Tabela kodowania aminokwasów. Kod genetyczny: opis, charakterystyka, historia badań

Wiodące czasopismo naukowe Natura donieśli o odkryciu drugiego kodu genetycznego – swego rodzaju „kodu w kodzie”, który został niedawno złamany przez biologów molekularnych i programistów komputerowych. Co więcej, aby to zidentyfikować, nie posłużyli się teorią ewolucji, ale technologią informacyjną.

Nowy kod nosi nazwę Kodu Splicingu. Znajduje się wewnątrz DNA. Kod ten kontroluje podstawowy kod genetyczny w bardzo złożony, ale przewidywalny sposób. Kod splicingowy kontroluje sposób i czas składania genów i elementów regulacyjnych. Rozwikłanie tego kodu w kodzie pomaga rzucić światło na niektóre z długotrwałych tajemnic genetyki, które wyszły na jaw od czasu projektu sekwencji ludzkiego genomu. Jedną z tych tajemnic było to, dlaczego w tak złożonym organizmie jak człowiek znajduje się tylko 20 000 genów? (Naukowcy spodziewali się odkryć znacznie więcej). Dlaczego geny są dzielone na segmenty (eksony), które są oddzielane elementami niekodującymi (introny), a następnie łączone (tj. splicowane) po transkrypcji? I dlaczego geny włączają się w niektórych komórkach i tkankach, a w innych nie? Biolodzy molekularni od dwudziestu lat próbują wyjaśnić mechanizmy regulacji genetycznej. Artykuł ten przedstawia bardzo ważną kwestię pozwalającą zrozumieć, co się naprawdę dzieje. Nie odpowiada na wszystkie pytania, ale pokazuje, że kod wewnętrzny istnieje. Kod ten to system przekazywania informacji, który można rozszyfrować tak wyraźnie, że naukowcy są w stanie przewidzieć, jak genom może zachować się w określonych sytuacjach, z niewytłumaczalną precyzją.

Wyobraź sobie, że w pokoju obok słyszysz orkiestrę. Otwierasz drzwi, zaglądasz do środka i widzisz w pomieszczeniu trzech lub czterech muzyków grających na instrumentach muzycznych. Tak wygląda ludzki genom, według Brandona Freya, który pomógł złamać kod. On mówi: „Mogliśmy wykryć tylko 20 000 genów, ale wiedzieliśmy, że składają się one na ogromną liczbę produktów białkowych i elementów regulacyjnych. Jak? Jedna z metod nazywa się alternatywnym splicingiem.. Różne eksony (części genów) można składać na różne sposoby. „Na przykład trzy geny białka neuroreksyny mogą wytworzyć ponad 3000 komunikatów genetycznych, które pomagają kontrolować okablowanie mózgu”., mówi Frey. W artykule napisano także, że naukowcy wiedzą, że 95% naszych genów podlega splicingowi alternatywnemu i w większości przypadków transkrypty (cząsteczki RNA powstałe w wyniku transkrypcji) ulegają odmiennej ekspresji w różnych typach komórek i tkanek. Musi istnieć coś, co kontroluje sposób tworzenia i wyrażania tych tysięcy kombinacji. To jest zadanie Kodu Splicingu.

Czytelnicy chcący szybko zapoznać się z odkryciem mogą przeczytać artykuł pod adresem Nauka codziennie zatytułowany „Naukowcy, którzy złamali „kod splicingu”, odkrywają tajemnicę złożoności biologicznej”. Artykuł mówi: „Naukowcy z Uniwersytetu w Toronto zdobyli zupełnie nowy wgląd w to, w jaki sposób żywe komórki korzystają z ograniczonej liczby genów, tworząc niezwykle złożone narządy, takie jak mózg”.. Sama natura zaczyna się od artykułu Heidi Ledford „Kod w kodzie”. Następnie Tejedor i Valcárcel opublikowali artykuł zatytułowany „Regulacja genów: łamanie drugiego kodu genetycznego”. Ostatecznie rozstrzygnięciem okazał się artykuł autorstwa zespołu badaczy z Uniwersytetu w Toronto pod kierownictwem Benjamina D. Blencowe’a i Brandona D. Freya „Cracking the Splicing Code”.

Ten artykuł jest zwycięstwem informatyki, które przypomina nam o łamaczach szyfrów z II wojny światowej. Ich metody obejmowały algebrę, geometrię, teorię prawdopodobieństwa, rachunek wektorowy, teorię informacji, optymalizację kodu programu i inne zaawansowane techniki. Nie potrzebowali teorii ewolucji, o którym nigdy nie wspomniano w artykułach naukowych. Czytając ten artykuł, widać, w jakim stresie znajdują się autorzy tej uwertury:

„Opisujemy schemat „kodu splicingu”, który wykorzystuje kombinacje setek właściwości RNA do przewidywania specyficznych tkankowo zmian w alternatywnym składaniu tysięcy eksonów. Kod ustanawia nowe klasy wzorców splicingu, rozpoznaje różne programy regulacyjne w różnych tkankach i ustanawia sekwencje regulacyjne kontrolowane przez mutacje. Odkryliśmy szeroko rozpowszechnione strategie regulacyjne, w tym: wykorzystanie nieoczekiwanie dużych pul nieruchomości; identyfikacja niskich poziomów inkluzji eksonów, które są osłabiane przez właściwości określonych tkanek; manifestacja właściwości intronów jest głębsza niż wcześniej sądzono; oraz modulacja poziomów wariantów splicingowych poprzez cechy strukturalne transkryptu. Kod pomógł zidentyfikować klasę eksonów, których włączenie wycisza ekspresję w tkankach dorosłych poprzez aktywację degradacji mRNA i których wykluczenie sprzyja ekspresji podczas embriogenezy. Kod ułatwia odkrywanie i szczegółową charakterystykę regulowanych zdarzeń alternatywnego splicingu w skali całego genomu.”

W zespole, który złamał kod, znaleźli się specjaliści z Katedry Inżynierii Elektronicznej i Komputerowej oraz z Katedry Genetyki Molekularnej. (Sam Frey pracuje dla oddziału Microsoft Corporation, Microsoft Research) Podobnie jak łamacze kodów z przeszłości, Frey i Barash opracowali „nowa metoda wspomaganej komputerowo analizy biologicznej, która wykrywa «słowa kodowe» ukryte w genomie”. Wykorzystując ogromne ilości danych wygenerowanych przez genetyków molekularnych, zespół badaczy dokonał inżynierii wstecznej kodu splicingu dopóki nie byli w stanie przewidzieć, jak się zachowa. Kiedy badacze już to ustalili, przetestowali kod pod kątem mutacji i zobaczyli, w jaki sposób eksony były wstawiane lub usuwane. Odkryli, że kod może nawet powodować zmiany specyficzne dla tkanki lub działać inaczej w zależności od tego, czy mysz była osobą dorosłą, czy embrionem. Jeden gen, Xpo4, jest powiązany z rakiem; Naukowcy zauważyli: „Dane te potwierdzają wniosek, że ekspresja genu Xpo4 musi być ściśle kontrolowana, aby uniknąć możliwych szkodliwych konsekwencji, w tym powstawania nowotworów (raka), ponieważ jest on aktywny podczas embriogenezy, ale jego ilość jest zmniejszona w tkankach dorosłych. Okazuje się, że byli absolutnie zaskoczeni poziomem kontroli, jaki zaobserwowali. Celowo czy nie, Frey jako wskazówki użył języka inteligentnego projektu, a nie przypadkowych zmian i selekcji. Zauważył: „Zrozumienie złożonego układu biologicznego jest jak zrozumienie złożonego obwodu elektronicznego”.

Heidi Ledford stwierdziła, że ​​pozorna prostota kodu genetycznego Watsona-Cricka, z jego czterema zasadami, kodonami tripletowymi, 20 aminokwasami i 64 „znakami” DNA: kryje pod sobą cały świat złożoności. Zamknięty w tym prostszym kodzie kod splicingu jest znacznie bardziej złożony.

Ale pomiędzy DNA i białkami leży RNA, świat sam w sobie złożony. RNA jest transformatorem, który czasami przenosi wiadomości genetyczne, a czasami je kontroluje, obejmując wiele struktur, które mogą wpływać na jego funkcję. W artykule opublikowanym w tym samym numerze zespół badaczy pod kierownictwem Benjamina D. Blencowe'a i Brandona D. Freya z Uniwersytetu w Toronto w Ontario w Kanadzie donosi o wysiłkach mających na celu rozszyfrowanie drugiego kodu genetycznego, który może przewidzieć, w jaki sposób segmenty informacyjnego RNA transkrybowane z określonego genu, mogą być mieszane i dopasowywane, tworząc różnorodne produkty w różnych tkankach. Proces ten nazywany jest alternatywnym splicingiem. Tym razem nie ma prostej tabeli – zamiast tego istnieją algorytmy, które łączą ponad 200 różnych właściwości DNA z określeniami struktury RNA.

Prace tych badaczy wskazują na szybki postęp, jaki poczyniły metody obliczeniowe w składaniu modelu RNA. Oprócz zrozumienia alternatywnego splicingu informatyka pomaga naukowcom przewidywać struktury RNA i identyfikować małe regulacyjne fragmenty RNA, które nie kodują białek. „To wspaniały czas”– mówi Christopher Berg, biolog obliczeniowy z Massachusetts Institute of Technology w Cambridge. „W przyszłości odniesiemy wielki sukces”.

