩართვას.

აქედან გამომდინარეობს, რომ ინფორმაციულ მოლეკულებში ცილაში ერთი და იგივე ამინომჟავის ჩართვა განისაზღვრება რამდენიმე კოდონით. ბიოლოგიური კოდის ამ თვისებას დეგენერაცია ეწოდება.

ადამიანებში მხოლოდ 2 ამინომჟავა არის კოდირებული ერთი კოდონით - Met და Tri, ხოლო Leu, Ser და Apr - ექვსი კოდონით, ხოლო Ala, Val, Gly, Pro, Tre - ოთხი კოდონით (ცხრილი.

კოდირების თანმიმდევრობების სიჭარბე არის კოდის ყველაზე ღირებული თვისება, რადგან ის ზრდის ინფორმაციის ნაკადის სტაბილურობას გარე და შიდა გარემოს მავნე ზემოქმედებაზე. ცილაში შემავალი ამინომჟავის ბუნების განსაზღვრისას, კოდონის მესამე ნუკლეოტიდი არ არის ისეთი მნიშვნელოვანი, როგორც პირველი ორი. როგორც ცხრილიდან ჩანს. 4-4, მრავალი ამინომჟავისთვის, ნუკლეოტიდის ჩანაცვლება კოდონის მესამე პოზიციაზე გავლენას არ ახდენს მის მნიშვნელობაზე.

ინფორმაციის ჩაწერის წრფივობა.

ტრანსლაციის დროს mRNA კოდონები "იკითხება" ფიქსირებული საწყისი წერტილიდან თანმიმდევრულად და არ ემთხვევა ერთმანეთს. საინფორმაციო ჩანაწერი არ შეიცავს სიგნალებს, რომლებიც მიუთითებს ერთი კოდონის დასასრულს და მეორის დასაწყისს. AUG კოდონი არის საწყისი კოდონი და იკითხება როგორც დასაწყისში, ასევე mRNA-ის სხვა ნაწილებში, როგორც Met. მის შემდეგ ტრიპლეტები იკითხება თანმიმდევრულად ყოველგვარი ხარვეზების გარეშე გაჩერების კოდონამდე, რომლის დროსაც დასრულდება პოლიპეპტიდური ჯაჭვის სინთეზი.

მრავალმხრივობა.

ბოლო დრომდე ითვლებოდა, რომ კოდი იყო აბსოლუტურად უნივერსალური, ე.ი. კოდური სიტყვების მნიშვნელობა ერთნაირია ყველა შესწავლილი ორგანიზმისთვის: ვირუსები, ბაქტერიები, მცენარეები, ამფიბიები, ძუძუმწოვრები, მათ შორის ადამიანები.

თუმცა, მოგვიანებით ცნობილი გახდა ერთი გამონაკლისი; გაირკვა, რომ მიტოქონდრიული mRNA შეიცავს 4 სამეულს, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული მნიშვნელობა, ვიდრე ბირთვული წარმოშობის mRNA. ამრიგად, მიტოქონდრიულ mRNA-ში ტრიპლეტი UGA აკოდირებს Tri, AUA კოდირებს Met-ს და ACA და AGG იკითხება, როგორც დამატებითი გაჩერების კოდონები.

გენის და პროდუქტის კოლინარულობა.

პროკარიოტებში აღმოჩენილია წრფივი შესაბამისობა გენის კოდონის თანმიმდევრობასა და ცილოვან პროდუქტში ამინომჟავების თანმიმდევრობას შორის, ან, როგორც ამბობენ, არსებობს გენსა და პროდუქტს შორის კოლინარულობა.

ცხრილი 4-4.

გენეტიკური კოდი

შენიშვნები: U - ურაცილი; C - ციტოზინი; A - ადენინი; G - გუანინი; *-ტერმინალური კოდონი.

ევკარიოტებში, გენში ბაზის თანმიმდევრობები, რომლებიც კოლინარულია პროტეინის ამინომჟავების თანმიმდევრობით, წყდება ნიტრონებით.

ამიტომ, ევკარიოტულ უჯრედებში, ცილის ამინომჟავების თანმიმდევრობა კოლინარულია ეგზონების თანმიმდევრობასთან გენში ან მომწიფებულ mRNA-სთან ინტრონების შემდგომი ტრანსკრიპციული მოცილების შემდეგ.