Koriste se isti nukleotidi, osim nukleotida koji sadrži timin, koji je zamijenjen sličnim nukleotidom koji sadrži uracil, koji je označen slovom (u literaturi na ruskom jeziku). U molekulima DNK i RNK nukleotidi su raspoređeni u lance i tako se dobijaju sekvence genetskih slova.
Proteini gotovo svih živih organizama izgrađeni su od samo 20 vrsta aminokiselina. Ove aminokiseline se nazivaju kanonskim. Svaki protein je lanac ili nekoliko lanaca aminokiselina povezanih u strogo definiranu sekvencu. Ova sekvenca određuje strukturu proteina, a time i sva njegova biološka svojstva.
Međutim, početkom 60-ih godina 20. stoljeća, novi podaci su otkrili nedosljednost hipoteze „šifra bez zareza“. Tada su eksperimenti pokazali da kodoni, koje je Crick smatrao besmislenim, mogu izazvati sintezu proteina in vitro, a do 1965. godine ustanovljeno je značenje svih 64 tripleta. Ispostavilo se da su neki kodoni jednostavno suvišni, tj cela linija aminokiseline su kodirane sa dva, četiri ili čak šest tripleta.
Svojstva
Tabele korespondencije između kodona mRNA i aminokiselina
Genetski kod uobičajen za većinu pro- i eukariota. Tabela prikazuje svih 64 kodona i odgovarajuće aminokiseline. Osnovni redosled je od 5" do 3" kraja mRNA.
| 1st baza |
2nd base | 3rd baza |
|||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| U | C | A | G | ||||||
| U | UUU | (Phe/F) Fenilalanin | UCU | (Ser/S) Serin | UAU | (Tyr/Y) Tirozin | UGU | (Cys/C) Cistein | U |
| UUC | UCC | UAC | UGC | C | |||||
| UUA | (Leu/L) Leucin | UCA | UAA | stani ( Oker) | U.G.A. | stani ( Opal) | A | ||
| UUG | UCG | UAG | stani ( Amber) | UGG | (Trp/W) Triptofan | G | |||
| C | CUU | CCU | (Pro/P) Proline | CAU | (His/H) Histidin | C.G.U. | (Arg/R) Arginin | U | |
| CUC | CCC | C.A.C. | C.G.C. | C | |||||
| CUA | CCA | CAA | (Gln/Q) Glutamin | C.G.A. | A | ||||
| C.U.G. | CCG | CAG | CGG | G | |||||
| A | AUU | (Ile/I) Izoleucin | ACU | (Thr/T) Treonin | AAU | (Asn/N) Asparagin | AGU | (Ser/S) Serin | U |
| AUC | ACC | A.A.C. | A.G.C. | C | |||||
| AUA | ACA | AAA | (Lys/K) Lizin | A.G.A. | (Arg/R) Arginin | A | |||
| AUG | (Met/M) Metionin | A.C.G. | AAG | AGG | G | ||||
| G | GUU | (Val/V) Valin | G.C.U. | (Ala/A) Alanin | GAU | (Asp/D) Asparaginska kiselina | GGU | (Gly/G) Glicin | U |
| GUC | GCC | GAC | GGC | C | |||||
| GUA | G.C.A. | GAA | (Glu/E) Glutaminska kiselina | GGA | A | ||||
| G.U.G. | GCG | GAG | GGG | G | |||||
| Ala/A | GCU, GCC, GCA, GCG | Leu/L | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG |
|---|---|---|---|
| Arg/R | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG | Lys/K | AAA, AAG |
| Asn/N | AAU, AAC | Met/M | AUG |
| Asp/D | GAU, GAC | Phe/F | UUU, UUC |
| Cys/C | UGU, UGC | Pro/P | CCU, CCC, CCA, CCG |
| Gln/Q | CAA, CAG | Ser/S | UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC |
| Ljepilo | GAA, GAG | Thr/T | ACU, ACC, ACA, ACG |
| Gly/G | GGU, GGC, GGA, GGG | Trp/W | UGG |
| Njegov/H | CAU, CAC | Tyr/Y | UAU, UAC |
| Ile/I | AUU, AUC, AUA | Val/V | GUU, GUC, GUA, GUG |
| START | AUG | STOP | UAG, UGA, UAA |
Varijacije u standardnom genetskom kodu
Prvi primjer odstupanja od standardnog genetskog koda otkriven je 1979. godine tokom proučavanja ljudskih mitohondrijalnih gena. Od tada je pronađeno nekoliko sličnih varijanti, uključujući razne alternativne mitohondrijske kodove, na primjer, čitanje stop kodona UGA kao kodona koji specificira triptofan u mikoplazmama. Kod bakterija i arheja, HUG i UUG se često koriste kao početni kodoni. U nekim slučajevima, geni počinju kodirati protein na početnom kodonu koji se razlikuje od onog koji obično koristi vrsta.
