Nó không phải là một đặc tính của mã di truyền. Mã di truyền là gì: thông tin chung

29.09.2019

Nucleotide DNA và RNA Purin: adenine, guanine Pyrimidine: cytosine, thymine (uracil)	codon- Bộ ba nuclêôtit mã hóa một loại axit amin.
tab. 1. Axit amin thường có trong protein
Tên	Viết tắt
1. Alanine	ôi
2. Arginine	Arg
3. Măng tây	Asn
4. Axit aspartic	Asp
5. Cysteine	Cys
6. Axit glutamic	keo
7. Glutamine	Gln
8. Glyxin	Gly
9. Histidin	Của anh ấy
10. Isoleucine	Ile
11. Leucine	Lê
12. Lysin	lys
13. Methionin	Đã gặp
14. Phenylalanin	phe
15. Proline	chuyên nghiệp
16. Loạt phim	Ser
17. Threonine	thứ ba
18. Tryptophan	Trp
19. Tyrosin	Tyr
20. Valin	Val

Mã di truyền hay còn gọi là mã axit amin là hệ thống ghi lại thông tin về trình tự axit amin trong protein bằng cách sử dụng trình tự các gốc nucleotide trong ADN chứa một trong 4 bazơ nitơ: adenine (A), guanine (G). ), cytosine (C) và thymine (T). Tuy nhiên, do chuỗi xoắn DNA sợi đôi không tham gia trực tiếp vào quá trình tổng hợp protein được mã hóa bởi một trong các chuỗi này (tức là RNA), nên mã được viết bằng ngôn ngữ RNA, thay vào đó chứa uracil (U) của thymin. Vì lý do tương tự, người ta thường nói rằng mã là một chuỗi các nucleotide chứ không phải các cặp nucleotide.

Mã di truyền được thể hiện bằng một số từ mã nhất định, được gọi là codon.

Từ mã đầu tiên được Nirenberg và Mattei giải mã vào năm 1961. Họ thu được dịch chiết từ E. coli có chứa ribosome và các yếu tố cần thiết khác cho quá trình tổng hợp protein. Kết quả là tạo ra một hệ thống không có tế bào để tổng hợp protein, có thể lắp ráp protein từ axit amin nếu mRNA cần thiết được thêm vào môi trường. Bằng cách thêm RNA tổng hợp chỉ bao gồm uracils vào môi trường, họ phát hiện ra rằng một loại protein được hình thành chỉ bao gồm phenylalanine (polyphenylalanine). Do đó, người ta đã xác định rằng bộ ba nucleotide UUU (codon) tương ứng với phenylalanine. Trong 5-6 năm tiếp theo, tất cả các codon của mã di truyền đã được xác định.

Mã di truyền là một loại từ điển dịch văn bản được viết bằng 4 nucleotide thành văn bản protein được viết bằng 20 axit amin. Các axit amin còn lại được tìm thấy trong protein là sự biến đổi của một trong 20 axit amin.

Tính chất của mã di truyền

Mã di truyền có những đặc điểm sau.

Bộ ba- Mỗi axit amin tương ứng với một bộ ba nucleotit. Dễ dàng tính được có 4 3 = 64 codon. Trong số này, 61 là ngữ nghĩa và 3 là vô nghĩa (kết thúc, dừng codon).
Tính liên tục(không có dấu phân cách giữa các nucleotide) - không có dấu chấm câu xâm nhập;
Trong một gen, mỗi nucleotide là một phần của một codon quan trọng. Năm 1961 Seymour Benzer và Francis Crick đã chứng minh bằng thực nghiệm bản chất bộ ba của mã và tính liên tục (tính cô đọng) của nó [trình diễn]

Bản chất của thí nghiệm: đột biến “+” - chèn một nucleotide. Đột biến "-" - mất một nucleotide.
Một đột biến đơn ("+" hoặc "-") ở đầu gen hoặc đột biến kép ("+" hoặc "-") sẽ làm hỏng toàn bộ gen.
Đột biến bộ ba ("+" hoặc "-") ở đầu gen chỉ làm hỏng một phần gen.
Đột biến bốn lần “+” hoặc “-” lại làm hỏng toàn bộ gen.
Thí nghiệm được thực hiện trên hai gen của phage liền kề và cho thấy
1. mã là bộ ba và không có dấu chấm câu bên trong gen
2. có dấu chấm câu giữa các gen
Sự hiện diện của dấu chấm câu xen kẽ- sự hiện diện giữa các bộ ba codon khởi đầu (chúng bắt đầu quá trình sinh tổng hợp protein) và các codon kết thúc (biểu thị sự kết thúc của quá trình sinh tổng hợp protein);
Thông thường, codon AUG, mã đầu tiên sau chuỗi dẫn đầu, cũng thuộc về dấu chấm câu. Nó hoạt động như một chữ in hoa. Ở vị trí này nó mã hóa formylmethionine (ở sinh vật nhân sơ).
Ở cuối mỗi gen mã hóa một polypeptide có ít nhất một trong 3 codon dừng hoặc tín hiệu dừng: UAA, UAG, UGA. Họ chấm dứt việc phát sóng.
Tính đồng tuyến- sự tương ứng của trình tự tuyến tính của codon của mRNA và axit amin trong protein.
Tính đặc hiệu- Mỗi axit amin chỉ tương ứng với một số codon nhất định không thể dùng cho axit amin khác.
Tính đơn hướng- codon được đọc theo một hướng - từ nucleotide đầu tiên đến các nucleotide tiếp theo
Suy thoái hoặc dư thừa, - một axit amin có thể được mã hóa bởi một số bộ ba (axit amin - 20, bộ ba có thể có - 64, 61 trong số đó là ngữ nghĩa, tức là trung bình, mỗi axit amin tương ứng với khoảng 3 codon); ngoại lệ là methionine (Met) và tryptophan (Trp).
Nguyên nhân dẫn đến tính thoái hóa của mã là do tải ngữ nghĩa chính được đảm nhận bởi hai nucleotide đầu tiên trong bộ ba, còn nucleotit thứ ba không quá quan trọng. Từ đây quy luật thoái hóa mã : Nếu hai codon có hai nucleotide đầu tiên giống nhau và nucleotide thứ ba của chúng thuộc cùng một lớp (purine hoặc pyrimidine) thì chúng mã hóa cho cùng một axit amin.
Tuy nhiên, có hai trường hợp ngoại lệ đối với quy tắc lý tưởng này. Đây là codon AUA, không tương ứng với isoleucine mà tương ứng với methionine, và codon UGA, là codon dừng, trong khi nó phải tương ứng với tryptophan. Tính thoái hóa của mã rõ ràng có ý nghĩa thích ứng.

