Tabuľka kódovania aminokyselín. Genetický kód: popis, charakteristika, história výskumu

Popredný vedecký časopis Príroda oznámili objav druhého genetického kódu – akéhosi „kódu v kóde“, ktorý nedávno rozlúskli molekulárni biológovia a počítačoví programátori. Navyše, aby ju identifikovali, nepoužili evolučnú teóriu, ale informačné technológie.

Nový kód sa nazýva Splicing Code. Nachádza sa vo vnútri DNA. Tento kód riadi základný genetický kód veľmi zložitým, no predvídateľným spôsobom. Zostrihový kód riadi, ako a kedy sú gény a regulačné prvky zostavené. Rozlúštenie tohto kódu v kóde pomáha objasniť niektoré z dlhotrvajúcich tajomstiev genetiky, ktoré vyplávali na povrch od projektu Human Genome Sequence Project. Jednou z týchto záhad bolo, prečo je v takom zložitom organizme, akým je človek, len 20 000 génov? (Vedci očakávali, že nájdu oveľa viac.) Prečo sú gény rozdelené na segmenty (exóny), ktoré sú oddelené nekódujúcimi prvkami (intrónmi) a potom sa po transkripcii spájajú (t.j. zostrihajú)? A prečo sa gény v niektorých bunkách a tkanivách zapínajú, ale v iných nie? Už dve desaťročia sa molekulárni biológovia snažia objasniť mechanizmy genetickej regulácie. Tento článok je veľmi dôležitým bodom pre pochopenie toho, čo sa skutočne deje. Neodpovedá na všetky otázky, ale dokazuje, že interný kód existuje. Tento kód je systém prenosu informácií, ktorý je možné dešifrovať tak jasne, že vedci môžu predpovedať, ako sa genóm môže správať v určitých situáciách a s nevysvetliteľnou presnosťou.

Predstavte si, že vo vedľajšej miestnosti počujete orchester. Otvoríte dvere, pozriete sa dovnútra a v miestnosti uvidíte troch alebo štyroch hudobníkov, ktorí hrajú na hudobných nástrojoch. Takto vyzerá ľudský genóm Brandon Frey, ktorý pomohol prelomiť kód. On hovorí: „Dokázali sme odhaliť iba 20 000 génov, ale vedeli sme, že tvoria obrovské množstvo proteínových produktov a regulačných prvkov. Ako? Jedna metóda sa nazýva alternatívne spájanie.". Rôzne exóny (časti génov) môžu byť zostavené rôznymi spôsobmi. "Napríklad tri gény pre proteín neurexín môžu vytvoriť viac ako 3 000 genetických správ, ktoré pomáhajú kontrolovať mozgovú kabeláž.", hovorí Frey. V článku sa tiež píše, že vedci vedia, že 95 % našich génov je alternatívne zostrihaných a vo väčšine prípadov sa transkripty (molekuly RNA vytvorené ako výsledok transkripcie) prejavujú odlišne v rôznych typoch buniek a tkanív. Musí existovať niečo, čo riadi, ako sú tieto tisíce kombinácií zostavené a vyjadrené. Toto je úlohou Kódexu spájania.

Čitatelia, ktorí chcú rýchly prehľad o objave, si môžu prečítať článok na Science Daily oprávnený "Výskumníci, ktorí rozlúskli 'Spletiaci kód' odhaľujú tajomstvo za biologickou zložitosťou". V článku sa píše: "Vedci z University of Toronto získali zásadné nové poznatky o tom, ako živé bunky využívajú obmedzený počet génov na vytvorenie neuveriteľne zložitých orgánov, ako je mozog.". Samotná príroda začína článkom od Heidi Ledford, „Kód v kóde“. Nasledoval príspevok Tejedora a Valcárcela s názvom „Génová regulácia: Prelomenie druhého genetického kódu. Nakoniec bol rozhodujúci článok tímu výskumníkov z University of Toronto, ktorý viedli Benjamin D. Blencowe a Brandon D. Frey, „Cracking the Splicing Code“.

Tento článok je víťazstvom informačnej vedy, ktorá nám pripomína lámačov kódov z druhej svetovej vojny. Ich metódy zahŕňali algebru, geometriu, teóriu pravdepodobnosti, vektorový počet, teóriu informácie, optimalizáciu programového kódu a ďalšie pokročilé techniky. To, čo nepotrebovali, bola evolučná teória, ktorá nebola nikdy spomenutá vo vedeckých článkoch. Pri čítaní tohto článku môžete vidieť, pod akým stresom sú autori tejto predohry:

„Popisujeme schému 'zostrihového kódu', ktorá využíva kombinácie stoviek vlastností RNA na predpovedanie tkanivovo špecifických zmien v alternatívnom zostrihu tisícok exónov. Kód vytvára nové triedy zostrihových vzorov, rozpoznáva rôzne regulačné programy v rôznych tkanivách a zakladá regulačné sekvencie riadené mutáciou. Odhalili sme rozšírené regulačné stratégie vrátane: využívania neočakávane veľkých fondov nehnuteľností; identifikácia nízkych hladín inklúzie exónu, ktoré sú oslabené vlastnosťami špecifických tkanív; prejav vlastností v intrónoch je hlbší, ako sa doteraz predpokladalo; a modulácia úrovní zostrihových variantov štruktúrnymi charakteristikami transkriptu. Kód pomohol identifikovať triedu exónov, ktorých zahrnutie tlmí expresiu v dospelých tkanivách aktiváciou degradácie mRNA a ktorých vylúčenie podporuje expresiu počas embryogenézy. Kód uľahčuje objavovanie a podrobnú charakterizáciu regulovaných alternatívnych zostrihových udalostí na úrovni celého genómu.

V tíme, ktorý kód rozlúštil, boli špecialisti z Katedry elektronického a počítačového inžinierstva, ako aj z Katedry molekulárnej genetiky. (Frey sám pracuje pre divíziu Microsoft Corporation, Microsoft Research) Rovnako ako kedysi lámači kódov, aj Frey a Barash vyvinuli „nová metóda počítačom podporovanej biologickej analýzy, ktorá deteguje „kódové slová“ skryté v genóme“. Pomocou obrovského množstva údajov generovaných molekulárnymi genetikmi tím výskumníkov reverzne skonštruoval zostrihový kód kým nevedeli predvídať, ako bude konať. Keď to vedci zistili, testovali kód proti mutáciám a videli, ako sa exóny vkladajú alebo vymazávajú. Zistili, že kód môže dokonca spôsobiť tkanivovo špecifické zmeny alebo pôsobiť odlišne v závislosti od toho, či bola myš dospelá alebo embryo. Jeden gén, Xpo4, je spojený s rakovinou; Vedci poznamenali: „Tieto údaje podporujú záver, že expresia génu Xpo4 musí byť prísne kontrolovaná, aby sa predišlo možným škodlivým následkom vrátane tumorigenézy (rakoviny), pretože je aktívna počas embryogenézy, ale v dospelých tkanivách je jej množstvo redukované. Ukázalo sa, že boli absolútne prekvapení úrovňou kontroly, ktorú videli. Či už úmyselne alebo nie, Frey použil ako vodítko skôr jazyk inteligentného dizajnu než náhodné variácie a výber. Poznamenal: "Porozumieť zložitému biologickému systému je ako porozumieť zložitému elektronickému obvodu."

Heidi Ledford povedala, že zjavná jednoduchosť Watsonovho-Crickovho genetického kódu s jeho štyrmi bázami, tripletovými kodónmi, 20 aminokyselinami a 64 "znakmi" DNA - skrýva pod sebou celý svet zložitosti. V tomto jednoduchšom kóde je kód zostrihu oveľa zložitejší.

Ale medzi DNA a proteínmi leží RNA, svet zložitosti sám o sebe. RNA je transformátor, ktorý niekedy nesie genetické správy a niekedy ich riadi, pričom zahŕňa mnoho štruktúr, ktoré môžu ovplyvniť jej funkciu. V článku publikovanom v tom istom čísle, tím výskumníkov vedený Benjaminom D. Blencoweom a Brandonom D. Freyom z University of Toronto v Ontáriu v Kanade, informuje o úsilí odhaliť druhý genetický kód, ktorý dokáže predpovedať, ako segmenty messengerovej RNA transkribované zo špecifického génu, môžu sa miešať a spájať za vzniku rôznych produktov v rôznych tkanivách. Tento proces je známy ako alternatívne spájanie. Tentokrát tu nie je jednoduchá tabuľka - namiesto toho sú tu algoritmy, ktoré kombinujú viac ako 200 rôznych vlastností DNA s určením štruktúry RNA.

Práca týchto výskumníkov poukazuje na rýchly pokrok, ktorý výpočtové metódy dosiahli pri zostavovaní modelu RNA. Okrem pochopenia alternatívneho zostrihu pomáha počítačová veda vedcom predpovedať štruktúry RNA a identifikovať malé regulačné kúsky RNA, ktoré nekódujú proteíny. "Je to úžasný čas", hovorí Christopher Berg, výpočtový biológ z Massachusetts Institute of Technology v Cambridge. „V budúcnosti budeme mať veľký úspech“.