Informatyka, biologia obliczeniowa, algorytmy i kody – te pojęcia nie były częścią słownika Darwina, kiedy tworzył swoją teorię. Mendel miał bardzo uproszczony model rozkładu cech podczas dziedziczenia. Ponadto pomysł, że funkcje są kodowane, został wprowadzony dopiero w 1953 roku. Widzimy, że pierwotny kod genetyczny jest regulowany przez zawarty w nim jeszcze bardziej złożony kod. To rewolucyjne pomysły. Co więcej, wszystko na to wskazuje ten poziom kontroli nie jest ostatni. Ledford przypomina nam, że na przykład RNA i białka mają strukturę trójwymiarową. Funkcje cząsteczek mogą się zmieniać, gdy zmienia się ich kształt.Musi istnieć coś, co kontroluje zwijanie, aby trójwymiarowa struktura spełniała wymagania funkcji. Ponadto wydaje się, że dostęp do genów jest kontrolowany inny kod, kod histonowy. Kod ten jest kodowany przez markery molekularne lub „ogony” na białkach histonowych, które służą jako centra skręcania i superskręcania DNA. Opisując nasze czasy, mówi Ledford „ciągły renesans informatyki RNA”.

Tejedor i Valcárcel zgadzają się, że za prostotą kryje się złożoność. „Koncepcja jest bardzo prosta: DNA tworzy RNA, które następnie tworzy białko.”, - rozpoczynają swój artykuł. „Ale w rzeczywistości wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane”. W latach pięćdziesiątych dowiedzieliśmy się, że wszystkie żywe organizmy, od bakterii po ludzi, mają podstawowy kod genetyczny. Ale szybko zdaliśmy sobie sprawę, że złożone organizmy (eukarioty) mają pewną nienaturalną i trudną do zrozumienia właściwość: ich genomy mają osobliwe sekcje, introny, które należy usunąć, aby eksony mogły się połączyć. Dlaczego? Dzisiaj mgła się rozwiewa: „Główną zaletą tego mechanizmu jest to, że umożliwia różnym komórkom wybór alternatywnych sposobów splicingu prekursorowego informacyjnego RNA (pre-mRNA), a tym samym wytwarzanie różnych komunikatów z tego samego genu.”- wyjaśniają, - „a następnie różne mRNA mogą kodować różne białka o różnych funkcjach”. Z mniejszej ilości kodu można uzyskać więcej informacji, pod warunkiem, że w kodzie znajduje się inny kod, który wie, jak to zrobić.

Tym, co sprawia, że ​​złamanie kodu splicingu jest tak trudne, jest to, że czynniki kontrolujące składanie eksonów są ustalane przez wiele innych czynników: sekwencje zlokalizowane w pobliżu granic eksonów, sekwencje intronów i czynniki regulacyjne, które albo pomagają, albo hamują maszynerię splicingu. Oprócz, „efekty określonej sekwencji lub czynnika mogą się różnić w zależności od jego położenia względem granic intron-ekson lub innych motywów regulacyjnych”, wyjaśniają Tejedor i Valcárcel. „Dlatego największym wyzwaniem w przewidywaniu splicingu specyficznego dla tkanki jest obliczenie algebry niezliczonych motywów i relacji między czynnikami regulacyjnymi, które je rozpoznają”..

Aby rozwiązać ten problem, zespół naukowców wprowadził do komputera ogromną ilość danych na temat sekwencji RNA i warunków, w jakich powstały. „Następnie zadaniem komputera było zidentyfikowanie kombinacji właściwości, które najlepiej wyjaśniałyby ustalony eksperymentalnie, specyficzny dla tkanki dobór eksonów”.. Innymi słowy, badacze dokonali inżynierii wstecznej kodu. Podobnie jak łamacze szyfrów podczas II wojny światowej, naukowcy, znając algorytm, mogą dokonywać przewidywań: „Prawidłowo i dokładnie zidentyfikował alternatywne eksony i przewidział ich zróżnicowaną regulację między parami typów tkanek”. I jak każda dobra teoria naukowa, odkrycie dostarczyło nowych informacji: „Pozwoliło nam to uzyskać nowy wgląd we wcześniej zidentyfikowane motywy regulacyjne i wskazało na nieznane wcześniej właściwości znanych regulatorów, a także nieoczekiwane powiązania funkcjonalne między nimi”.– zauważyli naukowcy. „Na przykład kod sugeruje, że włączenie eksonów prowadzących do przetworzonych białek jest ogólnym mechanizmem kontrolowania procesu ekspresji genów podczas przejścia z tkanki embrionalnej do tkanki dorosłej”..

Tejedor i Valcárcel uważają publikację swojego artykułu za ważny pierwszy krok: „Pracę tę... lepiej postrzegać jako odkrycie pierwszego fragmentu znacznie większego Kamienia z Rosetty potrzebnego do rozszyfrowania alternatywnych komunikatów naszego genomu”. Według tych naukowców przyszłe badania niewątpliwie poszerzą ich wiedzę na temat tego nowego kodu. Na zakończenie swojego artykułu krótko wspominają ewolucję i robią to w bardzo nietypowy sposób. Mówią: „To nie znaczy, że ewolucja stworzyła te kody. Oznacza to, że postęp będzie wymagał zrozumienia interakcji kodów. Kolejną niespodzianką było to, że zaobserwowany dotychczas stopień ochrony rodzi pytanie o możliwe istnienie „kodów specyficznych dla gatunku”..

Kod prawdopodobnie działa w każdej pojedynczej komórce i dlatego musi odpowiadać za ponad 200 typów komórek ssaków. Musi także radzić sobie z ogromną różnorodnością alternatywnych wzorców splicingu, nie wspominając o prostych decyzjach o włączeniu lub pominięciu pojedynczego eksonu. Ograniczona ewolucyjna ochrona alternatywnej regulacji splicingu (szacowana na około 20% między ludźmi i myszami) rodzi pytanie o istnienie kodów specyficznych dla gatunku. Co więcej, sprzężenie między przetwarzaniem DNA a transkrypcją genów wpływa na alternatywny splicing, a najnowsze dowody wskazują na pakowanie DNA przez białka histonowe i kowalencyjne modyfikacje histonów (tzw. kod epigenetyczny) w regulacji splicingu. Dlatego przyszłe metody będą musiały ustalić precyzyjną interakcję między kodem histonowym a kodem splicingowym. To samo dotyczy wciąż mało poznanego wpływu złożonych struktur RNA na alternatywny splicing.

Kody, kody i jeszcze raz kody. Fakt, że naukowcy praktycznie nic nie mówią w tych artykułach o darwinizmie, wskazuje, że teoretycy ewolucji wyznający stare idee i tradycje będą mieli o czym myśleć po przeczytaniu tych artykułów. Ale ci, którzy są entuzjastycznie nastawieni do biologii kodów, znajdą się na czele. Mają świetną okazję do skorzystania z ekscytującej aplikacji internetowej, którą stworzyli łamacze kodów, aby zachęcić do dalszych badań. Można go znaleźć na stronie internetowej Uniwersytetu w Toronto o nazwie Alternative Splicing Prediction Website. Odwiedzający na próżno będą szukać tutaj jakiejkolwiek wzmianki o ewolucji, pomimo starego aksjomatu, że bez niej nic w biologii nie ma sensu. Nowa wersja tego wyrażenia z 2010 roku może brzmieć tak: „Nic w biologii nie ma sensu, jeśli nie spojrzy się na nie w świetle informatyki”. .

Linki i notatki

Cieszymy się, że mogliśmy opowiedzieć Wam o tej historii w dniu jej publikacji. To może być jeden z najważniejszych artykułów naukowych roku. (Oczywiście każde wielkie odkrycie dokonane przez inne grupy naukowców, takie jak Watson i Crick, jest znaczące.) Jedyne, co możemy na to powiedzieć, to: „Wow!” To odkrycie jest niezwykłym potwierdzeniem stworzenia według planu i ogromnym wyzwaniem dla imperium darwinowskiego. Zastanawiam się, jak ewolucjoniści spróbują skorygować swoją uproszczoną historię o przypadkowych mutacjach i doborze naturalnym, która sięga XIX wieku, w świetle tych nowych danych.

Czy rozumiesz, o czym mówią Tejedor i Valcárcel? Gatunki mogą mieć swój własny kod, unikalny dla tych gatunków. „Dlatego od przyszłych metod będzie zależało ustalenie dokładnej interakcji między kodem histonowym [epigenetycznym] a kodem splicingowym” – zauważają. W tłumaczeniu oznacza to: „Darwiniści nie mają z tym nic wspólnego. Po prostu nie mogą sobie z tym poradzić.” Gdyby prosty kod genetyczny Watsona-Cricka stanowił problem dla darwinistów, co powiedzieliby teraz o kodzie splicingowym, który tworzy tysiące transkryptów z tych samych genów? Jak radzą sobie z kodem epigenetycznym kontrolującym ekspresję genów? A kto wie, może w tej niesamowitej „interakcji”, o której dopiero zaczynamy poznawać, wchodzą w grę inne kody, przypominające Kamień z Rosetty, który dopiero zaczyna wyłaniać się z piasku?

Teraz, gdy myślimy o kodach i informatyce, zaczynamy myśleć o różnych paradygmatach nowych badań. A co, jeśli genom działa częściowo jako sieć pamięci? A jeśli dotyczy to algorytmów kryptograficznych lub kompresyjnych? Pamiętajmy o nowoczesnych systemach informatycznych i technologiach przechowywania informacji. Być może odkryjemy nawet elementy steganografii. Istnieją niewątpliwie dodatkowe mechanizmy oporności, takie jak duplikacje i poprawki, które mogą pomóc wyjaśnić istnienie pseudogenów. Kopie całego genomu mogą być reakcją na stres. Niektóre z tych zjawisk mogą być użytecznymi wskaźnikami wydarzeń historycznych, które nie mają nic wspólnego z uniwersalnym wspólnym przodkiem, ale pomagają w badaniu genomiki porównawczej w ramach informatyki i projektowania odporności, a także pomagają zrozumieć przyczynę choroby.