Tính linh hoạt- Tất cả các đặc tính trên của mã di truyền là đặc trưng của mọi sinh vật sống.

codon	Mã phổ quát	Mã ty thể
codon	Mã phổ quát	Động vật có xương sống	Động vật không xương sống	Men	Thực vật
U.G.A.	DỪNG LẠI	Trp	Trp	Trp	DỪNG LẠI
AUA	Ile	Đã gặp	Đã gặp	Đã gặp	Ile
CUA	Lê	Lê	Lê	thứ ba	Lê
A.G.A.	Arg	DỪNG LẠI	Ser	Arg	Arg
AGG	Arg	DỪNG LẠI	Ser	Arg	Arg

TRONG gần đây nguyên tắc về tính phổ quát của mã đã bị lung lay do phát hiện của Berrell vào năm 1979 về mã lý tưởng của ty thể con người, trong đó quy luật thoái hóa mã được thỏa mãn. Trong mã ty thể, codon UGA tương ứng với tryptophan và AUA tương ứng với methionine, theo yêu cầu của quy tắc thoái hóa mã.

Có lẽ khi bắt đầu quá trình tiến hóa, tất cả các sinh vật đơn giản đều có cùng mã với ty thể, và sau đó nó trải qua những sai lệch nhỏ.

Không chồng chéo- mỗi bộ ba của văn bản di truyền độc lập với nhau, một nucleotide chỉ có trong một bộ ba; Trong hình. cho thấy sự khác biệt giữa mã chồng chéo và mã không chồng chéo.
Năm 1976 DNA của phage φX174 đã được giải trình tự. Nó có DNA vòng đơn chuỗi bao gồm 5375 nucleotide. Phage được biết là mã hóa 9 protein. Đối với 6 người trong số họ, các gen lần lượt được xác định.
Hóa ra là có sự chồng chéo. Gene E nằm hoàn toàn bên trong gen D. Codon khởi đầu của nó xuất hiện do sự dịch chuyển khung của một nucleotide.
Gene J bắt đầu ở nơi gen D kết thúc. Codon khởi đầu của gen J trùng với codon dừng của gen D do sự dịch chuyển hai nucleotide. Cấu trúc này được gọi là “sự dịch chuyển khung đọc” bởi một số nucleotide chứ không phải bội số của ba. Cho đến nay, sự chồng chéo chỉ được thể hiện ở một vài phage. Chống ồn
- tỷ lệ giữa số lần thay thế bảo thủ với số lần thay thế triệt để.
Vì cùng một axit amin có thể được mã hóa bởi các bộ ba khác nhau nên một số thay thế trong bộ ba không dẫn đến sự thay đổi axit amin được mã hóa (ví dụ UUU -> UUC để lại phenylalanine). Một số chất thay thế làm thay đổi một axit amin này thành một loại axit amin khác cùng loại (không phân cực, cực, bazơ, axit), những chất thay thế khác cũng làm thay đổi loại axit amin.
Trong mỗi bộ ba, có thể thực hiện 9 lần thay thế đơn, tức là Có ba cách để chọn vị trí cần thay đổi (thứ 1 hoặc thứ 2 hoặc thứ 3) và chữ cái đã chọn (nucleotide) có thể được thay đổi thành 4-1=3 chữ cái khác (nucleotide). Tổng số lượng sự thay thế có thể nucleotide - 61 x 9 = 549.
Bằng cách tính toán trực tiếp bằng bảng mã di truyền, bạn có thể xác minh rằng: 23 sự thay thế nucleotide dẫn đến sự xuất hiện của codon - điểm kết thúc dịch mã.

1) Không có 20 axit amin chính tắc mà chỉ có 19. Chúng ta có thể gọi axit amin là chất chứa đồng thời nhóm amin -NH 2 và nhóm cacboxyl - COOH. Thực tế là monome protein - proline - không phải là một axit amin, vì nó chứa nhóm imino thay vì nhóm amino, do đó gọi proline là axit imino sẽ đúng hơn. Tuy nhiên, trong tương lai, trong tất cả các bài viết về HA, để thuận tiện, tôi sẽ viết khoảng 20 axit amin, hàm ý sắc thái cụ thể. Cấu trúc axit amin được thể hiện trong hình. 1.

Cơm. 1. Cấu trúc của axit amin chính tắc. Axit amin có các phần không đổi, được biểu thị bằng màu đen trong hình và các phần biến đổi (hoặc gốc), được biểu thị bằng màu đỏ.

2) Sự tương ứng của axit amin với codon không phải lúc nào cũng rõ ràng. Đối với vi phạm các trường hợp rõ ràng, xem bên dưới.

Sự xuất hiện của GC đồng nghĩa với sự xuất hiện của quá trình tổng hợp protein được mã hóa. Sự kiện này là một trong những sự kiện quan trọng cho sự hình thành tiến hóa của các sinh vật sống đầu tiên.

Cấu trúc của HA được trình bày dưới dạng vòng tròn trong Hình 2. 2.

Cơm. 2. Mã di truyền trong một hình tròn. Vòng tròn bên trong là chữ cái đầu tiên của codon, thứ hai vòng tròn - chữ cái thứ hai của codon, vòng tròn thứ ba - chữ cái thứ ba của codon, vòng tròn thứ tư - ký hiệu các axit amin trong chữ viết tắt ba chữ cái; P - axit amin phân cực, NP - axit amin không phân cực. Để rõ ràng về tính đối xứng, thứ tự ký hiệu được chọn là quan trọng U - C - A - G .

Vì vậy, hãy bắt đầu mô tả các tính chất chính của HA.

1. Bộ ba. Mỗi axit amin được mã hóa bởi một chuỗi gồm ba nucleotide.

2. Sự hiện diện của dấu chấm câu giữa các thế hệ. Dấu chấm câu liên gen bao gồm các chuỗi axit nucleic, nơi chương trình phát sóng bắt đầu hoặc kết thúc.

Bản dịch không thể bắt đầu từ bất kỳ codon nào mà chỉ từ một codon được xác định nghiêm ngặt - bắt đầu. Codon khởi đầu bao gồm bộ ba AUG, từ đó quá trình dịch mã bắt đầu. Trong trường hợp này, bộ ba này mã hóa methionine hoặc một axit amin khác - formylmethionine (ở sinh vật nhân sơ), chỉ có thể được đưa vào khi bắt đầu tổng hợp protein. Ở cuối mỗi gen mã hóa một polypeptide có ít nhất một trong 3 dừng codon, hoặc đèn phanh: UAA, UAG, UGA. Chúng chấm dứt quá trình dịch mã (cái gọi là quá trình tổng hợp protein trên ribosome).

3. Sự nhỏ gọn hoặc không có dấu chấm câu nội sinh. Trong một gen, mỗi nucleotide là một phần của một codon quan trọng.

4. Không chồng chéo. Các codon không trùng lặp với nhau; mỗi codon có bộ nucleotide được sắp xếp riêng, không trùng lặp với các bộ codon lân cận tương tự.