Počítačová veda, výpočtová biológia, algoritmy a kódy – tieto pojmy neboli súčasťou Darwinovho slovníka, keď rozvíjal svoju teóriu. Mendel mal veľmi zjednodušený model toho, ako sú vlastnosti rozdelené počas dedičnosti. Navyše myšlienka, že funkcie sú kódované, bola predstavená až v roku 1953. Vidíme, že pôvodný genetický kód je regulovaný ešte zložitejším kódom, ktorý je v ňom zahrnutý. Toto sú revolučné myšlienky. Okrem toho existujú všetky znaky toho táto úroveň kontroly nie je posledná. Ledford nám pripomína, že napríklad RNA a proteíny majú trojrozmernú štruktúru. Funkcie molekúl sa môžu meniť, keď sa mení ich tvar. Musí existovať niečo, čo riadi skladanie, aby trojrozmerná štruktúra robila to, čo funkcia vyžaduje. Okrem toho sa zdá, že prístup ku génom je kontrolovaný iný kód, histónový kód. Tento kód je kódovaný molekulárnymi markermi alebo „chvoskami“ na histónových proteínoch, ktoré slúžia ako centrá pre krútenie DNA a supercoiling. O opise našich čias hovorí Ledford "Nepretržitá renesancia v RNA informatike".

Tejedor a Valcárcel sa zhodujú, že za jednoduchosťou sa skrýva zložitosť. "Koncept je veľmi jednoduchý: DNA vytvára RNA, ktorá potom vytvára proteín.", - začínajú svoj článok. "Ale v skutočnosti je všetko oveľa komplikovanejšie". V 50. rokoch sme sa dozvedeli, že všetky živé organizmy, od baktérií až po ľudí, majú základný genetický kód. Čoskoro sme si však uvedomili, že zložité organizmy (eukaryoty) majú niektoré neprirodzené a ťažko pochopiteľné vlastnosti: ich genómy majú zvláštne časti, intróny, ktoré musia byť odstránené, aby sa exóny mohli spojiť. prečo? Dnes sa hmla rozplýva: "Hlavnou výhodou tohto mechanizmu je, že umožňuje rôznym bunkám vybrať si alternatívne spôsoby zostrihu prekurzorovej messengerovej RNA (pre-mRNA) a tak produkovať rôzne správy z toho istého génu."- vysvetľujú, - "a potom môžu rôzne mRNA kódovať rôzne proteíny s rôznymi funkciami". Z menšieho množstva kódu získate viac informácií za predpokladu, že v kóde je tento ďalší kód, ktorý vie, ako to urobiť.

Prelomenie zostrihového kódu je také ťažké, že faktory, ktoré riadia zostavenie exónu, sú dané mnohými ďalšími faktormi: sekvenciami umiestnenými v blízkosti hraníc exónu, intrónovými sekvenciami a regulačnými faktormi, ktoré buď pomáhajú alebo inhibujú zostrihový mechanizmus. okrem toho „Účinky konkrétnej sekvencie alebo faktora sa môžu líšiť v závislosti od jej polohy vzhľadom na hranice intrón-exón alebo iné regulačné motívy“, vysvetľujú Tejedor a Valcárcel. "Najväčšou výzvou pri predpovedaní tkanivovo špecifického zostrihu je preto výpočet algebry nespočetných motívov a vzťahov medzi regulačnými faktormi, ktoré ich rozpoznávajú.".

Aby sa tento problém vyriešil, tím výskumníkov vložil do počítača obrovské množstvo údajov o sekvenciách RNA a podmienkach, za ktorých boli vytvorené. "Počítač potom dostal za úlohu identifikovať kombináciu vlastností, ktoré by najlepšie vysvetľovali experimentálne stanovený tkanivovo špecifický výber exónov.". Inými slovami, výskumníci reverzne vytvorili kód. Podobne ako lámači kódov z druhej svetovej vojny, keď vedci poznajú algoritmus, môžu predpovedať: „Správne a presne identifikoval alternatívne exóny a predpovedal ich rozdielnu reguláciu medzi pármi typov tkanív.“ A ako každá dobrá vedecká teória, objav poskytol nový pohľad: "To nám umožnilo poskytnúť nový pohľad na predtým identifikované regulačné motívy a poukázalo na predtým neznáme vlastnosti známych regulátorov, ako aj neočakávané funkčné spojenia medzi nimi.", poznamenali vedci. "Napríklad kód znamená, že zahrnutie exónov vedúcich k spracovaným proteínom je všeobecným mechanizmom na riadenie procesu génovej expresie počas prechodu z embryonálneho tkaniva do tkaniva dospelých.".

Tejedor a Valcárcel považujú zverejnenie svojho článku za dôležitý prvý krok: "Prácu... je lepšie vnímať ako objav prvého fragmentu oveľa väčšej Rosettskej dosky potrebnej na rozlúštenie alternatívnych správ nášho genómu." Podľa týchto vedcov budúci výskum nepochybne zlepší ich znalosti o tomto novom kóde. V závere svojho článku stručne spomínajú evolúciu, a to veľmi nezvyčajným spôsobom. Hovoria: „Neznamená to, že tieto kódy vytvorila evolúcia. To znamená, že pokrok si bude vyžadovať pochopenie toho, ako kódy interagujú. Ďalším prekvapením bolo, že doteraz pozorovaný stupeň zachovania vyvoláva otázku možnej existencie „kódov špecifických pre jednotlivé druhy“..

Kód pravdepodobne funguje v každej jednej bunke, a preto musí byť zodpovedný za viac ako 200 typov buniek cicavcov. Musí si tiež poradiť s obrovským množstvom alternatívnych zostrihových vzorov, nehovoriac o jednoduchých rozhodnutiach zahrnúť alebo preskočiť jeden exón. Obmedzené evolučné zachovanie alternatívnej regulácie zostrihu (odhaduje sa asi 20 % medzi ľuďmi a myšami) vyvoláva otázku existencie druhovo špecifických kódov. Okrem toho prepojenie medzi spracovaním DNA a transkripciou génu ovplyvňuje alternatívne zostrihy a nedávne dôkazy poukazujú na balenie DNA histónovými proteínmi a kovalentné modifikácie histónov (takzvaný epigenetický kód) pri regulácii zostrihu. Preto budúce metódy budú musieť stanoviť presnú interakciu medzi histónovým kódom a zostrihovým kódom. To isté platí pre stále málo pochopený vplyv zložitých štruktúr RNA na alternatívne zostrihy.

Kódy, kódy a ďalšie kódy. Skutočnosť, že vedci v týchto článkoch nehovoria prakticky nič o darvinizme, naznačuje, že evoluční teoretici, ktorí sa držia starých myšlienok a tradícií, majú po prečítaní týchto článkov o čom premýšľať. Ale tí, ktorí sú nadšení z biológie kódov, sa ocitnú v popredí. Majú skvelú príležitosť využiť vzrušujúcu webovú aplikáciu, ktorú tvorcovia kódov vytvorili, aby podporili ďalší výskum. Dá sa nájsť na webovej stránke University of Toronto s názvom Alternative Splicing Prediction Website. Návštevníci tu budú márne hľadať akúkoľvek zmienku o evolúcii, napriek starej axióme, že bez nej nič v biológii nemá zmysel. Nová verzia tohto výrazu z roku 2010 môže znieť takto: "Nič v biológii nemá zmysel, pokiaľ sa na to nepozeráme vo svetle počítačovej vedy." .

Odkazy a poznámky

Sme radi, že sme vám o tomto príbehu mohli povedať v deň jeho zverejnenia. Toto môže byť jeden z najvýznamnejších vedeckých článkov roka. (Samozrejme, každý veľký objav vykonaný inými skupinami vedcov, ako je Watson a Crick, je významný.) Jediné, čo k tomu môžeme povedať, je: „Wow!“ Tento objav je pozoruhodným potvrdením Creation by design a obrovskou výzvou pre Darwinovu ríšu. Som zvedavý, ako sa evolucionisti pokúsia napraviť svoj zjednodušený príbeh o náhodnej mutácii a prirodzenom výbere, ktorý sa datuje do 19. storočia, vo svetle týchto nových údajov.

Rozumiete, o čom hovorí Tejedor a Valcárcel? Druhy môžu mať svoj vlastný kód, jedinečný pre tieto druhy. "Bude preto na budúcich metódach, aby sa stanovila presná interakcia medzi histónovým [epigenetickým] kódom a zostrihovým kódom, " poznamenávajú. V preklade to znamená: „Darwinisti s tým nemajú nič spoločné. Jednoducho to nezvládajú." Ak by jednoduchý Watson-Crickov genetický kód bol problémom pre Darwinovcov, čo by teraz povedali o zostrihovom kóde, ktorý vytvára tisíce transkriptov z rovnakých génov? Ako sa vyrovnávajú s epigenetickým kódom, ktorý riadi génovú expresiu? A ktovie, možno v tejto neuveriteľnej „interakcii“, o ktorej sa práve začíname učiť, sú zapojené ďalšie kódy, ktoré pripomínajú Rosettskú dosku, ktorá sa práve začína vynárať z piesku?

Teraz, keď premýšľame o kódoch a informatike, začíname premýšľať o rôznych paradigmách nového výskumu. Čo ak genóm funguje čiastočne ako úložná sieť? Čo ak to zahŕňa kryptografiu alebo kompresné algoritmy? Mali by sme pamätať na moderné informačné systémy a technológie ukladania informácií. Môžeme dokonca objaviť prvky steganografie. Existujú nepochybne ďalšie mechanizmy rezistencie, ako sú duplikácie a korekcie, ktoré môžu pomôcť vysvetliť existenciu pseudogénov. Kópie celého genómu môžu byť reakciou na stres. Niektoré z týchto javov môžu byť užitočnými indikátormi historických udalostí, ktoré nemajú nič spoločné s univerzálnym spoločným predkom, ale pomáhajú skúmať komparatívnu genomiku v rámci počítačovej vedy a dizajnu rezistencie a pomáhajú pochopiť príčinu chorôb.