Ewolucjoniści znajdują się w poważnych trudnościach. Naukowcy próbowali zmodyfikować kod, ale jedyne, co im się udało, to rak i mutacje. Jak mają zamiar poruszać się po dziedzinie fitnessu, skoro jest ona pełna katastrof, które mogą nastąpić, gdy tylko ktoś zacznie ingerować w te nierozerwalnie powiązane kody? Wiemy, że istnieje pewna wbudowana stabilność i przenośność, ale cały obraz to niezwykle złożony, zaprojektowany i zoptymalizowany system informacyjny, a nie przypadkowy zbiór części, którymi można bawić się w nieskończoność. Cała idea kodu jest koncepcją inteligentnego projektu.

Szczególną wagę do tego przywiązywał A. E. Wilder-Smith. Kod zakłada zgodność obu części. Umowa to umowa z góry. Obejmuje planowanie i cel. Symbolu SOS używamy, jak powiedziałby Wilder-Smith, zgodnie z konwencją jako sygnału wzywania pomocy. SOS nie wygląda na katastrofę. To nie pachnie katastrofą. Nie ma to wrażenia katastrofy. Ludzie nie zrozumieliby, że te listy oznaczają katastrofę, gdyby nie zrozumieli istoty samego porozumienia. Podobnie kodon alaniny, HCC, nie wygląda, nie pachnie ani nie przypomina alaniny. Kodon nie miałby nic wspólnego z alaniną, gdyby nie istniała z góry zgoda pomiędzy dwoma systemami kodowania (kodem białkowym i kodem DNA), że „GCC musi oznaczać alaninę”. Aby przekazać tę zgodność, stosuje się rodzinę przetworników, syntetaz aminoacylo-tRNA, które tłumaczą jeden kod na inny.

Miało to na celu wzmocnienie teorii projektu w latach pięćdziesiątych XX wieku i wielu kreacjonistów skutecznie ją głosiło. Ale ewolucjoniści są jak gładko mówiący sprzedawca. Stworzyli swoje bajki o Dzwoneczku, który łamie szyfry i poprzez mutację i selekcję tworzy nowe gatunki, i przekonali wiele osób, że cuda wciąż mogą się dziać. No cóż, dzisiaj mamy XXI wiek i znamy kod epigenetyczny i kod splicingowy – dwa kody, które są znacznie bardziej złożone i dynamiczne niż prosty kod DNA. Wiemy o kodach w kodach, o kodach nad kodami i pod kodami - znamy całą hierarchię kodów. Tym razem ewolucjoniści nie mogą po prostu wsadzić palca w pistolet i oszukać nas swoimi pięknymi przemówieniami, podczas gdy po obu stronach jest broń – cały arsenał wycelowany w główne elementy ich projektu. To wszystko jest grą. Narosła wokół nich cała era informatyki, już dawno wyszły z mody i wyglądają jak Grecy, którzy próbują wspiąć się z włóczniami na nowoczesne czołgi i helikoptery.

Przykro to mówić, ale ewolucjoniści tego nie rozumieją, a nawet jeśli tak, to nie zamierzają się poddać. Nawiasem mówiąc, w tym tygodniu, kiedy opublikowano artykuł na temat Kodeksu Splicingu, ze stron prodarwinowskich magazynów i gazet wypłynęła najbardziej gniewna i pełna nienawiści retoryka przeciwko kreacjonizmowi i inteligentnemu projektowi, jaką kiedykolwiek widziałem. O wielu podobnych przykładach nie słyszeliśmy jeszcze. I dopóki będą trzymać mikrofony i kontrolować instytucje, wiele osób da się nabrać na ich przynętę, myśląc, że nauka nadal daje im dobry powód. Mówimy ci to wszystko, abyś przeczytał ten materiał, przestudiował go, zrozumiał i wyposażył się w informacje, których potrzebujesz, aby pokonać prawdę prawdą ten bigoteryjny, wprowadzający w błąd nonsens. No dalej!

Układają się w łańcuchy i w ten sposób tworzą sekwencje liter genetycznych.

Kod genetyczny

Białka prawie wszystkich żywych organizmów zbudowane są z zaledwie 20 rodzajów aminokwasów. Aminokwasy te nazywane są kanonicznymi. Każde białko to łańcuch lub kilka łańcuchów aminokwasów połączonych w ściśle określoną sekwencję. Sekwencja ta determinuje strukturę białka, a co za tym idzie, wszystkie jego właściwości biologiczne.

CUU (Leu/L)Leucyna
CUC (Leu/L)Leucyna
CUA (Leu/L)Leucyna
CUG (Leu/L)Leucyna

W niektórych białkach niestandardowe aminokwasy, takie jak selenocysteina i pirolizyna, są wstawiane przez rybosom odczytujący kodon stop, w zależności od sekwencji w mRNA. Selenocysteina jest obecnie uważana za 21., a pirolizyna za 22. aminokwas tworzący białka.

Pomimo tych wyjątków wszystkie żywe organizmy mają wspólne kody genetyczne: kodon składa się z trzech nukleotydów, przy czym decydujące są dwa pierwsze; kodony są tłumaczone przez tRNA i rybosomy na sekwencję aminokwasów.

Historia idei dotyczących kodu genetycznego

Jednak już na początku lat 60. XX w. nowe dane ujawniły niespójność hipotezy „kodu bez przecinków”. Następnie eksperymenty wykazały, że kodony, uważane przez Cricka za bezsensowne, mogą prowokować syntezę białek in vitro i do 1965 roku ustalono znaczenie wszystkich 64 trójek. Okazało się, że niektóre kodony są po prostu zbędne, czyli cała seria aminokwasów jest kodowana przez dwie, cztery, a nawet sześć trójek.

Zobacz też

Notatki

1. Kod genetyczny obsługuje ukierunkowaną insercję dwóch aminokwasów przez jeden kodon. Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN. Nauka. 9 stycznia 2009; 323 (5911): 259-61.
2. Kodon AUG koduje metioninę, ale jednocześnie pełni funkcję kodonu start – translacja rozpoczyna się zwykle od pierwszego kodonu AUG mRNA.
3. NCBI: „Kody genetyczne”, opracowanie: Andrzej (Anjay) Elzanowski i Jim Ostell
4. Jukes TH, Osawa S, Kod genetyczny w mitochondriach i chloroplastach., Doświadczenie. 1990 1 grudnia 46(11-12):1117-26.
5. Osawa S, Jukes TH, Watanabe K, Muto A (marzec 1992). „Najnowsze dowody na ewolucję kodu genetycznego”. Mikrobiol. Obrót silnika. 56 (1): 229–64. PMID 1579111.
6. SANGER F. (1952). „Układ aminokwasów w białkach”. Adv Protein Chem. 7 : 1-67. PMID 14933251.
7. M.Ichas Kod biologiczny. - Świat, 1971.
8. WATSON JD, CRICK FH. (kwiecień 1953). „Struktura molekularna kwasów nukleinowych; struktura kwasu nukleinowego dezoksyrybozy.” Natura 171 : 737-738. PMID 13054692.
9. WATSON JD, CRICK FH. (maj 1953). „Genetyczne implikacje struktury kwasu dezoksyrybonukleinowego”. Natura 171 : 964-967. PMID 13063483.
10. Cricka FH. (kwiecień 1966). „Kod genetyczny – wczoraj, dziś i jutro.” Cold Spring Harb Symp Quant Biol.: 1-9. PMID 5237190.
11. G. GAMOW (luty 1954). „Możliwy związek między kwasem dezoksyrybonukleinowym a strukturami białek”. Natura 173 : 318. DOI:10.1038/173318a0. PMID 13882203.
12. GAMOW G, RICH A, YCAS M. (1956). „Zagadnienie transferu informacji z kwasów nukleinowych do białek.” Adw. Biol Med Phys. 4 : 23-68. PMID 13354508.
13. Gamow G, Ycas M. (1955). „STATYSTYCZNA KORELACJA SKŁADU BIAŁKA I KWASU RYBONUKLEINOWEGO. " Proc Natl Acad Sci USA. 41 : 1011-1019. PMID 16589789.
14. Crick FH, Griffith JS, Orgel LE. (1957). „KODY BEZ PRZECINKÓW. " Proc Natl Acad Sci USA. 43 : 416-421. PMID 16590032.
15. Hayes B. (1998). „Wynalazek kodu genetycznego”. (Przedruk w formacie PDF). Amerykański naukowiec 86 : 8-14.

Literatura

• Azimov A. Kod genetyczny. Od teorii ewolucji po rozszyfrowanie DNA. - M.: Tsentrpoligraf, 2006. - 208 s. - ISBN 5-9524-2230-6.
• Ratner V. A. Kod genetyczny jako system – Czasopismo edukacyjne Sorosa, 2000, 6, nr 3, s. 17-22.
• Crick FH, Barnett L, Brenner S, Watts-Tobin RJ. Ogólna natura kodu genetycznego białek – Nature, 1961 (192), s. 1227-32

Spinki do mankietów

• Kod genetyczny- artykuł z Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej

Fundacja Wikimedia. 2010.

Wykład 5. Kod genetyczny

Definicja pojęcia

Kod genetyczny to system zapisu informacji o sekwencji aminokwasów w białkach na podstawie sekwencji nukleotydów w DNA.