5. Sự thoái hóa. Sự tương ứng ngược theo hướng axit amin với codon là không rõ ràng. Tính chất này được gọi là thoái hóa. Loạt là tập hợp các codon mã hóa cho một axit amin hay nói cách khác là một nhóm codon tương đương. Hãy nghĩ về một codon là XYZ. Nếu XY chỉ định “giác quan” (tức là một axit amin), thì codon được gọi là mạnh. Nếu để xác định ý nghĩa của một codon, cần phải có một Z nhất định thì codon đó được gọi là yếu đuối.

Tính thoái hóa của mã có liên quan chặt chẽ đến sự mơ hồ của việc ghép cặp codon-anticodon (anticodon có nghĩa là một chuỗi gồm ba nucleotide trên tRNA, có thể ghép cặp bổ sung với một codon trên RNA thông tin (xem hai bài viết để biết thêm chi tiết về vấn đề này: Cơ chế phân tử đảm bảo tính thoái hóa mã Và Quy tắc Lagerquist. Sự biện minh về mặt hóa lý đối với sự đối xứng và quan hệ của Rumer). Một anticodon trên tRNA có thể nhận ra một đến ba codon trên mRNA.

6.Sự rõ ràng. Mỗi bộ ba chỉ mã hóa một axit amin hoặc là đầu dịch mã.

Có ba trường hợp ngoại lệ được biết đến.

Đầu tiên. Ở sinh vật nhân sơ, ở vị trí đầu tiên (chữ in hoa), nó mã hóa formylmethionine và ở bất kỳ vị trí nào khác - methionine. Ở phần đầu của gen, formylmethionine được mã hóa bởi cả codon methionine AUG thông thường và cả codon valine GUG hoặc leucine UUG, trong gen mã hóa valine và leucine tương ứng.

Trong nhiều protein, formylmethionine bị phân cắt hoặc nhóm formyl bị loại bỏ, dẫn đến formylmethionine được chuyển thành methionine thông thường.

Thứ hai. Năm 1986, một số nhóm nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng codon dừng UGA trên mRNA có thể mã hóa selenocysteine (xem Hình 3), với điều kiện là theo sau nó là một trình tự nucleotide đặc biệt.

Cơm. 3. Cấu trúc của axit amin thứ 21 - selenocystein.

bạn E. coli(đây là tên Latin của Escherichia coli) selenocysteyl-tRNA trong quá trình dịch mã nhận ra codon UGA trong mRNA, nhưng chỉ trong một bối cảnh nhất định: để nhận biết codon UGA là có ý nghĩa, một chuỗi gồm 45 nucleotide có chiều dài nằm sau codon UGA là quan trọng.

Ví dụ được xem xét cho thấy rằng, nếu cần thiết, một sinh vật sống có thể thay đổi ý nghĩa của mã di truyền tiêu chuẩn. Trong trường hợp này, thông tin di truyền chứa trong gen được mã hóa theo cách phức tạp hơn. Ý nghĩa của codon được xác định trong bối cảnh trình tự nucleotide mở rộng cụ thể và với sự tham gia của một số yếu tố protein có tính đặc hiệu cao. Điều quan trọng là selenocysteine tRNA đã được tìm thấy ở đại diện của cả ba nhánh sự sống (vi khuẩn cổ, vi khuẩn eubacteria và sinh vật nhân chuẩn), điều này cho thấy nguồn gốc cổ xưa của quá trình tổng hợp selenocysteine và sự hiện diện có thể có của nó trong tổ tiên chung phổ quát cuối cùng (sẽ sẽ được thảo luận ở các bài viết khác). Rất có thể, selenocysteine được tìm thấy trong tất cả các sinh vật sống mà không có ngoại lệ. Nhưng trong bất kỳ sinh vật nào, selenocysteine được tìm thấy không quá hàng chục loại protein. Nó là một phần của trung tâm hoạt động enzyme, trong một số chất tương đồng trong đó cysteine thông thường có thể hoạt động ở vị trí tương tự.

Cho đến gần đây, người ta tin rằng codon UGA có thể được đọc là selenocysteine hoặc thiết bị đầu cuối, nhưng gần đây người ta đã chứng minh rằng ở ciliate Euplotes Codon UGA mã hóa cysteine hoặc selenocysteine. Cm. Mã di truyền cho phép có sự khác biệt"

Ngoại lệ thứ ba. Ở một số sinh vật nhân sơ (5 loài vi khuẩn cổ và một loài eubacteria - thông tin trên Wikipedia rất lỗi thời) axit đặc biệt- pyrrolysine (Hình 4). Nó được mã hóa bởi bộ ba UAG, trong mã chính tắc đóng vai trò là bộ kết thúc dịch thuật. Người ta cho rằng trong trường hợp này, tương tự như trường hợp mã hóa selenocysteine, việc đọc UAG dưới dạng codon pyrrolysine xảy ra do cấu trúc đặc biệt trên mRNA. Pyrrolysine tRNA chứa CTA anticodon và được aminoacyl hóa bởi ARSase loại 2 (để phân loại ARSase, hãy xem bài viết “Codase giúp hiểu cách thức 162 sự thay thế dẫn đến sự thay đổi về loại axit amin, tức là là cực đoan. ").

UAG hiếm khi được sử dụng làm codon dừng và khi nó được sử dụng, nó thường được theo sau bởi một codon dừng khác.

Cơm. 4. Cấu trúc axit amin thứ 22 của pyrrolysine.

7. Tính linh hoạt. Sau khi việc giải mã Bộ luật Dân sự được hoàn thành vào giữa những năm 60 của thế kỷ trước, trong một thời gian dài người ta tin rằng mã này giống nhau ở tất cả các sinh vật, điều này cho thấy sự thống nhất về nguồn gốc của mọi sự sống trên Trái đất.

Chúng ta hãy cố gắng hiểu tại sao Bộ luật Dân sự lại có tính phổ quát. Thực tế là nếu ít nhất một quy tắc mã hóa thay đổi trong cơ thể, điều này sẽ dẫn đến sự thay đổi cấu trúc của một phần quan trọng của protein. Sự thay đổi như vậy sẽ quá mạnh mẽ và do đó hầu như luôn gây chết người, vì sự thay đổi về ý nghĩa của chỉ một codon có thể ảnh hưởng đến trung bình 1/64 tất cả các chuỗi axit amin.

Điều này dẫn đến một ý tưởng rất quan trọng: GC hầu như không thay đổi kể từ khi hình thành hơn 3,5 tỷ năm trước. Điều này có nghĩa là cấu trúc của nó mang dấu vết về nguồn gốc của nó và việc phân tích cấu trúc này có thể giúp hiểu chính xác GC có thể phát sinh như thế nào.

Trên thực tế, HA có thể hơi khác nhau ở vi khuẩn, ty thể, mã nhân của một số loài ớt và nấm men. Hiện tại có ít nhất 17 mã di truyền khác với mã chính tắc từ 1-5 codon. Tổng cộng, 18 mã được sử dụng trong tất cả các biến thể đã biết về độ lệch so với GC phổ quát. sự thay thế khác nhauý nghĩa của codon a. Những sai lệch lớn nhất so với mã tiêu chuẩn được biết đến ở ty thể - 10. Đáng chú ý là ty thể của động vật có xương sống, giun dẹp, da gai, được mã hóa bằng các mã khác nhau, và nấm mốc, động vật nguyên sinh và động vật có ruột - bằng một.

