Кодоноор илэрхийлэгддэг генетикийн код нь манай гараг дээрх бүх амьд организмд байдаг уургийн бүтцийн талаарх мэдээллийг кодлох систем юм. Үүнийг тайлахад арван жил зарцуулсан боловч шинжлэх ухаан энэ нь оршин тогтнож байгааг бараг зуун жилийн турш ойлгосон. Бүх нийтийн шинж чанар, өвөрмөц байдал, нэг чиглэлтэй байдал, ялангуяа генетикийн кодын доройтол нь биологийн асар их ач холбогдолтой.
Нээлтийн түүх
Удамшлын мэдээллийг кодлох асуудал нь биологийн шинжлэх ухааны гол асуудал байсаар ирсэн. Шинжлэх ухаан генетикийн кодын матрицын бүтцэд аажмаар шилжсэн. ДНХ-ийн давхар мушгиа бүтцийг 1953 онд Ж. Уотсон, Ф. Крик нар нээснээс хойш кодын бүтцийг задлах үе шат эхэлсэн нь байгалийн агуу чанарт итгэх итгэлийг төрүүлсэн юм. Уургийн шугаман бүтэц, ДНХ-ийн ижил бүтэц нь хоёр бичвэрийн захидал харилцаа болох генетикийн код байгааг илтгэж байсан боловч өөр цагаан толгойн үсгээр бичигдсэн байв. Тэгээд хэрэвУургийн цагаан толгойг мэддэг байсан бол ДНХ-ийн шинж тэмдгүүд нь биологичид, физикчид, математикчдын судалгааны сэдэв болсон.
Энэ оньсого тааварыг шийдэх бүх алхамыг тайлбарлах нь утгагүй юм. ДНХ-ийн кодон ба уургийн амин хүчлүүдийн хооронд тодорхой бөгөөд тууштай уялдаа холбоо байгааг баталж, баталгаажуулсан шууд туршилтыг 1964 онд К. Яновски, С. Бреннер нар хийжээ. Дараа нь - эсгүй бүтэц дэх уургийн нийлэгжилтийн техникийг ашиглан in vitro (in vitro) генетикийн кодыг тайлах хугацаа.
Бүрэн тайлагдсан гэдэсний савханцарын кодыг 1966 онд Cold Spring Harbor (АНУ)-д болсон биологичдын симпозиум дээр олон нийтэд танилцуулсан. Дараа нь генетикийн кодын илүүдэл (муухай) илэрсэн. Энэ нь юу гэсэн үг болохыг маш энгийнээр тайлбарлав.
Кодыг тайлах ажил үргэлжилж байна
Удамшлын кодыг тайлах тухай мэдээлэл олж авах нь өнгөрсөн зууны хамгийн чухал үйл явдлуудын нэг болсон. Өнөөдөр шинжлэх ухаан нь молекулын кодчилолын механизм, түүний системийн шинж чанар, генетикийн кодын доройтлын шинж чанарыг илэрхийлдэг хэт олон шинж тэмдгийг гүнзгий судалж байна. Судалгааны тусдаа салбар бол удамшлын материалыг кодлох системийн үүсэл, хувьсал юм. Полинуклеотид (ДНХ) ба полипептид (уураг) хоорондын хамаарлын нотолгоо нь молекул биологийн хөгжилд түлхэц өгсөн. Энэ нь эргээд биотехнологи, биоинженерчлэл, селекц, газар тариалангийн нээлтүүд юм.
Догма ба дүрэм
Молекул биологийн гол сургаал - мэдээллийг ДНХ-ээс мэдээлэл рүү шилжүүлдэгРНХ, дараа нь түүнээс уураг руу ордог. Эсрэг чиглэлд РНХ-ээс ДНХ-д, РНХ-ээс өөр РНХ-д дамжих боломжтой.
Гэхдээ матриц буюу суурь нь үргэлж ДНХ байдаг. Мэдээлэл дамжуулах бусад бүх үндсэн шинж чанарууд нь дамжуулалтын матрицын мөн чанарын тусгал юм. Тухайлбал, удамшлын мэдээллийн нөхөн үржихүйн бүтэц болох бусад молекулуудын матриц дээр нийлэгжүүлэн шилжүүлэх.
Генетик код
Уургийн молекулын бүтцийн шугаман кодчилол нь зөвхөн 4 (адеин, гуанин, цитозин, тимин (урацил)) байдаг нуклеотидын нэмэлт кодон (гурвалсан) ашиглан хийгддэг бөгөөд энэ нь аяндаа үүсэхэд хүргэдэг. өөр нуклеотидын гинжин хэлхээний. Нуклеотидын ижил тоо, химийн нэмэлт байдал нь ийм синтезийн гол нөхцөл юм. Гэхдээ уургийн молекул үүсэх үед мономеруудын тоо хэмжээ, чанарын хооронд ямар ч хамаарал байдаггүй (ДНХ нуклеотидууд нь уургийн амин хүчлүүд юм). Энэ бол байгалийн удамшлын код буюу уураг дахь амин хүчлүүдийн нуклеотидын (кодон) дарааллыг бүртгэх систем юм.