Ponieważ DNA nie bierze bezpośredniego udziału w syntezie białek, kod jest napisany w języku RNA. RNA zawiera uracyl zamiast tyminy.

Właściwości kodu genetycznego

1. Potrójny

Każdy aminokwas jest kodowany przez sekwencję 3 nukleotydów.

Definicja: triplet lub kodon to sekwencja trzech nukleotydów kodujących jeden aminokwas.

Kod nie może być monopletowy, ponieważ 4 (liczba różnych nukleotydów w DNA) jest mniejsza niż 20. Kodu nie można dublować, ponieważ 16 (liczba kombinacji i permutacji 4 nukleotydów po 2) jest mniejsza niż 20. Kod może być trójkowy, ponieważ 64 (liczba kombinacji i permutacji od 4 do 3) jest większa niż 20.

2. Degeneracja.

Wszystkie aminokwasy, z wyjątkiem metioniny i tryptofanu, są kodowane przez więcej niż jedną trójkę:

2 AK za 1 trójkę = 2.

9 AK, po 2 trójki = 18.

1 AK 3 trójki = 3.

5 AK z 4 trójek = 20.

3 AK z 6 trójek = 18.

W sumie 61 trójek koduje 20 aminokwasów.

3. Obecność międzygenicznych znaków interpunkcyjnych.

Definicja:

Gen - odcinek DNA kodujący jeden łańcuch polipeptydowy lub jedną cząsteczkę tRNA, RRNA lubsRNA.

GenytRNA, rRNA, sRNAbiałka nie są kodowane.

Na końcu każdego genu kodującego polipeptyd znajduje się co najmniej jeden z 3 tripletów kodujących kodony stop RNA, czyli sygnały stop. W mRNA mają one następującą postać: UAA, UAG, UGA . Kończą (kończą) transmisję.

Konwencjonalnie kodon należy również do znaków interpunkcyjnych SIERPIEŃ - pierwszy po sekwencji lidera. (Patrz Wykład 8) Pełni funkcję dużej litery. W tej pozycji koduje formylometioninę (u prokariotów).

4. Jednoznaczność.

Każdy triplet koduje tylko jeden aminokwas lub jest terminatorem translacji.

Wyjątkiem jest kodon SIERPIEŃ . U prokariotów na pierwszej pozycji (duża litera) koduje formylometioninę, a na każdej innej pozycji koduje metioninę.

5. Zwartość, czyli brak wewnątrzgenowych znaków interpunkcyjnych.
W genie każdy nukleotyd jest częścią znaczącego kodonu.

W 1961 roku Seymour Benzer i Francis Crick eksperymentalnie udowodnili potrójną naturę kodu i jego zwartość.

Istota doświadczenia: Mutacja „+” - insercja jednego nukleotydu. Mutacja „-” – utrata jednego nukleotydu. Pojedyncza mutacja „+” lub „-” na początku genu psuje cały gen. Podwójna mutacja „+” lub „-” również psuje cały gen.

Potrójna mutacja „+” lub „-” na początku genu psuje tylko jego część. Poczwórna mutacja „+” lub „-” ponownie psuje cały gen.

Eksperyment to potwierdza Kod jest transkrybowany i wewnątrz genu nie ma żadnych znaków interpunkcyjnych. Doświadczenie przeprowadzono na dwóch sąsiednich genach fagów i dodatkowo wykazano, że obecność znaków interpunkcyjnych pomiędzy genami.

6. Wszechstronność.

Kod genetyczny jest taki sam dla wszystkich stworzeń żyjących na Ziemi.

W 1979 roku otwarto Burrell ideał kod ludzkich mitochondriów.

Definicja:

„Idealny” to kod genetyczny, w którym spełniona jest zasada degeneracji kodu quasi-dubletowego: Jeżeli w dwóch trójkach pierwsze dwa nukleotydy pokrywają się, a trzeci nukleotyd należy do tej samej klasy (oba są purynami lub oba są pirymidynami) , wówczas te triplety kodują ten sam aminokwas .

W kodzie uniwersalnym istnieją dwa wyjątki od tej reguły. Obydwa odchylenia od idealnego kodu w uniwersalnym odnoszą się do podstawowych punktów: początku i końca syntezy białek:

KOD GENETYCZNY(greckie, genetikos odnoszące się do pochodzenia; syn.: kod, kod biologiczny, kod aminokwasowy, kod białkowy, kod kwasu nukleinowego) - system zapisywania informacji dziedzicznej w cząsteczkach kwasów nukleinowych zwierząt, roślin, bakterii i wirusów poprzez naprzemienne sekwencje nukleotydów.

Informacja genetyczna (ryc.) z komórki do komórki, z pokolenia na pokolenie, z wyjątkiem wirusów zawierających RNA, jest przekazywana poprzez reduplikację cząsteczek DNA (patrz Replikacja). Wdrożenie dziedzicznej informacji DNA podczas życia komórki odbywa się poprzez 3 typy RNA: informacyjny (mRNA lub mRNA), rybosomalny (rRNA) i transportowy (tRNA), które są syntetyzowane przy użyciu enzymu polimerazy RNA na DNA jako matryca. W tym przypadku sekwencja nukleotydów w cząsteczce DNA jednoznacznie określa sekwencję nukleotydów we wszystkich trzech typach RNA (patrz Transkrypcja). Informacja o genie (patrz), kodującym cząsteczkę białka, jest przenoszona wyłącznie przez mRNA. Końcowym produktem wdrożenia informacji dziedzicznej jest synteza cząsteczek białek, których specyficzność zależy od sekwencji zawartych w nich aminokwasów (patrz Tłumaczenie).

Ponieważ DNA lub RNA zawiera tylko 4 różne zasady azotowe [w DNA - adenina (A), tymina (T), guanina (G), cytozyna (C); w RNA – adenina (A), uracyl (U), cytozyna (C), guanina (G)], którego sekwencja determinuje sekwencję 20 aminokwasów w białku, pojawia się problem GK, czyli problem translacji 4-literowy alfabet kwasów nukleinowych na 20-literowy alfabet polipeptydów.

Po raz pierwszy pomysł matrycowej syntezy cząsteczek białka z prawidłowym przewidywaniem właściwości hipotetycznej matrycy sformułował N.K. Koltsov w 1928 r. W 1944 r. O. Avery i wsp. ustalili, że cząsteczki DNA są odpowiedzialne za przekazywanie cech dziedzicznych podczas transformacji u pneumokoków. W 1948 r. E. Chargaff wykazał, że we wszystkich cząsteczkach DNA istnieje ilościowa równość odpowiednich nukleotydów (A-T, G-C). W 1953 roku F. Crick, J. Watson i M. H. F. Wilkins na podstawie tej reguły i danych dyfrakcji rentgenowskiej (patrz) doszli do wniosku, że cząsteczki DNA są podwójną helisą składającą się z dwóch nici polinukleotydowych połączonych ze sobą wodorem obligacje. Co więcej, tylko T może być przeciwne A jednego łańcucha w drugim i tylko C może być przeciwne G. Ta komplementarność prowadzi do tego, że sekwencja nukleotydów jednego łańcucha jednoznacznie określa sekwencję drugiego. Drugim istotnym wnioskiem wynikającym z tego modelu jest to, że cząsteczka DNA jest zdolna do samoreprodukcji.

W 1954 r. G. Gamow sformułował problem równań geometrycznych w jego współczesnej postaci. W 1957 roku F. Crick sformułował hipotezę adaptera, sugerującą, że aminokwasy oddziałują z kwasem nukleinowym nie bezpośrednio, ale poprzez pośredników (obecnie znanych jako tRNA). W następnych latach wszystkie podstawowe ogniwa ogólnego schematu przekazywania informacji genetycznej, początkowo hipotetyczne, zostały potwierdzone eksperymentalnie. W 1957 roku odkryto mRNA [A. S. Spirin, A. N. Belozersky i in.; Folkin i Astrachan (E. Volkin, L. Astrachan)] i tRNA [Hoagland (M.V. Hoagland)]; w 1960 roku przeprowadzono syntezę DNA poza komórką, wykorzystując jako matrycę istniejące makrocząsteczki DNA (A. Kornberg) i odkryto zależną od DNA syntezę RNA [S. B. Weiss i in.]. W 1961 roku stworzono system bezkomórkowy, w którym syntetyzowano substancje białkowe w obecności naturalnego RNA lub syntetycznych polirybonukleotydów [M. Nirenberg i Matthaei (J. H. Matthaei)]. Problem poznania kodu polegał na zbadaniu ogólnych właściwości kodu i faktycznym jego rozszyfrowaniu, czyli ustaleniu, jakie kombinacje nukleotydów (kodonów) kodują określone aminokwasy.

Ogólne właściwości kodu wyjaśniono niezależnie od jego dekodowania, a głównie przed nim, analizując molekularne wzorce powstawania mutacji (F. Krick i in., 1961; N.V. Luchnik, 1963). Sprowadzają się one do następujących kwestii:

1. Kod jest uniwersalny, czyli identyczny przynajmniej w zasadzie dla wszystkich istot żywych.

2. Kod jest tripletowy, to znaczy każdy aminokwas jest kodowany przez triplet nukleotydów.

3. Kod nie nakłada się, tzn. dany nukleotyd nie może należeć do więcej niż jednego kodonu.

4. Kod jest zdegenerowany, tzn. jeden aminokwas może być kodowany przez kilka trójek.

5. Informacje o pierwszorzędowej strukturze białka odczytywane są z mRNA sekwencyjnie, zaczynając od ustalonego punktu.

6. Większość możliwych trójek ma „sens”, to znaczy koduje aminokwasy.

7. Z trzech „liter” kodonu tylko dwie (obowiązkowe) mają dominujące znaczenie, natomiast trzecia (opcjonalna) niesie ze sobą znacznie mniej informacji.