Evolucionisti sa ocitli vo veľkých ťažkostiach. Výskumníci sa pokúsili upraviť kód, ale dostali len rakovinu a mutácie. Ako sa budú orientovať v oblasti fitness, ak je to všetko zamínované katastrofami, ktoré sa stanú, len čo niekto začne zasahovať do týchto neoddeliteľne spojených kódov? Vieme, že existuje určitá vstavaná stabilita a prenosnosť, ale celý obraz je neuveriteľne zložitý, navrhnutý a optimalizovaný informačný systém, nie náhodná zbierka častí, s ktorými sa dá hrať donekonečna. Celá myšlienka kódu je koncept inteligentného dizajnu.

A. E. Wilder-Smith tomu pripisoval mimoriadny význam. Kód predpokladá dohodu medzi týmito dvoma časťami. Dohoda je dohoda vopred. Zahŕňa plánovanie a účel. Symbol SOS, ako by povedal Wilder-Smith, používame konvenciou ako tiesňový signál. SOS nevyzerá ako katastrofa. Nezaváňa to katastrofou. Nepripadá mi to ako katastrofa. Ľudia by nepochopili, že tieto listy predstavujú katastrofu, keby nepochopili podstatu samotnej dohody. Podobne kodón pre alanín, HCC, nevyzerá, necíti ani necíti ako alanín. Kodón by nemal nič spoločné s alanínom, pokiaľ by neexistovala vopred stanovená dohoda medzi dvoma kódovacími systémami (kódom proteínu a kódom DNA), že „GCC musí znamenať alanín“. Na vyjadrenie tejto dohody sa používa rodina transduktorov, aminoacyl-tRNA syntetázy, ktoré prekladajú jeden kód do druhého.

Toto malo posilniť teóriu dizajnu v 50. rokoch a mnohí kreacionisti ju efektívne kázali. Ale evolucionisti sú ako uhladení predajcovia. Vytvorili svoje rozprávky o Tinkerbellovi, ktorý prelamuje kód a vytvára nové druhy prostredníctvom mutácií a selekcie, a presvedčili mnohých ľudí, že zázraky sa môžu diať aj dnes. Nuž, dobre, dnes sme v 21. storočí a poznáme epigenetický kód a zostrihový kód – dva kódy, ktoré sú oveľa zložitejšie a dynamickejšie ako jednoduchý kód DNA. Vieme o kódoch v kódoch, o kódoch nad kódmi a pod kódmi – poznáme celú hierarchiu kódov. Tentoraz evolucionisti nemôžu jednoducho strčiť prst do zbrane a blafovať nás svojimi krásnymi rečami, keď na oboch stranách sú zbrane - celý arzenál zameraný na ich hlavné konštrukčné prvky. Všetko je to hra. Vyrástla okolo nich celá éra informatiky, už dávno vyšli z módy a vyzerajú ako Gréci, ktorí sa oštepmi pokúšajú liezť na moderné tanky a helikoptéry.

Je to smutné, ale evolucionisti tomu nerozumejú, alebo ak aj áno, nevzdajú sa. Mimochodom, tento týždeň, práve keď vyšiel článok o Splicing Code, sa zo stránok prodarwinovských časopisov a novín vyvalila tá najnahnevanejšia a najnenávistnejšia rétorika proti kreacionizmu a inteligentnému dizajnu v nedávnej pamäti. O mnohých ďalších podobných príkladoch ešte nepočujeme. A kým budú držať mikrofóny a kontrolovať inštitúcie, mnohí ľudia prepadnú ich návnade, mysliac si, že veda im stále dáva dobrý dôvod. Toto všetko vám hovoríme, aby ste si tento materiál prečítali, naštudovali, porozumeli mu a vybavili sa informáciami, ktoré potrebujete, aby ste porazili tento bigotný, zavádzajúci nezmysel pravdou. Teraz, len do toho!

Zoraďujú sa do reťazcov a vytvárajú tak sekvencie genetických písmen.

Genetický kód

Proteíny takmer všetkých živých organizmov sú postavené iba z 20 druhov aminokyselín. Tieto aminokyseliny sa nazývajú kanonické. Každý proteín je reťazec alebo niekoľko reťazcov aminokyselín spojených v presne definovanom poradí. Táto sekvencia určuje štruktúru proteínu, a tým aj všetky jeho biologické vlastnosti.

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

V niektorých proteínoch sú neštandardné aminokyseliny, ako je selenocysteín a pyrolyzín, vložené ribozómom čítajúcim stop kodón v závislosti od sekvencií v mRNA. Selenocysteín je teraz považovaný za 21. a pyrolyzín za 22. aminokyselinu, ktorá tvorí proteíny.

Napriek týmto výnimkám majú všetky živé organizmy spoločné genetické kódy: kodón sa skladá z troch nukleotidov, pričom prvé dva sú rozhodujúce, kodóny sú translatované tRNA a ribozómami do aminokyselinovej sekvencie.

História myšlienok o genetickom kóde

Začiatkom 60. rokov 20. storočia však nové údaje odhalili nekonzistentnosť hypotézy „kód bez čiarok“. Potom experimenty ukázali, že kodóny, ktoré Crick považoval za nezmyselné, by mohli vyvolať syntézu proteínov in vitro a do roku 1965 bol stanovený význam všetkých 64 tripletov. Ukázalo sa, že niektoré kodóny sú jednoducho nadbytočné, to znamená, že celý rad aminokyselín je kódovaný dvoma, štyrmi alebo dokonca šiestimi tripletmi.

pozri tiež

Poznámky

1. Genetický kód podporuje cielenú inzerciu dvoch aminokyselín jedným kodónom. Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN. Veda. 9. januára 2009; 323 (5911): 259-61.
2. AUG kodón kóduje metionín, ale zároveň slúži ako štartovací kodón - translácia zvyčajne začína prvým AUG kodónom mRNA.
3. NCBI: "Genetické kódy", zostavili Andrzej (Anjay) Elzanowski a Jim Ostell
4. Jukes TH, Osawa S, Genetický kód v mitochondriách a chloroplastoch., Skúsenosti. 1. december 1990;46(11-12):1117-26.
5. Osawa S, Jukes TH, Watanabe K, Muto A (marec 1992). "Nedávny dôkaz evolúcie genetického kódu." Microbiol. Rev. 56 (1): 229–64. PMID 1579111.
6. SANGER F. (1952). "Usporiadanie aminokyselín v bielkovinách." Adv Protein Chem. 7 : 1-67. PMID 14933251.
7. M. Ichas Biologický kód. - Svet, 1971.
8. WATSON JD, CRICK FH. (apríl 1953). „Molekulárna štruktúra nukleových kyselín; štruktúra pre deoxyribózovú nukleovú kyselinu." Príroda 171 : 737-738. PMID 13054692.
9. WATSON JD, CRICK FH. (máj 1953). "Genetické dôsledky štruktúry deoxyribonukleovej kyseliny." Príroda 171 : 964-967. PMID 13063483.
10. Crick FH. (apríl 1966). "Genetický kód - včera, dnes a zajtra." Cold Spring Harb Symp Quant Biol.: 1-9. PMID 5237190.
11. G. GAMOW (február 1954). "Možný vzťah medzi deoxyribonukleovou kyselinou a proteínovými štruktúrami." Príroda 173 : 318. DOI:10.1038/173318a0. PMID 13882203.
12. GAMOW G, RICH A, YCAS M. (1956). "Problém prenosu informácií z nukleových kyselín do proteínov." Adv Biol Med Phys. 4 : 23-68. PMID 13354508.
13. Gamow G, Ycas M. (1955). „ŠTATISTICKÁ KORELÁCIA ZLOŽENIA BIELKOVINY A KYSELINY RIBONUKLOVEJ. " Proc Natl Acad Sci USA. 41 : 1011-1019. PMID 16589789.
14. Crick FH, Griffith JS, Orgel LE. (1957). „KÓDY BEZ ČIARKY. " Proc Natl Acad Sci USA. 43 : 416-421. PMID 16590032.
15. Hayes B. (1998). "Vynález genetického kódu." (Dotlač PDF). Americký vedec 86 : 8-14.

Literatúra

• Azimov A. Genetický kód. Od evolučnej teórie k rozlúšteniu DNA. - M.: Tsentrpoligraf, 2006. - 208 s. - ISBN 5-9524-2230-6.
• Ratner V. A. Genetický kód ako systém - Sorosov vzdelávací časopis, 2000, 6, č. 3, s. 17-22.
• Crick FH, Barnett L, Brenner S, Watts-Tobin RJ. Všeobecná povaha genetického kódu pre proteíny - Nature, 1961 (192), s. 1227-32

Odkazy

• Genetický kód- článok z Veľkej sovietskej encyklopédie

Nadácia Wikimedia. 2010.

Prednáška 5. Genetický kód

Definícia pojmu

Genetický kód je systém na zaznamenávanie informácií o sekvencii aminokyselín v proteínoch pomocou sekvencie nukleotidov v DNA.

Keďže DNA nie je priamo zapojená do syntézy proteínov, kód je napísaný v jazyku RNA. RNA obsahuje uracil namiesto tymínu.

Vlastnosti genetického kódu

1. Trojnásobok

Každá aminokyselina je kódovaná sekvenciou 3 nukleotidov.

Definícia: triplet alebo kodón je sekvencia troch nukleotidov kódujúcich jednu aminokyselinu.