Sự gần gũi về mặt tiến hóa của các loài không đảm bảo rằng chúng có các GC tương tự nhau. Mã di truyền có thể khác nhau ngay cả giữa các loại khác nhau mycoplasmas (một số loài có mã chính tắc, trong khi những loài khác có mã khác). Tình trạng tương tự cũng được quan sát thấy đối với nấm men.

Điều quan trọng cần lưu ý là ty thể là hậu duệ của các sinh vật cộng sinh đã thích nghi để sống bên trong tế bào. Chúng có bộ gen giảm đi rất nhiều; một số gen đã di chuyển đến nhân tế bào. Vì vậy, những thay đổi về HA ở họ không còn quá ấn tượng nữa.

Các ngoại lệ được phát hiện sau này được đặc biệt quan tâm theo quan điểm tiến hóa, vì chúng có thể giúp làm sáng tỏ các cơ chế tiến hóa mã.

Bảng 1.

Mã ty thể ở các sinh vật khác nhau.

codon	Mã phổ quát	Mã ty thể
codon	Mã phổ quát	Động vật có xương sống	Động vật không xương sống	Men	Thực vật
U.G.A.	DỪNG LẠI	Trp	Trp	Trp	DỪNG LẠI
AUA	Ile	Đã gặp	Đã gặp	Đã gặp	Ile
CUA	Lê	Lê	Lê	thứ ba	Lê
A.G.A.	Arg	DỪNG LẠI	Ser	Arg	Arg
AGG	Arg	DỪNG LẠI	Ser	Arg	Arg

Ba cơ chế thay đổi axit amin được mã hóa bởi mã.

Đầu tiên là khi một codon nhất định không được một số sinh vật sử dụng (hoặc gần như không được sử dụng) do sự xuất hiện không đồng đều của một số nucleotide (thành phần GC) hoặc sự kết hợp của các nucleotide. Kết quả là, một codon như vậy có thể biến mất hoàn toàn khỏi việc sử dụng (ví dụ do mất tRNA tương ứng) và sau đó có thể được sử dụng để mã hóa một axit amin khác mà không gây tổn hại đáng kể cho cơ thể. Cơ chế này có thể là nguyên nhân dẫn đến sự xuất hiện của một số phương ngữ mã trong ty thể.

Thứ hai là sự chuyển đổi codon dừng thành ý nghĩa của trứng. Trong trường hợp này, một số protein được dịch có thể có phần bổ sung. Tuy nhiên, tình hình được cứu vãn một phần bởi thực tế là nhiều gen thường kết thúc bằng không phải một mà là hai codon dừng, vì có thể xảy ra lỗi dịch mã, trong đó codon dừng được đọc là axit amin.

Thứ ba là khả năng đọc mơ hồ của một số codon nhất định, như trường hợp ở một số loại nấm.

8 . Kết nối. Các nhóm codon tương đương (nghĩa là các codon mã hóa cho cùng một axit amin) được gọi là nối tiếp. GC chứa 21 chuỗi, bao gồm cả codon dừng. Sau đây, để xác định, bất kỳ nhóm codon nào cũng sẽ được gọi là liên lạc, nếu từ mỗi codon của nhóm này, bạn có thể đi đến tất cả các codon khác của cùng nhóm bằng cách thay thế nucleotide liên tiếp. Trong số 21 chuỗi, 18 chuỗi được kết nối với nhau. 2 chuỗi mỗi chuỗi chứa một codon và chỉ có 1 chuỗi dành cho serine axit amin không được kết nối và chia thành hai chuỗi con được kết nối.

Cơm. 5. Đồ thị kết nối của một số dãy mã. a - chuỗi valine được kết nối; b - chuỗi leucine được kết nối; Chuỗi serine không mạch lạc và chia thành hai chuỗi con được kết nối. Hình ảnh được lấy từ bài viết của V.A. Ratner" Mã di truyền giống như một hệ thống."

Thuộc tính kết nối có thể được giải thích là do trong quá trình hình thành, GC đã thu được các codon mới, khác biệt tối thiểu so với các codon đã được sử dụng.

9. Đều đặn Tính chất của axit amin dựa trên rễ của bộ ba. Tất cả các axit amin được mã hóa bởi bộ ba của gốc U đều không phân cực, không có đặc tính và kích thước cực đoan và có các gốc béo. Tất cả các bộ ba có gốc C đều có bazơ mạnh và số axit amin mà chúng mã hóa tương đối nhỏ. Tất cả các bộ ba có gốc A đều có bazơ yếu và mã hóa các axit amin phân cực có kích thước không nhỏ. Các codon có gốc G được đặc trưng bởi các biến thể cực đoan và dị thường của chuỗi và chuỗi axit amin. Chúng mã hóa axit amin nhỏ nhất (glycine), dài nhất và phẳng nhất (tryptophan), dài nhất và ghê rợn nhất (arginine), phản ứng mạnh nhất (cysteine) và tạo thành một phân nhóm dị thường cho serine.

10. Sự tắc nghẽn. Bộ luật Dân sự Phổ quát là một bộ luật “khối”. Điều này có nghĩa là các axit amin có đặc tính hóa lý tương tự được mã hóa bởi các codon khác nhau bởi một bazơ. Bản chất khối của mã được thể hiện rõ ràng trong hình dưới đây.

Cơm. 6. Cấu trúc khối của Bộ luật dân sự. Axit amin có nhóm alkyl được biểu thị bằng màu trắng.

Cơm. 7. Màu sắc thể hiện tính chất lý hóa của axit amin, dựa trên các giá trị mô tả trong sáchStyer "Hóa sinh". Bên trái là tính kỵ nước. Bên phải là khả năng hình thành chuỗi xoắn alpha trong protein. Màu đỏ, vàng và xanh biểu thị các axit amin có tính kỵ nước cao, trung bình và thấp (trái) hoặc mức độ tương ứng về khả năng hình thành chuỗi xoắn alpha (phải).

Tính chất khối và tính đều đặn cũng có thể được giải thích bởi thực tế là trong quá trình hình thành GC đã thu được các codon mới, khác biệt tối thiểu so với các codon đã được sử dụng.

Các codon có cùng bazơ đầu tiên (tiền tố codon) mã hóa các axit amin có con đường sinh tổng hợp tương tự. Các codon của axit amin thuộc họ shikimate, pyruvate, aspartate và glutamate có tiền tố lần lượt là U, G, A và C. Về con đường sinh tổng hợp axit amin cổ xưa và mối liên hệ của nó với các đặc tính của mật mã hiện đại, xem phần "Cặp đôi cổ đại". 162 sự thay thế dẫn đến sự thay đổi về loại axit amin, tức là là cực đoan.được xác định trước bởi các con đường tổng hợp axit amin." Dựa trên những dữ liệu này, một số nhà nghiên cứu kết luận rằng sự hình thành mã bị ảnh hưởng rất lớn bởi mối quan hệ sinh tổng hợp giữa các axit amin. Tuy nhiên, sự giống nhau của các con đường sinh tổng hợp hoàn toàn không có nghĩa là giống nhau về tính chất lý hóa.