Bezpośrednie dekodowanie kodu polegałoby na porównaniu sekwencji nukleotydowej w genie strukturalnym (lub syntetyzowanym na nim mRNA) z sekwencją aminokwasową w odpowiednim białku. Jednak taka ścieżka nie jest jeszcze technicznie możliwa. Zastosowano dwa inne sposoby: syntezę białek w układzie bezkomórkowym z wykorzystaniem sztucznych polirybonukleotydów o znanym składzie jako matrycy oraz analizę molekularnych wzorców powstawania mutacji (patrz). Pierwsza przyniosła pozytywne rezultaty już wcześniej i historycznie odegrała dużą rolę w rozszyfrowaniu G. k.

W 1961 roku M. Nirenberg i Mattei zastosowali jako matrycę homopolimer - syntetyczny kwas poliurydylowy (tj. sztuczny RNA o składzie UUUU...) i uzyskali polifenyloalaninę. Wynikało z tego, że kodon fenyloalaniny składa się z kilku U, czyli w przypadku kodu tripletowego jest on deszyfrowany jako UUU. Później, wraz z homopolimerami, zaczęto stosować polirybonukleotydy, składające się z różnych nukleotydów. Jednocześnie znany był jedynie skład polimerów, rozmieszczenie w nich nukleotydów było statystyczne, dlatego analiza wyników miała charakter statystyczny i dawała wnioski pośrednie. Dość szybko udało się znaleźć przynajmniej jedną trójkę dla wszystkich 20 aminokwasów. Okazało się, że obecność rozpuszczalników organicznych, zmiany pH czy temperatury, niektórych kationów, a zwłaszcza antybiotyków powodują, że kod jest niejednoznaczny: te same kodony zaczynają stymulować włączenie innych aminokwasów, w niektórych przypadkach jeden kodon zaczyna kodować aż cztery różne aminokwasy. Streptomycyna wpływała na odczyt informacji zarówno w układach bezkomórkowych, jak i in vivo i była skuteczna tylko w przypadku szczepów bakterii wrażliwych na streptomycynę. W szczepach zależnych od streptomycyny „korygował” odczyt kodonów, które uległy zmianie w wyniku mutacji. Podobne wyniki dały podstawy do wątpliwości co do poprawności dekodowania G. przy użyciu systemu bezkomórkowego; wymagane było potwierdzenie, głównie danymi in vivo.

Główne dane na temat G. in vivo uzyskano analizując skład aminokwasowy białek w organizmach leczonych mutagenami (patrz) o znanym mechanizmie działania, na przykład azotowym, który powoduje zastąpienie C przez U i A w cząsteczka DNA D. Przydatnych informacji dostarcza także analiza mutacji wywołanych przez niespecyficzne mutageny, porównanie różnic w strukturze pierwszorzędowej spokrewnionych białek u różnych gatunków, korelacja pomiędzy składem DNA i białek itp.

Odszyfrowanie G. do. na podstawie danych in vivo i in vitro dało pasujące wyniki. Później opracowano trzy inne metody rozszyfrowania kodu w układach bezkomórkowych: wiązanie aminoacylo-tRNA (tRNA z przyłączonym aktywowanym aminokwasem) z trinukleotydami o znanym składzie (M. Nirenberg i in., 1965), wiązanie aminoacylo-tRNA o polinukleotydach zaczynających się od określonej trójki (Mattei i in., 1966) oraz zastosowanie polimerów jako mRNA, w którym znany jest nie tylko skład, ale także kolejność nukleotydów (X. Korana i in. , 1965). Wszystkie trzy metody uzupełniają się, a wyniki są zgodne z danymi uzyskanymi w doświadczeniach in vivo.

W latach 70 XX wiek pojawiły się metody szczególnie wiarygodnej weryfikacji wyników dekodowania G. k. Wiadomo, że mutacje zachodzące pod wpływem proflawiny polegają na utracie lub insercji poszczególnych nukleotydów, co prowadzi do przesunięcia ramki odczytu. U faga T4 proflawina spowodowała szereg mutacji, w których zmienił się skład lizozymu. Skład ten analizowano i porównywano z kodonami, które powinny wynikać z przesunięcia ramki odczytu. Rezultatem była całkowita zgodność. Dodatkowo metoda ta umożliwiła ustalenie, które triplety zdegenerowanego kodu kodują każdy z aminokwasów. W 1970 roku J. M. Adamsowi i jego współpracownikom udało się częściowo rozszyfrować G. c. metodą bezpośrednią: w fagu R17 określono sekwencję zasad we fragmencie o długości 57 nukleotydów i porównano z sekwencją aminokwasów jego białka otoczki . Wyniki były całkowicie zgodne z wynikami uzyskanymi metodami mniej bezpośrednimi. Tym samym kod został odszyfrowany całkowicie i poprawnie.

Wyniki dekodowania podsumowano w tabeli. Wskazuje skład kodonów i RNA. Skład antykodonów tRNA jest komplementarny do kodonów mRNA, tj. zamiast Y zawierają A, zamiast A - U, zamiast C - G i zamiast G - C i odpowiada kodonom genu strukturalnego (nić DNA z którego odczytywane są informacje) z tą tylko różnicą, że uracyl zastępuje tyminę. Z 64 trójek, które można utworzyć przez kombinację 4 nukleotydów, 61 ma „sens”, tj. koduje aminokwasy, a 3 są „nonsensowne” (bez znaczenia). Istnieje dość wyraźny związek między składem trójek a ich znaczeniem, co odkryto analizując ogólne właściwości kodu. W niektórych przypadkach triplety kodujące konkretny aminokwas (na przykład prolinę, alaninę) charakteryzują się tym, że pierwsze dwa nukleotydy (obowiązkowe) są takie same, a trzeci (opcjonalnie) może być dowolny. W innych przypadkach (przy kodowaniu np. asparaginy, glutaminy) dwa podobne triplety mają to samo znaczenie, w którym pierwsze dwa nukleotydy pokrywają się, a w miejscu trzeciego znajduje się dowolna puryna lub dowolna pirymidyna.

Kodony nonsensowne, z których 2 mają specjalne nazwy odpowiadające oznaczeniu mutantów fagowych (UAA-ochra, UAG-amber, UGA-opal), choć nie kodują żadnych aminokwasów, mają ogromne znaczenie przy odczytywaniu informacji, kodowaniu końca łańcucha polipeptydowego.

Odczyt informacji następuje w kierunku od 5 1 -> 3 1 - do końca łańcucha nukleotydowego (patrz Kwasy dezoksyrybonukleinowe). W tym przypadku synteza białka przebiega od aminokwasu z wolną grupą aminową do aminokwasu z wolną grupą karboksylową. Początek syntezy kodowany jest przez triplety AUG i GUG, które w tym przypadku obejmują specyficzny wyjściowy aminoacylo-tRNA, czyli N-formylometionylo-tRNA. Te same trojaczki, zlokalizowane w łańcuchu, kodują odpowiednio metioninę i walinę. Dwuznaczność usuwa fakt, że rozpoczęcie lektury poprzedzają bzdury. Istnieją dowody na to, że granica pomiędzy regionami mRNA kodującymi różne białka składa się z więcej niż dwóch trójek i że w tych miejscach zmienia się struktura drugorzędowa RNA; kwestia ta jest w trakcie badań. Jeśli w genie strukturalnym występuje kodon nonsensowny, wówczas odpowiednie białko jest budowane tylko do miejsca, w którym znajduje się ten kodon.

Odkrycie i rozszyfrowanie kodu genetycznego - wybitne osiągnięcie biologii molekularnej - wpłynęło na wszystkie nauki biologiczne, w niektórych przypadkach dając początek rozwojowi specjalnych dużych sekcji (patrz Genetyka molekularna). Wpływ odkrycia G. i związanych z nim badań porównuje się z wpływem, jaki teoria Darwina wywarła na nauki biologiczne.

Uniwersalność genetyki jest bezpośrednim dowodem uniwersalności podstawowych molekularnych mechanizmów życia u wszystkich przedstawicieli świata organicznego. Tymczasem duże różnice w funkcjach aparatu genetycznego i jego strukturze podczas przejścia od prokariotów do eukariontów i od organizmów jednokomórkowych do wielokomórkowych wiążą się prawdopodobnie z różnicami molekularnymi, których badanie jest jednym z zadań przyszłości. Ponieważ badania G. to dopiero kwestia ostatnich lat, znaczenie uzyskanych wyników dla medycyny praktycznej ma jedynie charakter pośredni, pozwalający zrozumieć naturę chorób oraz mechanizm działania patogenów i substancji leczniczych. Jednak odkrycie takich zjawisk jak transformacja (patrz), transdukcja (patrz), tłumienie (patrz), wskazuje na zasadniczą możliwość korygowania patologicznie zmienionej informacji dziedzicznej lub jej korekty - tzw. inżynieria genetyczna (patrz).

Tabela. KOD GENETYCZNY

* Koduje koniec łańcucha.