Kód nemôže byť monoplet, pretože 4 (počet rôznych nukleotidov v DNA) je menší ako 20. Kód nemôže byť dublet, pretože 16 (počet kombinácií a permutácií 4 nukleotidov z 2) je menší ako 20. Kód môže byť trojitý, pretože 64 (počet kombinácií a permutácií od 4 do 3) je viac ako 20.

2. Degenerácia.

Všetky aminokyseliny, s výnimkou metionínu a tryptofánu, sú kódované viac ako jedným tripletom:

2 AK na 1 triplet = 2.

9 AK, každý po 2 tripletoch = 18.

1 AK 3 triplety = 3.

5 AK zo 4 trojíc = 20.

3 AK zo 6 trojíc = 18.

Celkovo 61 tripletov kóduje 20 aminokyselín.

3. Prítomnosť intergénových interpunkčných znamienok.

Definícia:

Gene - úsek DNA, ktorý kóduje jeden polypeptidový reťazec alebo jednu molekulu tRNA, rRNA alebosRNA.

GénytRNA, rRNA, sRNAproteíny nie sú kódované.

Na konci každého génu kódujúceho polypeptid je aspoň jeden z 3 tripletov kódujúcich stop kodóny RNA alebo stop signály. V mRNA majú nasledujúcu formu: UAA, UAG, UGA . Ukončia (ukončia) vysielanie.

Obvykle kodón patrí aj medzi interpunkčné znamienka AUG - prvý po vedúcej sekvencii. (Pozri prednášku 8) Funguje ako veľké písmeno. V tejto polohe kóduje formylmetionín (v prokaryotoch).

4. Jednoznačnosť.

Každý triplet kóduje iba jednu aminokyselinu alebo je terminátorom translácie.

Výnimkou je kodón AUG . U prokaryotov v prvej polohe (veľké písmeno) kóduje formylmetionín a v ktorejkoľvek inej polohe kóduje metionín.

5. Kompaktnosť alebo absencia intragénnych interpunkčných znamienok.
V géne je každý nukleotid súčasťou významného kodónu.

V roku 1961 Seymour Benzer a Francis Crick experimentálne dokázali tripletovú povahu kódu a jeho kompaktnosť.

Podstata experimentu: „+“ mutácia - vloženie jedného nukleotidu. "-" mutácia - strata jedného nukleotidu. Jediná "+" alebo "-" mutácia na začiatku génu pokazí celý gén. Dvojitá mutácia „+“ alebo „-“ tiež kazí celý gén.

Trojitá mutácia „+“ alebo „-“ na začiatku génu pokazí iba jeho časť. Štvornásobná „+“ alebo „-“ mutácia opäť pokazí celý gén.

Experiment to dokazuje Kód je prepísaný a vnútri génu nie sú žiadne interpunkčné znamienka. Experiment sa uskutočnil na dvoch susedných fágových génoch a okrem toho ukázal, prítomnosť interpunkčných znamienok medzi génmi.

6. Všestrannosť.

Genetický kód je rovnaký pre všetky tvory žijúce na Zemi.

V roku 1979 otvoril Burrell ideálne kód ľudskej mitochondrie.

Definícia:

„Ideálny“ je genetický kód, v ktorom je splnené pravidlo degenerácie kvázidubletového kódu: Ak sa v dvoch tripletoch prvé dva nukleotidy zhodujú a tretie nukleotidy patria do rovnakej triedy (oba sú puríny alebo obidva sú pyrimidíny) potom tieto triplety kódujú rovnakú aminokyselinu.

V univerzálnom kódexe existujú dve výnimky z tohto pravidla. Obe odchýlky od ideálneho kódu v univerzále sa týkajú základných bodov: začiatku a konca syntézy bielkovín:

GENETICKÝ KÓD(grécky, genetikos týkajúci sa pôvodu; syn.: kód, biologický kód, kód aminokyseliny, kód proteínu, kód nukleovej kyseliny) - systém na zaznamenávanie dedičnej informácie v molekulách nukleových kyselín zvierat, rastlín, baktérií a vírusov striedaním sekvencií nukleotidov.

Genetická informácia (obr.) z bunky do bunky, z generácie na generáciu, s výnimkou vírusov obsahujúcich RNA, sa prenáša reduplikáciou molekúl DNA (pozri Replikácia). Implementácia DNA dedičnej informácie počas života bunky sa uskutočňuje prostredníctvom 3 typov RNA: informačnej (mRNA alebo mRNA), ribozomálnej (rRNA) a transportnej (tRNA), ktoré sú syntetizované pomocou enzýmu RNA polymerázy na DNA ako matice. V tomto prípade sekvencia nukleotidov v molekule DNA jednoznačne určuje sekvenciu nukleotidov vo všetkých troch typoch RNA (pozri Transkripcia). Informáciu génu (pozri), kódujúceho molekulu proteínu, prenáša iba mRNA. Konečným produktom implementácie dedičnej informácie je syntéza proteínových molekúl, ktorých špecifickosť je určená sekvenciou aminokyselín v nich obsiahnutých (pozri preklad).

Keďže DNA alebo RNA obsahuje iba 4 rôzne dusíkaté bázy [v DNA - adenín (A), tymín (T), guanín (G), cytozín (C); v RNA - adenín (A), uracil (U), cytozín (C), guanín (G)], ktorých sekvencia určuje poradie 20 aminokyselín v bielkovine, vzniká problém GK, teda problém transl. 4-písmenovú abecedu nukleových kyselín na 20-písmenovú abecedu polypeptidov.

Prvýkrát myšlienku matricovej syntézy proteínových molekúl so správnou predikciou vlastností hypotetickej matrice sformuloval N. K. Koltsov v roku 1928. V roku 1944 O. Avery a kol. zistili, že molekuly DNA sú zodpovedné za prenos dedičných charakteristík počas transformácie u pneumokokov. V roku 1948 E. Chargaff ukázal, že vo všetkých molekulách DNA existuje kvantitatívna rovnosť zodpovedajúcich nukleotidov (A-T, G-C). V roku 1953 F. Crick, J. Watson a M. H. F. Wilkins na základe tohto pravidla a údajov o röntgenovej difrakcii (pozri) dospeli k záveru, že molekuly DNA sú dvojitá špirála pozostávajúca z dvoch polynukleotidových vlákien spojených navzájom vodíkom. dlhopisov. Navyše iba T môže byť proti A jedného reťazca v druhom a iba C môže byť proti G. Táto komplementarita vedie k tomu, že sekvencia nukleotidov jedného reťazca jednoznačne určuje sekvenciu druhého reťazca. Druhý významný záver, ktorý vyplýva z tohto modelu, je, že molekula DNA je schopná samoreprodukcie.

V roku 1954 G. Gamow sformuloval problém geometrických rovníc v jeho modernej podobe. V roku 1957 F. Crick vyjadril hypotézu o adaptore, ktorá naznačuje, že aminokyseliny interagujú s nukleovou kyselinou nie priamo, ale prostredníctvom sprostredkovateľov (teraz známych ako tRNA). V nasledujúcich rokoch sa experimentálne potvrdili všetky základné súvislosti vo všeobecnej schéme prenosu genetickej informácie, pôvodne hypotetické. V roku 1957 boli objavené mRNA [A. S. Spirin, A. N. Belozersky a kol.; Folkin a Astrachan (E. Volkin, L. Astrachan)] a tRNA [Hoagland (M.V. Hoagland)]; v roku 1960 bola DNA syntetizovaná mimo bunky pomocou existujúcich makromolekúl DNA ako matrice (A. Kornberg) a bola objavená DNA-dependentná syntéza RNA [S. B. Weiss et al.]. V roku 1961 bol vytvorený bezbunkový systém, v ktorom boli syntetizované látky podobné proteínom v prítomnosti prirodzenej RNA alebo syntetických polyribonukleotidov [M. Nirenberg a Matthaei (J. H. Matthaei)]. Problém poznania kódu spočíval v štúdiu všeobecných vlastností kódu a jeho vlastne dešifrovaní, teda zistení, ktoré kombinácie nukleotidov (kodónov) kódujú určité aminokyseliny.

Všeobecné vlastnosti kódu boli objasnené nezávisle od jeho dekódovania a hlavne pred ním analýzou molekulárnych vzorcov tvorby mutácií (F. Krick a kol., 1961; N. V. Luchnik, 1963). Zredukujú sa na nasledovné:

1. Kód je univerzálny, teda identický, aspoň v zásade, pre všetky živé bytosti.

2. Kód je triplet, to znamená, že každá aminokyselina je kódovaná tripletom nukleotidov.

3. Kód sa neprekrýva, t.j. daný nukleotid nemôže byť súčasťou viac ako jedného kodónu.

4. Kód je degenerovaný, t.j. jedna aminokyselina môže byť kódovaná niekoľkými tripletmi.

5. Informácie o primárnej štruktúre proteínu sa čítajú z mRNA postupne, začínajúc od pevného bodu.

6. Väčšina možných tripletov má „zmysel“, to znamená, že kódujú aminokyseliny.

7. Z troch „písmen“ kodónu iba dve (obligátne) majú prevládajúci význam, zatiaľ čo tretie (voliteľné) nesie podstatne menej informácií.

Priame dekódovanie kódu by pozostávalo z porovnania nukleotidovej sekvencie v štruktúrnom géne (alebo na ňom syntetizovanej mRNA) s aminokyselinovou sekvenciou v zodpovedajúcom proteíne. Takáto cesta však zatiaľ nie je technicky možná. Boli použité ďalšie dva spôsoby: syntéza proteínov v bezbunkovom systéme s použitím umelých polyribonukleotidov známeho zloženia ako matrice a analýza molekulárnych vzorcov tvorby mutácií (pozri). Prvý priniesol pozitívne výsledky skôr a historicky zohral veľkú úlohu pri rozlúštení G. k.