11. Khả năng miễn dịch tiếng ồn. Trong rất cái nhìn tổng quát Khả năng chống ồn của HA có nghĩa là trong trường hợp xảy ra đột biến điểm ngẫu nhiên và lỗi dịch mã, tính chất lý hóa của axit amin không thay đổi nhiều.

Việc thay thế một nucleotide trong bộ ba trong hầu hết các trường hợp không dẫn đến thay đổi axit amin được mã hóa hoặc dẫn đến thay đổi thành axit amin có cùng độ phân cực.

Một trong những cơ chế đảm bảo khả năng chống ồn của GC là tính thoái hóa của nó. Độ thoái hóa trung bình bằng số tín hiệu được mã hóa/tổng số codon, trong đó tín hiệu được mã hóa bao gồm 20 axit amin và dấu kết thúc dịch mã. Độ thoái hóa trung bình của tất cả các axit amin và dấu kết thúc là ba codon cho mỗi tín hiệu được mã hóa.

Để định lượng khả năng chống ồn, chúng tôi đưa ra hai khái niệm. Đột biến thay thế nucleotide không dẫn đến thay đổi loại axit amin được mã hóa được gọi là thận trọng.Đột biến thay thế nucleotide dẫn đến thay đổi loại axit amin được mã hóa được gọi là cấp tiến .

Mỗi bộ ba cho phép 9 lần thay thế duy nhất. Tổng cộng có 61 bộ ba mã hóa axit amin. Do đó, số lượng nucleotide có thể thay thế cho tất cả các codon là.

61 x 9 = 549. Trong đó:

Sự thay thế 23 nucleotide dẫn đến codon dừng.

134 sự thay thế không làm thay đổi axit amin được mã hóa.
230 sự thay thế không làm thay đổi loại axit amin được mã hóa.
162 sự thay thế dẫn đến sự thay đổi về loại axit amin, tức là là cực đoan.
Trong số 183 sự thay thế của nucleotide thứ 3, 7 sự thay thế dẫn đến sự xuất hiện của các đầu cuối dịch mã và 176 sự thay thế là bảo toàn.
Trong số 183 sự thay thế của nucleotide thứ nhất, 9 sự thay thế dẫn đến sự xuất hiện của các đầu tận cùng, 114 là bảo thủ và 60 là triệt để.
Trong số 183 sự thay thế của nucleotide thứ 2, 7 sự thay thế dẫn đến sự xuất hiện của các đầu tận cùng, 74 sự thay thế bảo thủ, 102 sự thay thế triệt để.

Dựa trên những tính toán này, chúng tôi nhận được định lượng Khả năng miễn nhiễm nhiễu của mã, là tỷ lệ giữa số lần thay thế thận trọng với số lần thay thế triệt để. Nó bằng 364/162=2,25

Khi đánh giá thực tế sự đóng góp của tính thoái hóa đối với khả năng miễn dịch tiếng ồn, cần tính đến tần suất xuất hiện của các axit amin trong protein, tần suất này khác nhau ở các loài khác nhau.

Lý do cho khả năng miễn dịch tiếng ồn của mã là gì? Hầu hết các nhà nghiên cứu tin rằng đặc tính này là kết quả của việc lựa chọn các GC thay thế.

Stephen Freeland và Lawrence Hurst đã tạo ra những mã như vậy một cách ngẫu nhiên và phát hiện ra rằng chỉ có một trong một trăm mã thay thế có khả năng chống ồn không kém mã phổ quát.
Thậm chí nhiều hơn sự thật thú vịđược phát hiện khi các nhà nghiên cứu này đưa ra một ràng buộc bổ sung để giải thích các xu hướng trong thế giới thực về các kiểu đột biến DNA và lỗi dịch mã. Trong những điều kiện như vậy, CHỈ CÓ MỘT MÃ TRONG MỘT TRIỆU MÃ CÓ THỂ tốt hơn mã chuẩn.
Sức sống chưa từng có này của mã di truyền có thể được giải thích dễ dàng nhất bởi thực tế là nó được hình thành do chọn lọc tự nhiên. Có lẽ đã từng có rất nhiều mật mã trong thế giới sinh học, mỗi mật mã đều có độ nhạy cảm với sai sót riêng. Sinh vật đối phó tốt hơn với chúng có cơ hội sống sót cao hơn và mã kinh điển chỉ đơn giản là chiến thắng trong cuộc đấu tranh sinh tồn. Giả định này có vẻ khá thực tế - xét cho cùng, chúng ta biết rằng các mã thay thế thực sự tồn tại. Để biết thêm thông tin về khả năng chống ồn, hãy xem Tiến hóa được mã hóa (S. Freeland, L. Hirst “Tiến hóa được mã hóa”. // Trong thế giới khoa học. - 2004, số 7).

Để kết luận, tôi đề xuất đếm số lượng mã di truyền có thể được tạo ra cho 20 axit amin chính tắc. Vì lý do nào đó mà tôi không gặp con số này ở bất cứ đâu. Vì vậy, chúng ta cần các GC được tạo ra phải chứa 20 axit amin và tín hiệu dừng, được mã hóa bởi ÍT NHẤT MỘT CODON.

Hãy nhẩm đánh số các codon theo thứ tự nào đó. Chúng tôi sẽ lý luận như sau. Nếu chúng ta có đúng 21 codon thì mỗi axit amin và tín hiệu dừng sẽ chiếm đúng một codon. Trong trường hợp này, sẽ có 21 GC có thể có!

Nếu có 22 codon thì một codon phụ xuất hiện, có thể có một trong 21 giác quan bất kỳ và codon này có thể nằm ở bất kỳ vị trí nào trong số 22 vị trí, trong khi các codon còn lại chỉ có một giác quan khác, như trường hợp 21 codon. Khi đó chúng ta nhận được số tổ hợp 21!x(21x22).

Nếu có 23 codon, thì bằng cách suy luận tương tự, chúng ta thu được rằng 21 codon có chính xác một ý nghĩa khác nhau (21! Tùy chọn) và hai codon có 21 ý nghĩa khác nhau (21 2 ý nghĩa với vị trí CỐ ĐỊNH của các codon này). Số vị trí khác nhau của hai codon này sẽ là 23x22. Tổng số biến thể GC cho 23 codon là 21!x21 2 x23x22

Nếu có 24 codon thì số GC sẽ là 21!x21 3 x24x23x22,...

....................................................................................................................