** Koduje również początek łańcucha.

Bibliografia: Ichas M. Kod biologiczny, przeł. z języka angielskiego, M., 1971; Łucznik N.B. Biofizyka zmian cytogenetycznych i kodu genetycznego, L., 1968; Genetyka molekularna, przeł. z języka angielskiego, wyd. A. N. Belozersky, część 1, M., 1964; Kwasy nukleinowe, trans. z języka angielskiego, wyd. A. N. Belozersky, M., 1965; Watson J.D. Biologia molekularna genu, przeł. z języka angielskiego, M., 1967; Genetyka fizjologiczna, wyd. M. E. Lobasheva S. G., Inge-Vechtomo-va, L., 1976, bibliogr.; Desoxyribonuc-leins&ure, Schlttssel des Lebens, hrsg. v„ E. Geissler, B., 1972; Kod genetyczny, Gold Spr. Harb. Symp. ilość. Biol., w. 31, 1966; Wo e s e C. R. Kod genetyczny, N. Y. a. o., 1967.

Kod genetyczny to sposób kodowania sekwencji aminokwasów w cząsteczce białka przy użyciu sekwencji nukleotydów w cząsteczce kwasu nukleinowego. Właściwości kodu genetycznego wynikają z cech tego kodowania.

Każdy aminokwas białkowy jest dopasowany do trzech kolejnych nukleotydów kwasu nukleinowego - tryplet, Lub kodon. Każdy nukleotyd może zawierać jedną z czterech zasad azotowych. W RNA są to adenina (A), uracyl (U), guanina (G), cytozyna (C). Łącząc zasady azotowe (w tym przypadku zawierające je nukleotydy) na różne sposoby, można uzyskać wiele różnych trójek: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC itp. Łączna liczba możliwych kombinacji wynosi 64, czyli 43.

Białka organizmów żywych zawierają około 20 aminokwasów. Gdyby natura „zaplanowała” kodowanie każdego aminokwasu nie trzema, ale dwoma nukleotydami, wówczas różnorodność takich par nie byłaby wystarczająca, ponieważ byłoby ich tylko 16, tj. 42.

Zatem, główną właściwością kodu genetycznego jest jego potrójność. Każdy aminokwas jest kodowany przez triplet nukleotydów.

Ponieważ istnieje znacznie więcej możliwych różnych trójek niż aminokwasy stosowane w cząsteczkach biologicznych, w żywej przyrodzie zrealizowano następującą właściwość: nadmierność kod genetyczny. Wiele aminokwasów zaczęto kodować nie przez jeden kodon, ale przez kilka. Na przykład aminokwas glicyna jest kodowany przez cztery różne kodony: GGU, GGC, GGA, GGG. Redundancja jest również nazywana degeneracja.

Zależność pomiędzy aminokwasami i kodonami pokazano w tabelach. Na przykład te:

W odniesieniu do nukleotydów kod genetyczny ma następującą właściwość: jednoznaczność(Lub specyficzność): każdy kodon odpowiada tylko jednemu aminokwasowi. Na przykład kodon GGU może kodować tylko glicynę i żaden inny aminokwas.

Ponownie. Redundancja oznacza, że ​​kilka trójek może kodować ten sam aminokwas. Specyficzność – każdy specyficzny kodon może kodować tylko jeden aminokwas.

W kodzie genetycznym nie ma specjalnych znaków interpunkcyjnych (z wyjątkiem kodonów stop, które wskazują koniec syntezy polipeptydu). Funkcję znaków interpunkcyjnych pełnią same trójki - koniec jednej oznacza, że ​​następna zacznie się kolejna. Oznacza to następujące dwie właściwości kodu genetycznego: ciągłość I nie nakładające się. Ciągłość odnosi się do czytania trójek bezpośrednio po sobie. Brak nakładania się oznacza, że ​​każdy nukleotyd może być częścią tylko jednej trójki. Zatem pierwszy nukleotyd następnego tripletu zawsze następuje po trzecim nukleotydzie poprzedniego tripletu. Kodon nie może zaczynać się od drugiego lub trzeciego nukleotydu poprzedniego kodonu. Innymi słowy, kod nie nakłada się.

Kod genetyczny ma tę właściwość wszechstronność. To samo dotyczy wszystkich organizmów na Ziemi, co wskazuje na jedność pochodzenia życia. Istnieją od tego bardzo rzadkie wyjątki. Na przykład niektóre trojaczki w mitochondriach i chloroplastach kodują aminokwasy inne niż ich zwykłe aminokwasy. Może to sugerować, że u zarania życia istniały nieco inne odmiany kodu genetycznego.

Wreszcie kod genetyczny tak ma odporność na hałas, co jest konsekwencją jego własności jako redundancji. Mutacje punktowe, które czasami występują w DNA, zwykle skutkują zastąpieniem jednej zasady azotowej inną. To zmienia trójkę. Na przykład było to AAA, ale po mutacji stało się AAG. Jednakże takie zmiany nie zawsze prowadzą do zmiany aminokwasu w syntetyzowanym polipeptydzie, ponieważ obie trójki, ze względu na właściwość redundancji kodu genetycznego, mogą odpowiadać jednemu aminokwasowi. Biorąc pod uwagę, że mutacje są często szkodliwe, przydatna jest właściwość odporności na szum.

Kod genetyczny, czyli biologiczny, jest jedną z uniwersalnych właściwości przyrody żywej, świadczącą o jedności jej pochodzenia. Kod genetyczny to metoda kodowania sekwencji aminokwasów polipeptydu przy użyciu sekwencji nukleotydów kwasu nukleinowego (RNA informacyjny lub komplementarny odcinek DNA, na którym syntetyzowany jest mRNA).

Istnieją inne definicje.

Kod genetyczny- jest to zgodność każdego aminokwasu (części żywych białek) z określoną sekwencją trzech nukleotydów. Kod genetyczny jest związkiem pomiędzy zasadami kwasów nukleinowych i aminokwasami białkowymi.

W literaturze naukowej kod genetyczny nie oznacza sekwencji nukleotydów w DNA organizmu, która decyduje o jego indywidualności.

Błędem jest założenie, że jeden organizm lub gatunek ma jeden kod, a inny inny. Kod genetyczny to kodowanie aminokwasów przez nukleotydy (tj. zasada, mechanizm); jest uniwersalny dla wszystkich istot żywych, taki sam dla wszystkich organizmów.

Dlatego niewłaściwe jest mówienie na przykład „Kod genetyczny człowieka” lub „Kod genetyczny organizmu”, co jest często używane w literaturze i filmach pseudonaukowych.

W takich przypadkach zwykle mamy na myśli genom osoby, organizmu itp.

Różnorodność organizmów żywych i charakterystyka ich aktywności życiowej wynika przede wszystkim z różnorodności białek.

Specyficzna struktura białka zależy od kolejności i ilości różnych aminokwasów tworzących jego skład. Sekwencja aminokwasów peptydu jest szyfrowana w DNA przy użyciu kodu biologicznego. Z punktu widzenia różnorodności zestawu monomerów DNA jest cząsteczką bardziej prymitywną niż peptyd. DNA składa się z różnych zmian zaledwie czterech nukleotydów. To od dawna powstrzymuje badaczy od uznania DNA za materiał dziedziczności.

Jak aminokwasy są kodowane przez nukleotydy?

1) Kwasy nukleinowe (DNA i RNA) to polimery składające się z nukleotydów.

Każdy nukleotyd może zawierać jedną z czterech zasad azotowych: adeninę (A, en: A), guaninę (G, G), cytozynę (C, en: C), tyminę (T, en: T). W przypadku RNA tyminę zastępuje się uracylem (U, U).

Rozważając kod genetyczny, brane są pod uwagę tylko zasady azotowe.

Następnie łańcuch DNA można przedstawić jako ich sekwencję liniową. Na przykład:

Sekcja mRNA uzupełniająca ten kod będzie następująca:

2) Białka (polipeptydy) to polimery składające się z aminokwasów.

W organizmach żywych do budowy polipeptydów wykorzystuje się 20 aminokwasów (kilka więcej występuje bardzo rzadko). Aby je oznaczyć, można również użyć jednej litery (choć częściej używa się trzech - skrótu nazwy aminokwasu).

Aminokwasy w polipeptydzie są również połączone liniowo wiązaniem peptydowym. Załóżmy na przykład, że istnieje sekcja białka o następującej sekwencji aminokwasów (każdy aminokwas jest oznaczony jedną literą):

3) Jeśli zadaniem jest zakodowanie każdego aminokwasu za pomocą nukleotydów, wówczas sprowadza się to do zakodowania 20 liter za pomocą 4 liter.

Można to zrobić, dopasowując litery 20-literowego alfabetu do słów składających się z kilku liter 4-literowego alfabetu.

Jeśli jeden aminokwas jest kodowany przez jeden nukleotyd, wówczas można zakodować tylko cztery aminokwasy.

Jeśli każdy aminokwas jest powiązany z dwoma kolejnymi nukleotydami w łańcuchu RNA, wówczas można zakodować szesnaście aminokwasów.

Rzeczywiście, jeśli są cztery litery (A, U, G, C), liczba ich różnych kombinacji par wyniesie 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), (UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[W celu ułatwienia percepcji zastosowano nawiasy.] Oznacza to, że za pomocą takiego kodu (dwuliterowego słowa) można zakodować tylko 16 różnych aminokwasów: każdy będzie miał swoje własne słowo (dwa kolejne nukleotydy).

Z matematyki wzór na określenie liczby kombinacji wygląda następująco: ab = n.

Tutaj n to liczba różnych kombinacji, a to liczba liter alfabetu (lub podstawy systemu liczbowego), b to liczba liter w słowie (lub cyfr w liczbie). Jeśli podstawimy do tego wzoru 4-literowy alfabet i słowa składające się z dwóch liter, otrzymamy 42 = 16.