V roku 1961 M. Nirenberg a Mattei použili ako matricu homopolymér - syntetickú kyselinu polyuridylovú (t. j. umelú RNA v zložení UUUU...) a získali polyfenylalanín. Z toho vyplýva, že fenylalanínový kodón pozostáva z niekoľkých U, t.j. v prípade tripletového kódu sa dešifruje ako UUU. Neskôr sa spolu s homopolymérmi začali používať polyribonukleotidy pozostávajúce z rôznych nukleotidov. Súčasne bolo známe iba zloženie polymérov, umiestnenie nukleotidov v nich bolo štatistické, preto analýza výsledkov bola štatistická a poskytovala nepriame závery. Pomerne rýchlo sa podarilo nájsť aspoň jeden triplet pre všetkých 20 aminokyselín. Ukázalo sa, že prítomnosť organických rozpúšťadiel, zmeny pH alebo teploty, niektoré katióny a najmä antibiotiká spôsobujú, že kód je nejednoznačný: rovnaké kodóny začnú stimulovať inklúziu iných aminokyselín, v niektorých prípadoch jeden kodón začal kódovať až štyri rôzne aminokyseliny. Streptomycín ovplyvnil čítanie informácií v bezbunkových systémoch aj in vivo a bol účinný len na bakteriálne kmene citlivé na streptomycín. V kmeňoch závislých od streptomycínu „opravil“ čítanie z kodónov, ktoré sa zmenili v dôsledku mutácie. Podobné výsledky dali dôvod pochybovať o správnosti G. dekódovania pomocou bezbunkového systému; bolo potrebné potvrdenie, predovšetkým údajmi in vivo.

Hlavné údaje o G. in vivo sa získali analýzou zloženia aminokyselín proteínov v organizmoch ošetrených mutagénmi (pozri) so známym mechanizmom účinku, napríklad dusíkom, ktorý spôsobuje nahradenie C za U a A za in molekula DNA D. Užitočné informácie poskytuje aj analýza mutácií spôsobených nešpecifickými mutagénmi, porovnanie rozdielov v primárnej štruktúre príbuzných proteínov u rôznych druhov, korelácia medzi zložením DNA a proteínmi atď.

Dešifrovanie G. až na základe údajov in vivo a in vitro poskytlo zodpovedajúce výsledky. Neskôr boli vyvinuté tri ďalšie metódy na dešifrovanie kódu v bezbunkových systémoch: väzba aminoacyl-tRNA (t. j. tRNA s pripojenou aktivovanou aminokyselinou) s trinukleotidmi známeho zloženia (M. Nirenberg et al., 1965), väzba aminoacyl-tRNA s polynukleotidmi počínajúc určitým tripletom (Mattei a kol., 1966) a použitie polymérov ako mRNA, v ktorých je známe nielen zloženie, ale aj poradie nukleotidov (X. Korana a kol. , 1965). Všetky tri metódy sa navzájom dopĺňajú a výsledky sú v súlade s údajmi získanými v experimentoch in vivo.

V 70. rokoch 20. storočie sa objavili metódy na obzvlášť spoľahlivé overenie výsledkov dekódovania G. k. Je známe, že mutácie, ktoré sa vyskytujú pod vplyvom proflavínu, pozostávajú zo straty alebo inzercie jednotlivých nukleotidov, čo vedie k posunu v čítacom rámci. Vo fágu T4 spôsobil proflavín množstvo mutácií, pri ktorých sa zmenilo zloženie lyzozýmu. Toto zloženie sa analyzovalo a porovnalo s tými kodónmi, ktoré by mali byť výsledkom posunu rámca. Výsledkom bola úplná zhoda. Okrem toho táto metóda umožnila stanoviť, ktoré triplety degenerovaného kódu kódujú každú z aminokyselín. V roku 1970 sa J. M. Adamsovi a jeho spolupracovníkom podarilo čiastočne dešifrovať G. c. priamou metódou: vo fágu R17 sa určila sekvencia báz vo fragmente s dĺžkou 57 nukleotidov a porovnala sa so sekvenciou aminokyselín jeho obalového proteínu. . Výsledky boli úplne v súlade s výsledkami získanými menej priamymi metódami. Kód bol teda dešifrovaný úplne a správne.

Výsledky dekódovania sú zhrnuté v tabuľke. Označuje zloženie kodónov a RNA. Zloženie antikodónov tRNA je komplementárne ku kodónom mRNA, t.j. namiesto Y obsahujú A, namiesto A - U, namiesto C - G a namiesto G - C, a zodpovedá kodónom štruktúrneho génu (vlákno DNA z ktorého sa informácie čítajú) len s tým rozdielom, že uracil zaberá miesto tymínu. Zo 64 tripletov, ktoré môžu byť vytvorené kombináciou 4 nukleotidov, 61 má „zmysel“, t. j. kóduje aminokyseliny, a 3 sú „nezmyselné“ (bezvýznamné). Medzi zložením trojíc a ich významom existuje pomerne jasný vzťah, ktorý sa zistil pri analýze všeobecných vlastností kódu. V niektorých prípadoch sú triplety kódujúce špecifickú aminokyselinu (napríklad prolín, alanín) charakterizované skutočnosťou, že prvé dva nukleotidy (obligátne) sú rovnaké a tretí (voliteľný) môže byť čokoľvek. V iných prípadoch (pri kódovaní napr. asparagínu, glutamínu) majú rovnaký význam dva podobné triplety, v ktorých sa prvé dva nukleotidy zhodujú a na mieste tretieho je akýkoľvek purín alebo akýkoľvek pyrimidín.

Nezmyselné kodóny, z ktorých 2 majú špeciálne názvy zodpovedajúce označeniu fágových mutantov (UAA-okrová, UAG-jantárová, UGA-opálová), hoci nekódujú žiadne aminokyseliny, majú veľký význam pri čítaní informácií, kódujúcich koniec polypeptidového reťazca.

Čítanie informácií prebieha v smere od 5 1 -> 3 1 - ku koncu nukleotidového reťazca (pozri Deoxyribonukleové kyseliny). V tomto prípade syntéza proteínov postupuje od aminokyseliny s voľnou aminoskupinou k aminokyseline s voľnou karboxylovou skupinou. Začiatok syntézy je kódovaný tripletmi AUG a GUG, ktoré v tomto prípade zahŕňajú špecifickú východiskovú aminoacyl-tRNA, konkrétne N-formylmetionyl-tRNA. Tieto isté triplety, keď sú lokalizované v reťazci, kódujú metionín a valín. Nejednoznačnosť odstraňuje fakt, že začiatku čítania predchádza nezmysel. Existuje dôkaz, že hranica medzi oblasťami mRNA kódujúcich rôzne proteíny pozostáva z viac ako dvoch tripletov a že sekundárna štruktúra RNA sa v týchto miestach mení; táto problematika je predmetom výskumu. Ak sa v štrukturálnom géne vyskytne nezmyselný kodón, potom sa zodpovedajúci proteín vytvorí iba po umiestnenie tohto kodónu.

Objav a rozlúštenie genetického kódu - vynikajúci úspech molekulárnej biológie - ovplyvnilo všetky biologické vedy, v niektorých prípadoch viedlo k vývoju špeciálnych veľkých sekcií (pozri Molekulárna genetika). Účinok G. objavu a súvisiaceho výskumu sa porovnáva s účinkom, ktorý mala Darwinova teória na biologické vedy.

Univerzálnosť genetiky je priamym dôkazom univerzálnosti základných molekulárnych mechanizmov života u všetkých predstaviteľov organického sveta. Medzitým veľké rozdiely vo funkciách genetického aparátu a jeho štruktúre pri prechode z prokaryotov na eukaryoty a z jednobunkových na mnohobunkové organizmy sú pravdepodobne spojené s molekulárnymi rozdielmi, ktorých štúdium je jednou z úloh budúcnosti. Keďže G. výskum je len záležitosťou posledných rokov, význam získaných výsledkov pre praktickú medicínu je len nepriamy, čo nám umožňuje pochopiť podstatu chorôb a mechanizmus účinku patogénov a liečivých látok. Objav takých javov, ako je transformácia (pozri), transdukcia (pozri), potlačenie (pozri), však naznačuje zásadnú možnosť nápravy patologicky zmenenej dedičnej informácie alebo jej korekcie – tzv. genetické inžinierstvo (pozri).

Tabuľka. GENETICKÝ KÓD

* Kóduje koniec reťazca.

** Kóduje aj začiatok reťazca.

Bibliografia: Ichas M. Biologický kód, prekl. z angličtiny, M., 1971; Archer N.B. Biofyzika cytogenetických lézií a genetický kód, L., 1968; Molekulárna genetika, trans. z angličtiny, vyd. A. N. Belozersky, časť 1, M., 1964; Nukleové kyseliny, trans. z angličtiny, vyd. A. N. Belozersky, M., 1965; Watson J.D. Molekulárna biológia génu, trans. z angličtiny, M., 1967; Fyziologická genetika, vyd. M. E. Lobasheva S.G., Inge-Vechtomo-va, L., 1976, bibliogr.; Desoxyribonuc-leins&ure, Schlttssel des Lebens, hrsg. v„E. Geissler, B., 1972; Genetický kód, Gold Spr. Harb. Symp. kvant. Biol., v. 31, 1966; W o e s e C. R. Genetický kód, N. Y. a. o., 1967.