Nếu có 64 codon thì số GC có thể có sẽ là 21!x21 43 x64!/21! = 21 43 x64! ~ 9,1x10 145

Mã di truyền của các sinh vật khác nhau có một số đặc điểm chung:
1) Bộ ba. Để ghi lại bất kỳ thông tin nào, bao gồm cả thông tin di truyền, một mật mã nhất định được sử dụng, phần tử của nó là một chữ cái hoặc ký hiệu. Bộ sưu tập các ký hiệu như vậy tạo nên bảng chữ cái. Các tin nhắn riêng lẻ được viết bằng cách sử dụng kết hợp các ký tự được gọi là nhóm mã hoặc codon. Một bảng chữ cái nổi tiếng chỉ bao gồm hai ký tự là mã Morse. Có 4 chữ cái trong DNA - những chữ cái đầu tiên trong tên của các bazơ nitơ (A, G, T, C), có nghĩa là bảng chữ cái di truyền chỉ bao gồm 4 ký tự. Nhóm mã hay một từ của mã di truyền là gì? Có 20 axit amin cơ bản đã biết, hàm lượng của chúng phải được mã di truyền ghi lại, tức là 4 chữ cái phải có 20 từ mã. Giả sử một từ bao gồm một ký tự thì chúng ta sẽ chỉ nhận được 4 nhóm mã. Nếu từ bao gồm hai ký tự thì sẽ chỉ có 16 nhóm như vậy và điều này rõ ràng là không đủ để mã hóa 20 axit amin. Vì vậy, từ mã phải chứa ít nhất 3 nucleotide thì sẽ tạo ra 64 (43) tổ hợp. Số lượng tổ hợp bộ ba này khá đủ để mã hóa tất cả các axit amin. Như vậy, codon của mã di truyền là bộ ba nucleotit.
2) Tính thoái hóa (dư thừa) là một đặc tính của mã di truyền, một mặt là nó chứa các bộ ba dư thừa, tức là các từ đồng nghĩa, mặt khác là các bộ ba “vô nghĩa”. Vì mã bao gồm 64 tổ hợp và chỉ có 20 axit amin được mã hóa nên một số axit amin được mã hóa bởi một số bộ ba (arginine, serine, leucine - sáu; valine, proline, alanine, glycine, threonine - bốn; isoleucine - ba; phenylalanine, tyrosine, histidine, lysine , asparagine, glutamine, cysteine, axit aspartic và glutamic - hai; Một số nhóm mã (UAA, UAG, UGA) hoàn toàn không mang bất kỳ tải ngữ nghĩa nào, nghĩa là chúng là các bộ ba “vô nghĩa”. Các codon “vô nghĩa” hoặc vô nghĩa có chức năng như các điểm kết thúc chuỗi - dấu chấm câu trong văn bản di truyền - đóng vai trò là tín hiệu cho sự kết thúc của quá trình tổng hợp chuỗi protein. Sự dư thừa mã này có tầm quan trọng lớn trong việc tăng độ tin cậy của việc truyền thông tin di truyền.
3) Không chồng chéo. Bộ ba mã không bao giờ trùng nhau, tức là chúng luôn được phát sóng cùng nhau. Khi đọc thông tin từ phân tử DNA, không thể sử dụng bazơ nitơ của bộ ba này kết hợp với bazơ của bộ ba khác.
4) Tính rõ ràng. Không có trường hợp nào cùng một bộ ba ứng với nhiều hơn một axit.
5) Không có dấu hiệu phân biệt trong gen. Mã di truyền được đọc từ một nơi cụ thể mà không cần dấu phẩy.
6) Tính linh hoạt. bạn nhiều loại các sinh vật sống (vi rút, vi khuẩn, thực vật, nấm và động vật) cùng một bộ ba mã hóa các axit amin giống nhau.
7) Tính đặc hiệu của loài. Số lượng và trình tự các bazơ nitơ trong chuỗi DNA khác nhau tùy theo từng sinh vật.

gen- đơn vị cấu trúc và chức năng của di truyền kiểm soát sự phát triển của một tính trạng hoặc tính chất cụ thể. Cha mẹ truyền lại một bộ gen cho con cái trong quá trình sinh sản. Các nhà khoa học Nga đã có đóng góp to lớn cho việc nghiên cứu về gen: Simashkevich E.A., Gavrilova Yu.A., Bogomazova O.V.

Hiện nay, trong sinh học phân tử người ta đã xác định rằng gen là các phần của DNA mang một số loại thông tin không thể thiếu - về cấu trúc của một phân tử protein hoặc một phân tử RNA. Những phân tử này và các phân tử chức năng khác quyết định sự phát triển, tăng trưởng và hoạt động của cơ thể.

Đồng thời, mỗi gen được đặc trưng bởi một số trình tự DNA điều hòa cụ thể, chẳng hạn như các trình tự khởi đầu, có liên quan trực tiếp đến việc điều chỉnh sự biểu hiện của gen. Trình tự điều hòa có thể được đặt ở gần khung đọc mở mã hóa protein hoặc ở vị trí bắt đầu của trình tự RNA, như trường hợp của trình tự khởi đầu (còn gọi là trình tự khởi động). cis yếu tố điều hòa cis) và trên khoảng cách hàng triệu cặp bazơ (nucleotide), như trong trường hợp chất tăng cường, chất cách điện và chất ức chế (đôi khi được phân loại là chuyển giới-các yếu tố quy định, tiếng Anh. các yếu tố xuyên quy định). Do đó, khái niệm gen không chỉ giới hạn ở vùng mã hóa của DNA mà còn là khái niệm rộng hơn bao gồm cả các trình tự quy định.

Ban đầu thuật ngữ gen xuất hiện như một đơn vị lý thuyết để truyền tải thông tin di truyền rời rạc. Lịch sử sinh học còn ghi nhớ những tranh cãi về việc phân tử nào có thể mang thông tin di truyền. Hầu hết các nhà nghiên cứu tin rằng chỉ có protein mới có thể là chất mang như vậy, vì cấu trúc của chúng (20 axit amin) cho phép tạo ra nhiều lựa chọn hơn hơn cấu trúc của DNA, chỉ được tạo thành từ bốn loại nucleotide. Sau đó người ta đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng chính DNA bao gồm thông tin di truyền, được coi là giáo điều trung tâm của sinh học phân tử.

Các gen có thể trải qua các đột biến - những thay đổi ngẫu nhiên hoặc có chủ đích trong trình tự các nucleotide trong chuỗi DNA. Đột biến có thể dẫn đến thay đổi trình tự và do đó thay đổi đặc tính sinh học của protein hoặc RNA, do đó, có thể dẫn đến hoạt động bất thường hoặc thay đổi cục bộ hoặc chung của cơ thể. Những đột biến như vậy trong một số trường hợp là gây bệnh vì chúng gây bệnh hoặc gây tử vong ở cấp độ phôi thai. Tuy nhiên, không phải tất cả những thay đổi trong trình tự nucleotide đều dẫn đến thay đổi cấu trúc protein (do ảnh hưởng của sự thoái hóa mã di truyền) hoặc dẫn đến sự thay đổi đáng kể về trình tự và không gây bệnh. Đặc biệt, bộ gen của con người được đặc trưng bởi tính đa hình đơn nucleotide và sự biến đổi số lượng bản sao. sao chép các biến thể số), chẳng hạn như mất đi và sao chép, chiếm khoảng 1% toàn bộ chuỗi nucleotide của con người. Đặc biệt, các đa hình nucleotide đơn xác định các alen khác nhau của một gen.