Генетик код нь хэд хэдэн шинж чанартай:
- Гурвалсан.
- Өвөрмөц байдал.
- Зориулалт.
- Давхдалгүй.
- Генетик кодын илүүдэл (муухайрал).
- Олон талт байдал.
Биологийн ач холбогдлыг онцолж товч тайлбар өгье.
Гурвалсан байдал, тасралтгүй байдал, гэрлэн дохио
61 амин хүчил тус бүр нь нэг семантик гурвалсан (гурвалсан) нуклеотидтай тохирдог. Гурван гурвалсан нь амин хүчлийн талаарх мэдээллийг агуулдаггүй бөгөөд зогсолтын кодонууд юм. Гинжин дэх нуклеотид бүр нь гурвалсан нэг хэсэг бөгөөд дангаараа байдаггүй. Нэг уургийг хариуцдаг нуклеотидын гинжин хэлхээний төгсгөл ба эхэнд зогсоох кодонууд байдаг. Тэд орчуулгыг эхлүүлдэг эсвэл зогсоодог (уургийн молекулын синтез).
Тодорхой, давхардалгүй, нэг чиглэлтэй
Кодон (гурвалсан) бүр зөвхөн нэг амин хүчлийг кодлодог. Гурвалсан бүр нь хөрш зэргэлдээхээсээ хамааралгүй бөгөөд давхцдаггүй. Нэг нуклеотид нь гинжин хэлхээнд зөвхөн нэг триплетт багтах боломжтой. Уургийн нийлэгжилт үргэлж зөвхөн нэг чиглэлд явагддаг бөгөөд үүнийг зогсоох кодонууд зохицуулдаг.
Генетик кодын илүүдэл
Нуклеотидын гурвалсан бүр нэг амин хүчлийг кодлодог. Нийт 64 нуклеотид байдгаас 61 нь амин хүчлийг (мэдрэхүйн кодон) кодлодог ба гурав нь ямар ч утгагүй, өөрөөр хэлбэл амин хүчлийг (зогсоох кодон) кодлодоггүй. Удамшлын кодын илүүдэл (муухайрал) нь гурвалсан болгонд радикал (амин хүчлийг солиход хүргэдэг) ба консерватив (амин хүчлийн ангиллыг өөрчлөхгүй) орлуулах боломжтой байдагт оршино. Гурвалсан хэлбэрээр (1, 2, 3-р байрлал) 9 орлуулалт хийх боломжтой бол нуклеотид бүрийг 4 - 1=3 өөр сонголтоор сольж болох юм бол нуклеотид орлуулах боломжит хувилбаруудын нийт тоо 61 болно гэдгийг тооцоолоход хялбар байдаг. x 9=549.
Удамшлын кодын доройтол нь 549 хувилбар нь өмнөхөөсөө хамаагүй их байгаагаар илэрдэг.21 амин хүчлийн талаарх мэдээллийг кодлоход шаардлагатай. Үүний зэрэгцээ 549 хувилбараас 23 орлуулалт нь зогсоох кодон үүсэхэд хүргэнэ, 134 + 230 орлуулалт нь консерватив, 162 орлуулалт нь радикал байна.
Муухайрах, гадуурхах дүрэм
Хэрэв хоёр кодон нь хоёр ижил анхны нуклеотидтэй бол бусад нь ижил ангиллын нуклеотидууд (пурин эсвэл пиримидин) байвал тэдгээр нь ижил амин хүчлийн талаарх мэдээллийг агуулна. Энэ бол удамшлын кодын доройтол эсвэл илүүдэлтэй байх дүрэм юм. Хоёр үл хамаарах зүйл - AUA болон UGA - эхнийх нь метиониныг кодлодог, гэхдээ энэ нь изолейцин байх ёстой, хоёр дахь нь зогсоох кодон боловч триптофаныг кодлох ёстой.
Муухайрал ба түгээмэл байдлын утга учир
Генетик кодын энэ хоёр шинж чанар нь биологийн хамгийн чухал ач холбогдолтой юм. Дээр дурдсан бүх шинж чанарууд нь манай гараг дээрх бүх төрлийн амьд организмын удамшлын мэдээллийн онцлог юм.
Удамшлын кодын доройтол нь нэг амин хүчлийн код олон дахин давтагдахтай адил дасан зохицох чадвартай байдаг. Нэмж дурдахад энэ нь кодон дахь гурав дахь нуклеотидын ач холбогдол (муухай) буурсан гэсэн үг юм. Энэ сонголт нь ДНХ-ийн мутацийн гэмтлийг багасгадаг бөгөөд энэ нь уургийн бүтцийг ноцтой зөрчихөд хүргэдэг. Энэ бол гарагийн амьд организмын хамгаалалтын механизм юм.