Genetický kód je spôsob kódovania sekvencie aminokyselín v molekule proteínu pomocou sekvencie nukleotidov v molekule nukleovej kyseliny. Vlastnosti genetického kódu vyplývajú z charakteristík tohto kódovania.

Každá proteínová aminokyselina je spárovaná s tromi po sebe nasledujúcimi nukleotidmi nukleovej kyseliny - trojčatá, alebo kodón. Každý nukleotid môže obsahovať jednu zo štyroch dusíkatých báz. V RNA sú to adenín (A), uracil (U), guanín (G), cytozín (C). Rôznym kombinovaním dusíkatých báz (v tomto prípade nukleotidov, ktoré ich obsahujú) môžete získať mnoho rôznych tripletov: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC atď. Celkový počet možných kombinácií je 64, t.j. 43.

Bielkoviny živých organizmov obsahujú asi 20 aminokyselín. Ak by príroda „plánovala“ zakódovať každú aminokyselinu nie tromi, ale dvoma nukleotidmi, potom by rôznorodosť takýchto párov nestačila, keďže by ich bolo len 16, t.j. 42.

teda hlavnou vlastnosťou genetického kódu je jeho triplicita. Každá aminokyselina je kódovaná trojicou nukleotidov.

Keďže existuje podstatne viac možných odlišných tripletov ako aminokyselín používaných v biologických molekulách, v živej prírode sa realizovala nasledujúca vlastnosť: nadbytok genetický kód. Mnoho aminokyselín začalo byť kódovaných nie jedným kodónom, ale niekoľkými. Napríklad aminokyselina glycín je kódovaná štyrmi rôznymi kodónmi: GGU, GGC, GGA, GGG. Redundancia sa tiež nazýva degenerácia.

Zhoda medzi aminokyselinami a kodónmi je uvedená v tabuľkách. Napríklad tieto:

Vo vzťahu k nukleotidom má genetický kód nasledujúcu vlastnosť: jednoznačnosť(alebo špecifickosť): každý kodón zodpovedá len jednej aminokyseline. Napríklad kodón GGU môže kódovať iba glycín a žiadnu inú aminokyselinu.

Opäť. Redundancia znamená, že niekoľko tripletov môže kódovať rovnakú aminokyselinu. Špecifickosť – každý špecifický kodón môže kódovať iba jednu aminokyselinu.

V genetickom kóde nie sú žiadne špeciálne interpunkčné znamienka (okrem stop kodónov, ktoré označujú koniec syntézy polypeptidu). Funkciu interpunkčných znamienok plnia samotné trojičky – koniec jednej znamená, že ďalšia začne ďalšia. To znamená nasledujúce dve vlastnosti genetického kódu: kontinuita A neprekrývajúce sa. Kontinuita sa vzťahuje na čítanie trojíc bezprostredne po sebe. Neprekrývanie znamená, že každý nukleotid môže byť súčasťou iba jedného tripletu. Takže prvý nukleotid nasledujúceho tripletu vždy nasleduje po treťom nukleotide predchádzajúceho tripletu. Kodón nemôže začínať druhým alebo tretím nukleotidom predchádzajúceho kodónu. Inými slovami, kód sa neprekrýva.

Genetický kód má vlastnosť všestrannosť. Je to rovnaké pre všetky organizmy na Zemi, čo naznačuje jednotu pôvodu života. V tomto existujú veľmi zriedkavé výnimky. Napríklad niektoré triplety v mitochondriách a chloroplastoch kódujú aminokyseliny iné, než sú obvyklé. To môže naznačovať, že na úsvite života existovali mierne odlišné variácie genetického kódu.

Napokon, genetický kód má odolnosť proti hluku, ktorá je dôsledkom jej vlastníctva ako nadbytočnosti. Bodové mutácie, ktoré sa niekedy vyskytujú v DNA, zvyčajne vedú k nahradeniu jednej dusíkatej bázy inou. Tým sa zmení triplet. Napríklad to bolo AAA, ale po mutácii sa z neho stalo AAG. Takéto zmeny však nie vždy vedú k zmene aminokyseliny v syntetizovanom polypeptide, pretože obidva triplety môžu v dôsledku redundantnej vlastnosti genetického kódu zodpovedať jednej aminokyseline. Vzhľadom na to, že mutácie sú často škodlivé, vlastnosť odolnosti voči hluku je užitočná.

Genetický alebo biologický kód je jednou z univerzálnych vlastností živej prírody, ktorá dokazuje jednotu jej pôvodu. Genetický kód je spôsob kódovania sekvencie aminokyselín polypeptidu pomocou sekvencie nukleotidov nukleovej kyseliny (messenger RNA alebo komplementárna časť DNA, na ktorej sa syntetizuje mRNA).

Existujú aj iné definície.

Genetický kód- toto je zhoda každej aminokyseliny (časť živých bielkovín) so špecifickou sekvenciou troch nukleotidov. Genetický kód je vzťah medzi bázami nukleových kyselín a proteínovými aminokyselinami.

Vo vedeckej literatúre genetický kód neznamená poradie nukleotidov v DNA organizmu, ktoré určuje jeho individualitu.

Je nesprávne predpokladať, že jeden organizmus alebo druh má jeden kód a iný iný. Genetický kód je spôsob, akým sú aminokyseliny kódované nukleotidmi (t. j. princíp, mechanizmus); je univerzálny pre všetko živé, rovnaký pre všetky organizmy.

Preto je nesprávne povedať napríklad „Genetický kód človeka“ alebo „Genetický kód organizmu“, ktorý sa často používa v pseudovedeckej literatúre a filmoch.

V týchto prípadoch máme väčšinou na mysli genóm človeka, organizmu atď.

Rôznorodosť živých organizmov a charakteristiky ich životnej činnosti sú spôsobené predovšetkým rôznorodosťou bielkovín.

Špecifická štruktúra proteínu je určená poradím a množstvom rôznych aminokyselín, ktoré tvoria jeho zloženie. Aminokyselinová sekvencia peptidu je zakódovaná v DNA pomocou biologického kódu. Z hľadiska diverzity súboru monomérov je DNA primitívnejšia molekula ako peptid. DNA pozostáva z rôznych alternácií iba štyroch nukleotidov. To už dlho bránilo výskumníkom považovať DNA za materiál dedičnosti.

Ako sú aminokyseliny kódované nukleotidmi?

1) Nukleové kyseliny (DNA a RNA) sú polyméry pozostávajúce z nukleotidov.

Každý nukleotid môže obsahovať jednu zo štyroch dusíkatých báz: adenín (A, en: A), guanín (G, G), cytozín (C, en: C), tymín (T, en: T). V prípade RNA je tymín nahradený uracilom (U, U).

Pri zvažovaní genetického kódu sa berú do úvahy iba dusíkaté bázy.

Potom môže byť reťazec DNA reprezentovaný ako ich lineárna sekvencia. Napríklad:

Sekcia mRNA komplementárna k tomuto kódu bude nasledovná:

2) Proteíny (polypeptidy) sú polyméry pozostávajúce z aminokyselín.

V živých organizmoch sa na stavbu polypeptidov používa 20 aminokyselín (niekoľko ďalších je veľmi vzácnych). Na ich označenie môžete použiť aj jedno písmeno (hoci častejšie používajú tri - skratku názvu aminokyseliny).

Aminokyseliny v polypeptide sú tiež spojené lineárne peptidovou väzbou. Predpokladajme napríklad, že existuje časť proteínu s nasledujúcou sekvenciou aminokyselín (každá aminokyselina je označená jedným písmenom):

3) Ak je úlohou zakódovať každú aminokyselinu pomocou nukleotidov, potom ide o to, ako zakódovať 20 písmen pomocou 4 písmen.

Dá sa to dosiahnuť priraďovaním písmen 20-písmenovej abecedy k slovám zloženým z niekoľkých písmen 4-písmenovej abecedy.

Ak je jedna aminokyselina kódovaná jedným nukleotidom, potom môžu byť kódované iba štyri aminokyseliny.

Ak je každá aminokyselina spojená s dvoma po sebe nasledujúcimi nukleotidmi v reťazci RNA, potom môže byť kódovaných šestnásť aminokyselín.

V skutočnosti, ak existujú štyri písmená (A, U, G, C), počet ich rôznych párových kombinácií bude 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), (UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[Zátvorky sa používajú na uľahčenie vnímania.] To znamená, že iba 16 rôznych aminokyselín môže byť kódovaných takýmto kódom (dvojpísmenové slovo): každá bude mať svoje vlastné slovo (dva po sebe idúce nukleotidy).

Z matematiky vzorec na určenie počtu kombinácií vyzerá takto: ab = n.

Tu n je počet rôznych kombinácií, a je počet písmen abecedy (alebo základ číselnej sústavy), b je počet písmen v slove (alebo číslic v čísle). Ak do tohto vzorca dosadíme 4-písmenovú abecedu a slová pozostávajúce z dvoch písmen, dostaneme 42 = 16.

Ak sa ako kódové slovo pre každú aminokyselinu použijú tri po sebe idúce nukleotidy, potom je možné zakódovať 43 = 64 rôznych aminokyselín, pretože zo štyroch písmen v skupinách po troch možno vytvoriť 64 rôznych kombinácií (napríklad AUG, GAA, CAU , GGU atď.).

d.). To už je viac než dosť na zakódovanie 20 aminokyselín.

presne tak trojpísmenový kód používaný v genetickom kóde. Nazývajú sa tri po sebe idúce nukleotidy kódujúce jednu aminokyselinu trojčatá(alebo kodón).