Các monome tạo nên mỗi chuỗi DNA rất phức tạp hợp chất hữu cơ, bao gồm các bazơ nitơ: adenine (A) hoặc thymine (T) hoặc cytosine (C) hoặc guanine (G), đường pentaatomic-pentose-deoxyribose, sau đó DNA được đặt tên, cũng như dư lượng axit photphoric. gọi là nucleotit.

Thuộc tính gen

tính rời rạc - tính không thể trộn lẫn của gen;
sự ổn định - khả năng duy trì cấu trúc;
lability - khả năng đột biến nhiều lần;
đa allelism - nhiều gen tồn tại trong quần thể ở nhiều dạng phân tử;
allelicity - trong kiểu gen của sinh vật lưỡng bội chỉ có hai dạng gen;
tính đặc hiệu - mỗi gen mã hóa đặc điểm riêng của nó;
pleiotropy - tác dụng đa dạng của một gen;
tính biểu cảm - mức độ biểu hiện của gen trong một tính trạng;
sự xâm nhập - tần suất biểu hiện của một gen trong kiểu hình;
khuếch đại - tăng số lượng bản sao của một gen.

Phân loại

Gen cấu trúc là thành phần duy nhất của bộ gen đại diện cho một chuỗi mã hóa duy nhất chất đạm đặc hiệu hoặc một số loại RNA. (Xem thêm bài viết gen hộ gia đình).
Gen chức năng - điều hòa hoạt động của gen cấu trúc.

Mã di truyền- một phương pháp đặc trưng của tất cả các sinh vật sống nhằm mã hóa trình tự axit amin của protein bằng cách sử dụng trình tự nucleotide.

DNA sử dụng bốn nucleotide - adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T), trong văn học Nga được ký hiệu bằng các chữ cái A, G, C và T. Những chữ cái này tạo thành bảng chữ cái của mã di truyền. RNA sử dụng cùng một nucleotide, ngoại trừ thymine, được thay thế bằng một nucleotide tương tự - uracil, được ký hiệu bằng chữ U (U trong văn học tiếng Nga). Trong các phân tử DNA và RNA, các nucleotide được sắp xếp thành chuỗi và do đó thu được trình tự các chữ cái di truyền.

Mã di truyền

Để tạo ra protein trong tự nhiên, 20 loại axit amin khác nhau được sử dụng. Mỗi protein là một chuỗi hoặc nhiều chuỗi axit amin theo một trình tự xác định chặt chẽ. Trình tự này xác định cấu trúc của protein và do đó tất cả các thành phần của nó đặc tính sinh học. Bộ axit amin cũng phổ biến cho hầu hết các sinh vật sống.

Việc thực hiện thông tin di truyền trong tế bào sống (nghĩa là tổng hợp protein do gen mã hóa) được thực hiện bằng hai quá trình ma trận: phiên mã (nghĩa là tổng hợp mRNA trên ma trận DNA) và dịch mã mã di truyền thành một chuỗi axit amin (tổng hợp chuỗi polypeptide trên mRNA). Ba nucleotide liên tiếp đủ để mã hóa 20 axit amin, cũng như tín hiệu dừng cho biết sự kết thúc của chuỗi protein. Một bộ ba nucleotide được gọi là bộ ba. Các chữ viết tắt được chấp nhận tương ứng với axit amin và codon được thể hiện trong hình.

Của cải

Bộ ba- đơn vị mã có ý nghĩa là sự kết hợp của ba nucleotide (bộ ba hoặc codon).
Tính liên tục- không có dấu chấm câu giữa các bộ ba, nghĩa là thông tin được đọc liên tục.
Không chồng chéo- cùng một nucleotide không thể đồng thời là một phần của hai hoặc nhiều bộ ba (không được quan sát thấy đối với một số gen chồng chéo của virus, ty thể và vi khuẩn mã hóa một số protein frameshift).
Tính duy nhất (đặc hiệu)- một codon cụ thể chỉ tương ứng với một axit amin (tuy nhiên, codon UGA có Euplotes crassus mã hóa hai axit amin - cysteine và selenocysteine)
Sự thoái hóa (dư thừa)- Nhiều codon có thể tương ứng với cùng một axit amin.
Tính linh hoạt- mã di truyền hoạt động giống nhau ở các sinh vật có mức độ phức tạp khác nhau - từ vi rút đến con người (các phương pháp kỹ thuật di truyền dựa trên điều này; có một số trường hợp ngoại lệ, được trình bày trong bảng ở phần “Các biến thể của mã di truyền tiêu chuẩn” dưới).
Gene J bắt đầu ở nơi gen D kết thúc. Codon khởi đầu của gen J trùng với codon dừng của gen D do sự dịch chuyển hai nucleotide. Cấu trúc này được gọi là “sự dịch chuyển khung đọc” bởi một số nucleotide chứ không phải bội số của ba. Cho đến nay, sự chồng chéo chỉ được thể hiện ở một vài phage.- đột biến thay thế nucleotide không dẫn đến thay đổi loại axit amin được mã hóa được gọi là thận trọng; Đột biến thay thế nucleotide dẫn đến thay đổi loại axit amin được mã hóa được gọi là cấp tiến.

Sinh tổng hợp protein và các giai đoạn của nó

Sinh tổng hợp protein- một quá trình phức tạp gồm nhiều giai đoạn tổng hợp chuỗi polypeptide từ dư lượng axit amin, xảy ra trên ribosome của tế bào của sinh vật sống với sự tham gia của các phân tử mRNA và tRNA.

Sinh tổng hợp protein có thể được chia thành các giai đoạn phiên mã, xử lý và dịch mã. Trong quá trình phiên mã, thông tin di truyền được mã hóa trong phân tử DNA được đọc và thông tin này được ghi vào phân tử mRNA. Trong một loạt các giai đoạn xử lý liên tiếp, một số đoạn không cần thiết ở các giai đoạn tiếp theo sẽ bị loại bỏ khỏi mRNA và trình tự nucleotide được chỉnh sửa. Sau khi vận chuyển mã từ nhân đến ribosome, quá trình tổng hợp thực tế các phân tử protein xảy ra bằng cách gắn các gốc axit amin riêng lẻ vào chuỗi polypeptide đang phát triển.