Jeśli jako słowo kodowe dla każdego aminokwasu zostaną użyte trzy kolejne nukleotydy, wówczas można zakodować 43 = 64 różne aminokwasy, ponieważ z czterech liter wziętych w grupach po trzy (na przykład AUG, GAA, CAU , GGU itp.).

D.). To już więcej niż wystarczy do zakodowania 20 aminokwasów.

Dokładnie trzyliterowy kod używany w kodzie genetycznym. Nazywa się trzy kolejne nukleotydy kodujące jeden aminokwas tryplet(Lub kodon).

Każdy aminokwas jest powiązany z określoną trójką nukleotydów.

Ponadto, ponieważ kombinacje trójek pokrywają się z nadmiarową liczbą aminokwasów, wiele aminokwasów jest kodowanych przez kilka trójek.

Trzy trójki nie kodują żadnego z aminokwasów (UAA, UAG, UGA).

Oznaczają koniec transmisji i są wywoływani kodony stop(Lub bezsensowne kodony).

Triplet AUG koduje nie tylko aminokwas metioninę, ale także inicjuje translację (pełni rolę kodonu start).

Poniżej znajdują się tabele zależności aminokwasów od tripletów nukleotydów.

Korzystając z pierwszej tabeli, wygodnie jest określić odpowiedni aminokwas z danej tripletu. Dla drugiego - dla danego aminokwasu odpowiadające mu trojaczki.

Rozważmy przykład implementacji kodu genetycznego. Niech będzie mRNA o następującej zawartości:

Podzielmy sekwencję nukleotydów na triplety:

Powiążmy każdą trójkę z aminokwasem polipeptydu, który koduje:

Metionina – Kwas asparaginowy – Seryna – Treonina – Tryptofan – Leucyna – Leucyna – Lizyna – Asparagina – Glutamina

Ostatnia trójka to kodon stop.

Właściwości kodu genetycznego

Właściwości kodu genetycznego są w dużej mierze konsekwencją sposobu kodowania aminokwasów.

Pierwszą i oczywistą właściwością jest potrójność.

Odnosi się do faktu, że jednostką kodu jest sekwencja trzech nukleotydów.

Ważną właściwością kodu genetycznego jest jego nie nakładające się. Nukleotyd zawarty w jednym triplecie nie może być zawarty w innym.

Oznacza to, że sekwencję AGUGAA można odczytać tylko jako AGU-GAA, ale nie na przykład w ten sposób: AGU-GUG-GAA. Oznacza to, że jeśli para GU jest zawarta w jednej trójce, nie może już być składnikiem innej.

Pod jednoznaczność Kod genetyczny rozumie, że każda trójka odpowiada tylko jednemu aminokwasowi.

Na przykład triplet AGU koduje aminokwas serynę i nic więcej.

Kod genetyczny

Ta trójka jednoznacznie odpowiada tylko jednemu aminokwasowi.

Z drugiej strony, kilka trójek może odpowiadać jednemu aminokwasowi. Na przykład ta sama seryna, oprócz AGU, odpowiada kodonowi AGC. Ta właściwość nazywa się degeneracja kod genetyczny.

Degeneracja pozwala wielu mutacjom pozostać nieszkodliwymi, ponieważ często zastąpienie jednego nukleotydu w DNA nie prowadzi do zmiany wartości tripletu. Jeśli przyjrzysz się uważnie tabeli odpowiadającej aminokwasom trójek, zobaczysz, że jeśli aminokwas jest kodowany przez kilka trójek, często różnią się one ostatnim nukleotydem, tj. może to być wszystko.

Odnotowuje się także inne właściwości kodu genetycznego (ciągłość, odporność na zakłócenia, uniwersalność itp.).

Odporność jako przystosowanie roślin do warunków życia. Podstawowe reakcje roślin na działanie niekorzystnych czynników.

Odporność roślin to zdolność przeciwstawiania się działaniu ekstremalnych czynników środowiskowych (susza glebowa i powietrzna).

Wyjątkowość kodu genetycznego przejawia się w tym, że

Właściwość ta wykształciła się w procesie ewolucji i została genetycznie utrwalona. Na obszarach o niesprzyjających warunkach wykształciły się stabilne formy ozdobne i lokalne odmiany roślin uprawnych odpornych na suszę. Szczególny poziom odporności właściwy roślinom ujawnia się dopiero pod wpływem ekstremalnych czynników środowiskowych.

W wyniku wystąpienia takiego czynnika rozpoczyna się faza podrażnienia - gwałtowne odchylenie od normy szeregu parametrów fizjologicznych i ich szybki powrót do normy. Następuje wtedy zmiana tempa metabolizmu i uszkodzenie struktur wewnątrzkomórkowych. Jednocześnie tłumione są wszystkie syntetyczne, aktywowane są wszystkie hydrolityczne i zmniejsza się ogólna podaż energii w organizmie. Jeżeli wpływ czynnika nie przekracza wartości progowej, rozpoczyna się faza adaptacji.

Przystosowana roślina mniej reaguje na powtarzające się lub rosnące narażenie na ekstremalny czynnik. Na poziomie organizmu do mechanizmów adaptacyjnych dodaje się interakcję między narządami. Osłabienie przepływu wody, związków mineralnych i organicznych przez roślinę zaostrza konkurencję między narządami, a ich wzrost zatrzymuje się.

Zdefiniowano biostabilność roślin. maksymalna wartość skrajnego współczynnika, przy której rośliny nadal tworzą żywotne nasiona. Stabilność agronomiczna zależy od stopnia zmniejszenia plonu. Rośliny charakteryzują się odpornością na określony rodzaj czynnika ekstremalnego - zimowanie, gazoodporność, sól, odporność na suszę.

Rodzaj nicieni, w odróżnieniu od płazińców, posiada pierwotną jamę ciała – schizocel, powstały w wyniku zniszczenia miąższu wypełniającego szczeliny pomiędzy ścianą ciała a narządami wewnętrznymi – jego funkcją jest transport.

Utrzymuje homeostazę. Kształt ciała ma okrągłą średnicę. Powłoka jest oskórkowa. Mięśnie są reprezentowane przez warstwę mięśni podłużnych. Jelito jest pełne i składa się z 3 odcinków: przedniego, środkowego i tylnego. Otwór ustny znajduje się na brzusznej powierzchni przedniego końca ciała. Gardło ma charakterystyczne trójkątne światło. Układ wydalniczy jest reprezentowany przez protonefrydę lub specjalne gruczoły skórne - gruczoły podskórne. Większość gatunków jest dwupienna i rozmnaża się wyłącznie płciowo.

Rozwój jest bezpośredni, rzadziej z metamorfozą. Mają stały skład komórkowy organizmu i brak im zdolności do regeneracji. Jelito przednie składa się z jamy ustnej, gardła i przełyku.

Nie mają części środkowej ani tylnej. Układ wydalniczy składa się z 1-2 olbrzymich komórek tkanki podskórnej. Podłużne kanały wydalnicze leżą w bocznych grzbietach tkanki podskórnej.

Właściwości kodu genetycznego. Dowód potrójnego kodu. Dekodowanie kodonów. Zatrzymaj kodony. Pojęcie supresji genetycznej.

Pomysł, że gen koduje informację w pierwotnej strukturze białka, został skonkretyzowany przez F.

Cricka w swojej hipotezie sekwencji, zgodnie z którą sekwencja elementów genu determinuje kolejność reszt aminokwasowych w łańcuchu polipeptydowym. O słuszności hipotezy sekwencji świadczy kolinearność struktur genu i kodowanego przez niego polipeptydu. Najbardziej znaczącym osiągnięciem w 1953 r. było stwierdzenie, że. Że kod jest najprawdopodobniej potrójny.

; Pary zasad DNA: A-T, T-A, G-C, C-G - mogą kodować tylko 4 aminokwasy, jeśli każda para odpowiada jednemu aminokwasowi. Jak wiadomo, białka zawierają 20 podstawowych aminokwasów. Jeśli założymy, że każdy aminokwas ma 2 pary zasad, to można zakodować 16 aminokwasów (4*4) - to znowu nie wystarczy.

Jeśli kod jest trójkowy, wówczas z 4 par zasad można utworzyć 64 kodony (4*4*4), co w zupełności wystarczy do zakodowania 20 aminokwasów. Crick i jego współpracownicy założyli, że kod jest trójkowy, pomiędzy kodonami nie ma „przecinków”, czyli znaków oddzielających; Kod genu jest odczytywany od ustalonego punktu w jednym kierunku. Latem 1961 roku Kirenberg i Mattei opisali dekodowanie pierwszego kodonu i zaproponowali metodę ustalania składu kodonów w bezkomórkowym systemie syntezy białek.

Zatem kodon fenyloalaniny został przepisany jako UUU w mRNA. Ponadto w wyniku zastosowania metod opracowanych przez Koranę, Nirenberga i Ledera w 1965 roku.

opracowano słownik kodów w jego nowoczesnej formie. Zatem występowanie mutacji w fagach T4 spowodowanych utratą lub dodaniem zasad było dowodem na tripletową naturę kodu (właściwość 1). Te skreślenia i uzupełnienia, prowadzące do przesunięć klatek podczas „odczytywania” kodu, zostały wyeliminowane jedynie poprzez przywrócenie poprawności kodu, co zapobiegło pojawieniu się mutantów. Doświadczenia te wykazały również, że trójki nie nakładają się na siebie, to znaczy każda zasada może należeć tylko do jednej trójki (właściwość 2).