Každá aminokyselina je spojená so špecifickým tripletom nukleotidov.

Okrem toho, keďže kombinácie tripletov prekrývajú počet aminokyselín v nadbytku, mnohé aminokyseliny sú kódované niekoľkými tripletmi.

Tri triplety nekódujú žiadnu z aminokyselín (UAA, UAG, UGA).

Označujú koniec vysielania a volajú sa stop kodóny(alebo nezmyselné kodóny).

Triplet AUG kóduje nielen aminokyselinu metionín, ale iniciuje aj transláciu (hrá úlohu štartovacieho kodónu).

Nižšie sú uvedené tabuľky zhody aminokyselín s nukleotidovými tripletmi.

Pomocou prvej tabuľky je vhodné určiť zodpovedajúcu aminokyselinu z daného tripletu. Pre druhú - pre danú aminokyselinu, jej zodpovedajúce triplety.

Uvažujme o príklade implementácie genetického kódu. Nech existuje mRNA s nasledujúcim obsahom:

Rozdeľme nukleotidovú sekvenciu na triplety:

Spojme každý triplet s aminokyselinou polypeptidu, ktorý kóduje:

Metionín - Kyselina asparágová - Serín - Treonín - Tryptofán - Leucín - Leucín - Lyzín - Asparagín - Glutamín

Posledný triplet je stop kodón.

Vlastnosti genetického kódu

Vlastnosti genetického kódu sú do značnej miery dôsledkom spôsobu kódovania aminokyselín.

Prvou a zrejmou vlastnosťou je trojnásobnosť.

Vzťahuje sa na skutočnosť, že jednotka kódu je sekvencia troch nukleotidov.

Dôležitou vlastnosťou genetického kódu je jeho neprekrývajúce sa. Nukleotid zahrnutý v jednom triplete nemôže byť zahrnutý v inom.

To znamená, že sekvenciu AGUGAA možno čítať len ako AGU-GAA, ale nie napríklad takto: AGU-GUG-GAA. To znamená, že ak je pár GU zahrnutý do jedného tripletu, nemôže byť už súčasťou iného.

Pod jednoznačnosť Genetický kód chápe, že každý triplet zodpovedá iba jednej aminokyseline.

Napríklad triplet AGU kóduje aminokyselinu serín a nič iné.

Genetický kód

Tento triplet jednoznačne zodpovedá iba jednej aminokyseline.

Na druhej strane, jednej aminokyseline môže zodpovedať niekoľko tripletov. Napríklad ten istý serín okrem AGU zodpovedá kodónu AGC. Táto vlastnosť je tzv degenerácia genetický kód.

Degenerácia umožňuje mnohým mutáciám zostať neškodnými, pretože často nahradenie jedného nukleotidu v DNA nevedie k zmene hodnoty tripletu. Ak sa pozriete pozorne na tabuľku zhody aminokyselín s tripletmi, môžete vidieť, že ak je aminokyselina kódovaná niekoľkými tripletmi, často sa líšia v poslednom nukleotide, t.j. môže to byť čokoľvek.

Zaznamenávajú sa aj niektoré ďalšie vlastnosti genetického kódu (kontinuita, odolnosť voči šumu, univerzálnosť atď.).

Odolnosť ako prispôsobenie rastlín životným podmienkam. Základné reakcie rastlín na pôsobenie nepriaznivých faktorov.

Odolnosť rastlín je schopnosť odolávať účinkom extrémnych environmentálnych faktorov (sucho pôdy a vzduchu).

Jedinečnosť genetického kódu sa prejavuje v tom, že

Táto vlastnosť sa vyvinula počas procesu evolúcie a bola geneticky fixovaná. V oblastiach s nepriaznivými podmienkami sa vytvorili stabilné okrasné formy a lokálne odrody pestovaných rastlín odolných voči suchu. Konkrétna úroveň rezistencie, ktorá je vlastná rastlinám, sa odhalí iba pod vplyvom extrémnych environmentálnych faktorov.

V dôsledku nástupu takéhoto faktora začína fáza podráždenia - prudká odchýlka od normy množstva fyziologických parametrov a ich rýchly návrat do normálu. Potom dochádza k zmene rýchlosti metabolizmu a poškodeniu vnútrobunkových štruktúr. Zároveň sa potláčajú všetky syntetické, aktivujú sa všetky hydrolytické a znižuje sa celková energetická zásoba organizmu. Ak účinok faktora nepresiahne prahovú hodnotu, začína sa adaptačná fáza.

Adaptovaná rastlina menej reaguje na opakované alebo zvyšujúce sa vystavenie extrémnym faktorom. Na úrovni organizmu sa k adaptačným mechanizmom pridáva interakcia medzi orgánmi. Oslabenie pohybu vodných tokov, minerálnych a organických zlúčenín cez rastlinu zhoršuje konkurenciu medzi orgánmi a ich rast sa zastaví.

Definovaná biostabilita v rastlinách. maximálna hodnota extrémneho faktora, pri ktorej rastliny ešte tvoria životaschopné semená. Agronomická stabilita je určená stupňom zníženia výnosu. Rastliny sa vyznačujú odolnosťou voči špecifickému typu extrémneho faktora – prezimovaniu, plynovzdornosti, soli, suchu.

Typ škrkavky, na rozdiel od plochých červov, má primárnu telovú dutinu - schizocoel, ktorá vzniká deštrukciou parenchýmu, ktorý vypĺňa medzery medzi stenou tela a vnútornými orgánmi - jej funkciou je transport.

Udržuje homeostázu. Tvar tela je okrúhly v priemere. Krycia vrstva je kutikulovaná. Svaly sú reprezentované vrstvou pozdĺžnych svalov. Črevo je priechodné a skladá sa z 3 častí: prednej, strednej a zadnej. Ústny otvor sa nachádza na ventrálnom povrchu predného konca tela. Hltan má charakteristický trojuholníkový lúmen. Vylučovací systém predstavujú protonefrídie alebo špeciálne kožné žľazy – hypodermálne žľazy. Väčšina druhov je dvojdomá a rozmnožujú sa len pohlavne.

Vývoj je priamy, menej často s metamorfózou. Majú konštantné bunkové zloženie tela a chýba im schopnosť regenerácie. Predné črevo pozostáva z ústnej dutiny, hltana a pažeráka.

Nemajú strednú ani zadnú časť. Vylučovací systém pozostáva z 1-2 obrovských buniek podkožia. Pozdĺžne vylučovacie kanály ležia v bočných hrebeňoch hypodermis.

Vlastnosti genetického kódu. Dôkaz o tripletovom kóde. Dekódovanie kodónov. Zastavte kodóny. Koncept genetickej supresie.

Myšlienku, že gén kóduje informáciu v primárnej štruktúre proteínu, konkretizoval F.

Crick vo svojej sekvenčnej hypotéze, podľa ktorej sekvencia génových prvkov určuje poradie aminokyselinových zvyškov v polypeptidovom reťazci. Platnosť sekvenčnej hypotézy je dokázaná kolinearitou štruktúr génu a polypeptidu, ktorý kóduje. Najvýznamnejším vývojom v roku 1953 bola úvaha, že. Že kód je s najväčšou pravdepodobnosťou trojitý.

; Páry báz DNA: A-T, T-A, G-C, C-G - môžu kódovať iba 4 aminokyseliny, ak každý pár zodpovedá jednej aminokyseline. Ako viete, bielkoviny obsahujú 20 základných aminokyselín. Ak predpokladáme, že každá aminokyselina má 2 páry báz, potom je možné zakódovať 16 aminokyselín (4*4) - to je opäť málo.

Ak je kód triplet, potom možno zo 4 párov báz vytvoriť 64 kodónov (4*4*4), čo je viac než dosť na kódovanie 20 aminokyselín. Crick a jeho kolegovia predpokladali, že kód bol trojitý, medzi kodónmi neboli žiadne „čiarky“, t. j. oddeľovacie značky; Kód v géne sa číta z pevného bodu v jednom smere. V lete 1961 Kirenberg a Mattei informovali o dekódovaní prvého kodónu a navrhli spôsob stanovenia zloženia kodónov v systéme bezbunkovej syntézy proteínov.

Kodón pre fenylalanín bol teda transkribovaný ako UUU v mRNA. Ďalej, ako výsledok aplikácie metód vyvinutých Koranou, Nirenbergom a Lederom v roku 1965.

bol zostavený kódový slovník v jeho modernej podobe. Výskyt mutácií vo fágoch T4 spôsobených stratou alebo pridaním báz bol teda dôkazom tripletovej povahy kódu (vlastnosť 1). Tieto delécie a pridávania, ktoré viedli k posunom snímok pri „čítaní“ kódu, boli eliminované iba obnovením správnosti kódu, čím sa zabránilo výskytu mutantov. Tieto experimenty tiež ukázali, že triplety sa neprekrývajú, to znamená, že každá báza môže patriť len jednému tripletu (vlastnosť 2).

Väčšina aminokyselín má niekoľko kodónov. Kód, v ktorom je počet aminokyselín menší ako počet kodónov, sa nazýva degenerovaný (vlastnosť 3), t.j.

daná aminokyselina môže byť kódovaná viac ako jedným tripletom. Okrem toho tri kodóny nekódujú vôbec žiadnu aminokyselinu („nezmyselné kodóny“) a fungujú ako „stop signál“. Stop kodón je koncový bod funkčnej jednotky DNA, cistrónu. Stop kodóny sú rovnaké u všetkých druhov a sú reprezentované ako UAA, UAG, UGA. Pozoruhodnou vlastnosťou kódu je, že je univerzálny (vlastnosť 4).