Giữa phiên mã và dịch mã, phân tử mRNA trải qua một loạt các thay đổi tuần tự để đảm bảo sự trưởng thành của ma trận chức năng cho quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide. Một nắp được gắn vào đầu 5΄ và một đuôi poly-A được gắn vào đầu 3΄, giúp tăng tuổi thọ của mRNA. Với sự ra đời của quá trình xử lý trong tế bào nhân chuẩn, người ta có thể kết hợp các exon gen để thu được nhiều loại protein được mã hóa bởi một chuỗi nucleotide DNA duy nhất - sự ghép nối thay thế.

Dịch mã bao gồm sự tổng hợp chuỗi polypeptide theo thông tin được mã hóa trong RNA thông tin. Trình tự axit amin được sắp xếp theo chuyên chở RNA (tRNA), tạo thành phức hợp với các axit amin - aminoacyl-tRNA. Mỗi axit amin có tRNA riêng, có một anticodon tương ứng “khớp” với codon mRNA. Trong quá trình dịch mã, ribosome di chuyển dọc theo mRNA và khi làm như vậy, chuỗi polypeptide sẽ phát triển. Năng lượng cho quá trình sinh tổng hợp protein được cung cấp bởi ATP.

Phân tử protein thành phẩm sau đó được tách ra khỏi ribosome và vận chuyển đến vị trí mong muốn trong tế bào. Để đạt được trạng thái hoạt động, một số protein yêu cầu sửa đổi bổ sung sau dịch mã.

Nhờ quá trình phiên mã trong tế bào, thông tin được truyền từ DNA sang protein: DNA - mRNA - protein. Thông tin di truyền chứa trong DNA và mRNA được chứa trong chuỗi nucleotide trong phân tử. Làm thế nào thông tin được chuyển từ “ngôn ngữ” của nucleotide sang “ngôn ngữ” của axit amin? Bản dịch này được thực hiện bằng cách sử dụng mã di truyền. Mã hoặc mật mã là một hệ thống các ký hiệu để dịch một dạng thông tin này sang một dạng thông tin khác. Mã di truyền là một hệ thống ghi lại thông tin về trình tự axit amin trong protein bằng cách sử dụng trình tự nucleotide trong RNA thông tin. Bạn có thể thấy tầm quan trọng chính xác của trình tự sắp xếp của các phần tử giống nhau (bốn nucleotide trong RNA) đối với việc hiểu và bảo tồn ý nghĩa của thông tin trong một ví dụ đơn giản: bằng cách sắp xếp lại các chữ cái trong mã từ, chúng ta sẽ có được một từ có nghĩa khác. ý nghĩa - doc. Mã di truyền có những đặc tính gì?

1. Mã là bộ ba. RNA bao gồm 4 nucleotide: A, G, C, U. Nếu chúng ta cố gắng chỉ định một axit amin bằng một nucleotide, thì 16 trong số 20 axit amin sẽ không được mã hóa. Một mã gồm hai chữ cái sẽ mã hóa 16 axit amin (bốn nucleotide có thể được sử dụng để tạo ra 16 tổ hợp khác nhau, mỗi tổ hợp chứa hai nucleotide). Thiên nhiên đã tạo ra một mật mã gồm ba chữ cái hoặc bộ ba. Điều này có nghĩa là mỗi axit amin trong số 20 axit amin được mã hóa bởi một chuỗi gồm ba nucleotide, được gọi là bộ ba hoặc codon. Từ 4 nucleotide, bạn có thể tạo ra 64 tổ hợp khác nhau, mỗi tổ hợp gồm 3 nucleotide (4*4*4=64). Điều này là quá đủ để mã hóa 20 axit amin và có vẻ như 44 codon là không cần thiết. Tuy nhiên, điều này không đúng.

2. Mã bị thoái hóa. Điều này có nghĩa là mỗi axit amin được mã hóa bởi nhiều hơn một codon (từ hai đến sáu). Ngoại lệ là các axit amin methionine và tryptophan, mỗi axit amin chỉ được mã hóa bởi một bộ ba. (Điều này có thể thấy trong bảng mã di truyền.) Việc methionine được mã hóa bởi một bộ ba OUT duy nhất có một ý nghĩa đặc biệt mà bạn sẽ hiểu rõ sau này (16).

3. Mã này không rõ ràng. Mỗi codon chỉ mã hóa cho một axit amin. Ở tất cả những người khỏe mạnh, trong gen mang thông tin về chuỗi beta của huyết sắc tố, bộ ba GAA hoặc GAG, I ở vị trí thứ sáu, mã hóa axit glutamic. Ở những bệnh nhân bị thiếu máu hồng cầu hình liềm, nucleotide thứ hai trong bộ ba này được thay thế bằng U. Như có thể thấy trong bảng, bộ ba GUA hoặc GUG, được hình thành trong trường hợp này, mã hóa axit amin valine. Bạn đã biết sự thay thế như vậy sẽ dẫn đến điều gì từ phần DNA.

4. Có “dấu chấm câu” giữa các gen. TRONG văn bản in Có dấu chấm ở cuối mỗi câu. Một số cụm từ liên quan tạo nên một đoạn văn. Trong ngôn ngữ của thông tin di truyền, đoạn văn như vậy là một operon và mRNA bổ sung của nó. Mỗi gen trong operon mã hóa một chuỗi polypeptide - một cụm từ. Vì trong một số trường hợp, một số chuỗi polypeptide khác nhau được tạo ra một cách tuần tự từ ma trận mRNA nên chúng phải được tách ra khỏi nhau. Với mục đích này, mã di truyền có ba bộ ba đặc biệt - UAA, UAG, UGA, mỗi bộ ba chỉ ra sự chấm dứt quá trình tổng hợp một chuỗi polypeptide. Vì vậy, các bộ ba này có chức năng như dấu chấm câu. Chúng được tìm thấy ở phần cuối của mỗi gen. Không có "dấu chấm câu" bên trong gen. Vì mã di truyền tương tự như một ngôn ngữ, chúng ta hãy phân tích đặc tính này bằng cách sử dụng ví dụ về cụm từ gồm các bộ ba: ngày xửa ngày xưa có một con mèo trầm tính, con mèo đó rất yêu quý đối với tôi. Ý nghĩa của những gì được viết rất rõ ràng, mặc dù không có dấu chấm câu. Nếu chúng ta loại bỏ một chữ cái trong từ đầu tiên (một nucleotide trong gen), nhưng cũng đọc thành bộ ba chữ cái, thì kết quả sẽ vô nghĩa: ilb ylk. ott ilb yls erm ilm no otk Sự vi phạm ý nghĩa cũng xảy ra khi một hoặc hai nucleotide bị mất khỏi một gen. Protein sẽ được đọc từ một gen bị hư hỏng như vậy sẽ không có điểm chung nào với protein được mã hóa bởi gen bình thường. .

6. Quy tắc này có tính phổ quát. Mã di truyền của mọi sinh vật sống trên Trái đất là như nhau. Ở vi khuẩn và nấm, lúa mì và bông, cá và giun, ếch và con người, các bộ ba giống nhau mã hóa các axit amin giống nhau.

lượt xem

Lưu VKontakte

Tính chất của mã di truyền

Bạn cũng có thể thích