Większość aminokwasów ma kilka kodonów. Kod, w którym liczba aminokwasów jest mniejsza niż liczba kodonów, nazywa się zdegenerowanym (właściwość 3), tj.

e. dany aminokwas może być kodowany przez więcej niż jedną trójkę. Ponadto trzy kodony w ogóle nie kodują żadnego aminokwasu („kodony nonsensowne”) i działają jako „sygnał stop”. Kodon stop to punkt końcowy funkcjonalnej jednostki DNA, cistronu. Kodony stop są takie same u wszystkich gatunków i są reprezentowane jako UAA, UAG, UGA. Godną uwagi cechą kodu jest to, że jest uniwersalny (właściwość 4).

We wszystkich żywych organizmach te same trojaczki kodują te same aminokwasy.

Istnienie trzech typów zmutowanych terminatorów kodonów i ich supresję wykazano w E. coli i drożdżach. Odkrycie genów supresorowych, które „interpretują” nonsensowne allele różnych genów, wskazuje, że tłumaczenie kodu genetycznego może się zmienić.

Mutacje wpływające na antykodon tRNA zmieniają specyficzność ich kodonów i stwarzają możliwość supresji mutacji na poziomie translacyjnym. Supresja na poziomie translacji może wystąpić w wyniku mutacji w genach kodujących pewne białka rybosomalne. W wyniku tych mutacji rybosom „popełnia błędy”, na przykład przy czytaniu nonsensownych kodonów i „interpretuje” je przy użyciu niezmutowanych tRNA. Oprócz supresji genotypowej działającej na poziomie translacji możliwa jest także supresja fenotypowa alleli nonsensownych: gdy temperatura spada, gdy komórki są wystawione na działanie antybiotyków aminoglikozydowych wiążących się z rybosomami, na przykład streptomycyny.

22. Rozmnażanie roślin wyższych: wegetatywnego i bezpłciowego. Sporulacja, struktura zarodników, równa i heterosporyczna.Rozmnażanie się jako właściwość materii żywej, tj. zdolność osobnika do rodzenia własnego rodzaju, istniała we wczesnych stadiach ewolucji.

Formy reprodukcji można podzielić na 2 typy: bezpłciowe i seksualne. Samo rozmnażanie bezpłciowe odbywa się bez udziału komórek rozrodczych, za pomocą wyspecjalizowanych komórek - zarodników. Powstają w narządach rozmnażania bezpłciowego - zarodniach w wyniku podziału mitotycznego.

Podczas kiełkowania zarodnik odtwarza nowego osobnika, podobnego do matki, z wyjątkiem zarodników roślin nasiennych, w których zarodnik utracił funkcję rozmnażania i rozprzestrzeniania się. Zarodniki mogą powstawać także w wyniku podziału redukcyjnego, podczas którego wydostają się zarodniki jednokomórkowe.

Rozmnażanie roślin za pomocą wegetatywnego (część pędu, liścia, korzenia) lub podziału jednokomórkowych glonów na pół nazywa się wegetatywnym (cebula, sadzonki).

Rozmnażanie płciowe odbywa się za pomocą specjalnych komórek płciowych - gamet.

Gamety powstają w wyniku mejozy, są żeńskie i męskie. W wyniku ich fuzji pojawia się zygota, z której następnie rozwija się nowy organizm.

Rośliny różnią się rodzajem gamet. U niektórych organizmów jednokomórkowych w określonych momentach pełni funkcję gamety. Organizmy różnych płci (gamety) łączą się - nazywa się to procesem seksualnym hologamia. Jeśli gamety męskie i żeńskie są morfologicznie podobne i mobilne, są to izogamety.

A proces seksualny - izogamiczny. Jeśli gamety żeńskie są nieco większe i mniej mobilne niż męskie, wówczas są to heterogamety i proces ten jest heterogamiczny. Oogamia – gamety żeńskie są bardzo duże i nieruchome, gamety męskie są małe i ruchliwe.

12345678910Dalej ⇒

Kod genetyczny - zgodność trójek DNA z aminokwasami białkowymi

Konieczność kodowania struktury białek w liniowej sekwencji nukleotydów mRNA i DNA jest podyktowana faktem, że podczas translacji:

• nie ma zgodności pomiędzy liczbą monomerów w matrycy mRNA a produktem – syntetyzowanym białkiem;
• nie ma podobieństwa strukturalnego pomiędzy monomerami RNA i białek.

Eliminuje to komplementarne oddziaływanie matrycy i produktu – zasadę, według której podczas replikacji i transkrypcji odbywa się konstrukcja nowych cząsteczek DNA i RNA.

Z tego staje się jasne, że musi istnieć „słownik”, który pozwala dowiedzieć się, która sekwencja nukleotydów mRNA zapewnia włączenie aminokwasów do białka w danej sekwencji. Ten „słownik” nazywany jest kodem genetycznym, biologicznym, nukleotydowym lub aminokwasowym. Umożliwia szyfrowanie aminokwasów tworzących białka przy użyciu określonej sekwencji nukleotydów w DNA i mRNA. Charakteryzuje się pewnymi właściwościami.

Potrójność. Jednym z głównych pytań przy ustalaniu właściwości kodu była kwestia liczby nukleotydów, która powinna decydować o włączeniu jednego aminokwasu do białka.

Stwierdzono, że elementy kodujące w szyfrowaniu sekwencji aminokwasów są w istocie trójkami nukleotydów, czyli trojaczki, które zostały nazwane „kodony”.

Znaczenie kodonów.

Udało się ustalić, że spośród 64 kodonów włączenie aminokwasów do syntetyzowanego łańcucha polipeptydowego koduje 61 trójek, a pozostałe 3 – UAA, UAG, UGA – nie kodują włączenia aminokwasów do białka i pierwotnie były nazywane kodonami bezsensownymi lub bezsensownymi. Jednakże później wykazano, że te trojaczki sygnalizują zakończenie translacji i dlatego zaczęto je nazywać kodonami terminacyjnymi lub stop.

Kodony mRNA i triplety nukleotydów w nici kodującej DNA w kierunku od końca 5′ do końca 3′ mają tę samą sekwencję zasad azotowych, z tą różnicą, że w DNA zamiast charakterystycznego dla mRNA uracylu (U) jest tymina (T).

Specyficzność.

Każdy kodon odpowiada tylko jednemu konkretnemu aminokwasowi. W tym sensie kod genetyczny jest ściśle jednoznaczny.

Tabela 4-3.

Jednoznaczność to jedna z właściwości kodu genetycznego, objawiająca się tym, że...

Główne składniki układu syntezy białek

Uwagi: elf( eukariotyczne czynniki inicjacji) — czynniki inicjacji; eEF ( eukariotyczne czynniki wydłużania) — współczynniki wydłużenia; eRF ( eukariotyczne czynniki uwalniające) są czynnikami zakończenia.

Degeneracja. W mRNA i DNA istnieje 61 trójek, z których każda koduje włączenie jednego z 20 aminokwasów do białka.

Wynika z tego, że w cząsteczkach informacyjnych włączenie tego samego aminokwasu do białka jest określone przez kilka kodonów. Ta właściwość kodu biologicznego nazywa się degeneracją.

U człowieka jednym kodonem kodowane są tylko 2 aminokwasy – Met i Tri, Leu, Ser i Apr – sześcioma kodonami, a Ala, Val, Gly, Pro, Tre – czterema kodonami (tab.

Redundancja sekwencji kodujących jest najcenniejszą właściwością kodu, gdyż zwiększa stabilność przepływu informacji przed niekorzystnym wpływem środowiska zewnętrznego i wewnętrznego. Przy określaniu charakteru aminokwasu, który ma być zawarty w białku, trzeci nukleotyd w kodonie nie jest tak ważny jak dwa pierwsze. Jak widać z tabeli. 4-4, w przypadku wielu aminokwasów zastąpienie nukleotydu na trzeciej pozycji kodonu nie wpływa na jego znaczenie.

Liniowość zapisu informacji.

Podczas translacji kodony mRNA są „odczytywane” sekwencyjnie od ustalonego punktu początkowego i nie nakładają się. Zapis informacyjny nie zawiera sygnałów wskazujących koniec jednego kodonu i początek następnego. Kodon AUG jest kodonem inicjacyjnym i jest odczytywany zarówno na początku, jak i w innych częściach mRNA jako Met. Następujące po nim trójki są odczytywane sekwencyjnie bez żadnych przerw, aż do kodonu stop, w którym synteza łańcucha polipeptydowego zostaje zakończona.

Wszechstronność.

Do niedawna uważano, że kod jest absolutnie uniwersalny, tj. znaczenie słów kodowych jest takie samo dla wszystkich badanych organizmów: wirusów, bakterii, roślin, płazów, ssaków, w tym człowieka.

Jednak później stał się znany jeden wyjątek; okazało się, że mitochondrialny mRNA zawiera 4 triplety, które mają inne znaczenie niż mRNA pochodzenia jądrowego. Zatem w mitochondrialnym mRNA triplet UGA koduje Tri, AUA koduje Met, a ACA i AGG są odczytywane jako dodatkowe kodony stop.

Kolinearność genu i produktu.

U prokariotów stwierdzono liniową zgodność między sekwencją kodonów genu a sekwencją aminokwasów w produkcie białkowym lub, jak mówią, istnieje kolinearność między genem i produktem.

Tabela 4-4.

Kod genetyczny

Uwagi: U - uracyl; C - cytozyna; A - adenina; G - guanina; *-kodon terminacyjny.

U eukariontów sekwencje zasad w genie, które są współliniowe z sekwencją aminokwasów w białku, są przerywane przez nitrony.

Dlatego w komórkach eukariotycznych sekwencja aminokwasów białka jest współliniowa z sekwencją eksonów w genie lub dojrzałym mRNA po potranskrypcyjnym usunięciu intronów.