Vo všetkých živých organizmoch rovnaké triplety kódujú rovnaké aminokyseliny.

Existencia troch typov mutantných terminátorov kodónov a ich supresia bola preukázaná v E. coli a kvasinkách. Objav supresorových génov, ktoré „interpretujú“ nezmyselné alely rôznych génov, naznačuje, že translácia genetického kódu sa môže zmeniť.

Mutácie ovplyvňujúce antikodón tRNA menia ich kodónovú špecificitu a vytvárajú možnosť supresie mutácií na translačnej úrovni. K potlačeniu na translačnej úrovni môže dôjsť v dôsledku mutácií v génoch kódujúcich určité ribozomálne proteíny. V dôsledku týchto mutácií ribozóm „robí chyby“, napríklad pri čítaní nezmyselných kodónov a „interpretuje“ ich pomocou niektorých nemutovaných tRNA. Spolu s genotypovou supresiou pôsobiacou na translačnej úrovni je možná aj fenotypová supresia nezmyselných alel: keď sa teplota zníži, keď sú bunky vystavené aminoglykozidovým antibiotikám, ktoré sa viažu na ribozómy, napríklad streptomycín.

22. Rozmnožovanie vyšších rastlín: vegetatívne a nepohlavné. Sporulácia, štruktúra spór, rovná a heterosporózna.Rozmnožovanie ako vlastnosť živej hmoty, t.j. schopnosť jedinca dať vznik svojmu druhu, existovala už v raných štádiách evolúcie.

Formy reprodukcie možno rozdeliť do 2 typov: asexuálne a sexuálne. Samotná asexuálna reprodukcia sa uskutočňuje bez účasti zárodočných buniek, pomocou špecializovaných buniek - spór. Vznikajú v orgánoch nepohlavného rozmnožovania – sporangiách v dôsledku mitotického delenia.

Výtrusnica počas svojho klíčenia rozmnožuje nového jedinca, podobného matke, s výnimkou výtrusov semenných rastlín, u ktorých výtrus stratil funkciu rozmnožovania a rozširovania. Výtrusy môžu vzniknúť aj redukčným delením, pričom sa jednobunkové výtrusy vysypú.

Rozmnožovanie rastlín pomocou vegetatívneho (časť výhonku, listu, koreňa) alebo rozdelenie jednobunkových rias na polovicu sa nazýva vegetatívne (cibuľa, odrezky).

Sexuálnu reprodukciu vykonávajú špeciálne pohlavné bunky - gaméty.

V dôsledku meiózy sa tvoria gaméty, existujú ženy a muži. V dôsledku ich splynutia vzniká zygota, z ktorej sa následne vyvinie nový organizmus.

Rastliny sa líšia typmi gamét. V niektorých jednobunkových organizmoch funguje v určitých časoch ako gaméta. Organizmy rôzneho pohlavia (gaméty) sa spájajú – tento sexuálny proces sa nazýva hologamia. Ak sú samčie a samičie gaméty morfologicky podobné a mobilné, ide o izogaméty.

A sexuálny proces - izogamný. Ak sú ženské gaméty o niečo väčšie a menej mobilné ako mužské, potom ide o heterogaméty a proces je heterogamia. Oogamia – ženské pohlavné bunky sú veľmi veľké a nepohyblivé, mužské pohlavné bunky sú malé a mobilné.

12345678910Ďalej ⇒

Genetický kód - korešpondencia medzi DNA tripletmi a proteínovými aminokyselinami

Potreba kódovať štruktúru proteínov v lineárnej sekvencii nukleotidov mRNA a DNA je daná skutočnosťou, že počas translácie:

• neexistuje žiadna zhoda medzi počtom monomérov v matrici mRNA a produktom - syntetizovaným proteínom;
• neexistuje žiadna štrukturálna podobnosť medzi RNA a proteínovými monomérmi.

Tým sa eliminuje komplementárna interakcia medzi matricou a produktom - princíp, na základe ktorého sa uskutočňuje konštrukcia nových molekúl DNA a RNA počas replikácie a transkripcie.

Z toho je zrejmé, že musí existovať „slovník“, ktorý umožňuje zistiť, ktorá sekvencia nukleotidov mRNA zabezpečuje zaradenie aminokyselín do proteínu v danej sekvencii. Tento „slovník“ sa nazýva genetický, biologický, nukleotidový alebo aminokyselinový kód. Umožňuje šifrovať aminokyseliny, ktoré tvoria proteíny, pomocou špecifickej sekvencie nukleotidov v DNA a mRNA. Vyznačuje sa určitými vlastnosťami.

Trojnásobnosť. Jednou z hlavných otázok pri určovaní vlastností kódu bola otázka počtu nukleotidov, ktoré by mali určovať zaradenie jednej aminokyseliny do proteínu.

Zistilo sa, že kódujúce prvky v šifrovaní aminokyselinovej sekvencie sú skutočne triplety nukleotidov, resp. trojčatá, ktoré boli pomenované „kodóny“.

Význam kodónov.

Bolo možné zistiť, že zo 64 kodónov zahrnutie aminokyselín do syntetizovaného polypeptidového reťazca kóduje 61 tripletov a zvyšné 3 - UAA, UAG, UGA - nekódujú zahrnutie aminokyselín do proteínu a boli pôvodne nazývané nezmyselné alebo nezmyselné kodóny. Neskôr sa však ukázalo, že tieto triplety signalizujú dokončenie translácie, a preto sa začali nazývať terminačné alebo stop kodóny.

Kodóny mRNA a triplety nukleotidov v kódujúcom reťazci DNA so smerom od 5′ do 3′ konca majú rovnakú sekvenciu dusíkatých báz s tým rozdielom, že v DNA namiesto uracilu (U), charakteristického pre mRNA, existuje je tymín (T).

Špecifickosť.

Každý kodón zodpovedá iba jednej špecifickej aminokyseline. V tomto zmysle je genetický kód prísne jednoznačný.

Tabuľka 4-3.

Jednoznačnosť je jednou z vlastností genetického kódu, prejavujúca sa v tom, že...

Hlavné zložky systému syntézy bielkovín

Poznámky: elF( eukaryotické iniciačné faktory) — iniciačné faktory; eEF ( eukaryotické elongačné faktory) — faktory predĺženia; eRF ( eukaryotické uvoľňujúce faktory) sú ukončovacie faktory.

Degenerácia. V mRNA a DNA je 61 tripletov, z ktorých každý kóduje zahrnutie jednej z 20 aminokyselín do proteínu.

Z toho vyplýva, že v informačných molekulách je zahrnutie rovnakej aminokyseliny do proteínu určené niekoľkými kodónmi. Táto vlastnosť biologického kódu sa nazýva degenerácia.

U ľudí sú iba 2 aminokyseliny kódované jedným kodónom - Met a Tri, zatiaľ čo Leu, Ser a Apr - so šiestimi kodónmi a Ala, Val, Gly, Pro, Tre - so štyrmi kodónmi (tabuľka

Redundancia kódovacích sekvencií je najcennejšou vlastnosťou kódu, pretože zvyšuje stabilitu toku informácií voči nepriaznivým vplyvom vonkajšieho a vnútorného prostredia. Pri určovaní povahy aminokyseliny, ktorá sa má zahrnúť do proteínu, nie je tretí nukleotid v kodóne taký dôležitý ako prvé dva. Ako je možné vidieť z tabuľky. 4-4, pre mnohé aminokyseliny neovplyvňuje nahradenie nukleotidu v tretej pozícii kodónu jeho význam.

Linearita záznamu informácií.

Počas translácie sa kodóny mRNA „čítajú“ z pevného východiskového bodu postupne a neprekrývajú sa. Informačný záznam neobsahuje signály označujúce koniec jedného kodónu a začiatok ďalšieho. AUG kodón je iniciačný kodón a číta sa ako na začiatku, tak aj v iných častiach mRNA ako Met. Triplety za ním sa čítajú postupne bez akýchkoľvek medzier až do stop kodónu, v ktorom je dokončená syntéza polypeptidového reťazca.

Všestrannosť.

Donedávna sa verilo, že kód je absolútne univerzálny, t.j. význam kódových slov je rovnaký pre všetky skúmané organizmy: vírusy, baktérie, rastliny, obojživelníky, cicavce vrátane človeka.

Neskôr sa však stala známa jedna výnimka; ukázalo sa, že mitochondriálna mRNA obsahuje 4 triplety, ktoré majú iný význam ako v mRNA jadrového pôvodu. V mitochondriálnej mRNA teda triplet UGA kóduje Tri, AUA kóduje Met a ACA a AGG sa čítajú ako ďalšie stop kodóny.

Kolinearita génu a produktu.

U prokaryotov bola zistená lineárna zhoda medzi sekvenciou kodónov génu a sekvenciou aminokyselín v proteínovom produkte, alebo, ako sa hovorí, existuje kolinearita medzi génom a produktom.

Tabuľka 4-4.

Genetický kód

Poznámky: U - uracil; C - cytozín; A - adenín; G - guanín; *—terminačný kodón.

V eukaryotoch sú sekvencie báz v géne, ktoré sú kolineárne so sekvenciou aminokyselín v proteíne, prerušené nitrónmi.

Preto je v eukaryotických bunkách aminokyselinová sekvencia proteínu kolineárna so sekvenciou exónov v géne alebo zrelej mRNA po post-transkripčnom odstránení intrónov.