U nekim proteinima, nestandardne aminokiseline, kao što su selenocistein i pirolizin, se ubacuju ribosomom koji čita stop kodon, ovisno o sekvencama u mRNA. Selenocistein se danas smatra 21., a pirolizin 22. aminokiselinama koje čine proteine.
Uprkos ovim izuzecima, svi živi organizmi imaju genetski kod zajedničke karakteristike: kodoni se sastoje od tri nukleotida, pri čemu su prva dva odlučujuća; kodoni se prevode tRNA i ribosoma u sekvencu aminokiselina.
| Primjer | Codon | Normalno značenje | Čita se kao: |
|---|---|---|---|
| Neke vrste kvasca Candida | C.U.G. | Leucin | Serin |
| Mitohondrije, posebno u Saccharomyces cerevisiae | CU (U, C, A, G) | Leucin | Serin |
| Mitohondrije viših biljaka | CGG | Arginin | Triptofan |
| Mitohondrije (u svim proučavanim organizmima bez izuzetka) | U.G.A. | Stani | Triptofan |
| Nuklearni genom cilijata Euplotes | U.G.A. | Stani | Cistein ili selenocistein |
| Mitohondrije sisara, Drosophila, S. cerevisiae i mnoge protozoe | AUA | Izoleucin | Metionin = Početak |
| Prokarioti | G.U.G. | Valin | Počni |
| eukarioti (rijetko) | C.U.G. | Leucin | Počni |
| eukarioti (rijetko) | G.U.G. | Valin | Počni |
| Prokarioti (rijetko) | UUG | Leucin | Počni |
| eukarioti (rijetko) | A.C.G. | Treonin | Počni |
| Mitohondrije sisara | AGC, AGU | Serin | Stani |
| Drosophila mitochondria | A.G.A. | Arginin | Stani |
| Mitohondrije sisara | AG(A, G) | Arginin | Stani |
Evolucija
Vjeruje se da se trojni kod razvio prilično rano u evoluciji života. Ali postojanje razlika u nekim organizmima koji su se pojavili u različitim evolucijskim fazama ukazuje da on nije uvijek bio ovakav.
Prema nekim modelima, kod je prvo postojao u primitivnom obliku, kada je mali broj kodona označavao relativno mali broj aminokiselina. Više tačna vrijednost kodoni i više aminokiselina bi se mogle uvesti kasnije. Isprva, samo prve dvije od tri baze mogle su se koristiti za prepoznavanje [koje ovisi o strukturi tRNA].
- Lewin B. Geni. M.: 1987. P. 62.
vidi takođe
Bilješke
- Sanger F. (1952). “Raspored aminokiselina u proteinima.” Adv. Protein Chem. 7 : 1-67. PMID.
- Ichas M. Biološki kod. - M.: Mir, 1971.
- Watson J. D., Crick F. H. (april 1953.). “Molekularna struktura nukleinskih kiselina; struktura za deoksiribozu nukleinske kiseline.” Priroda. 171 : 737-738. PMID. referenca)
- Watson J. D., Crick F. H. (maj 1953.). “Genetske implikacije strukture deoksiribonukleinske kiseline.” Priroda. 171 : 964-967. PMID. Koristi zastarjeli parametar |month= (pomoć)
- Crick F. H. (april 1966.). “Genetski kod – jučer, danas i sutra.” Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol.: 1-9. PMID. Koristi zastarjeli parametar |month= (pomoć)
- Gamow G. (februar 1954). “Moguća veza između deoksiribonukleinske kiseline i proteinskih struktura.” Priroda. 173 : 318. DOI:10.1038/173318a0. PMID. Koristi zastarjeli parametar |month= (pomoć)
- Gamow G., Rich A., Ycas M. (1956). “Problem prijenosa informacija sa nukleinskih kiselina na proteine.” Adv. Bio.l Med. Phys.. 4 : 23-68. PMID.
- Gamow G, Ycas M. (1955). “Statistička korelacija proteina i ribonukleinske kiseline sastava” . Proc. Natl. Akad. Sci. SAD.. 41 : 1011-1019. PMID.
- Crick F. H., Griffith J. S., Orgel L. E. (1957).
Genetski kod- metoda karakteristična za sve žive organizme kodiranja sekvence aminokiselinskih ostataka u proteinima koristeći sekvencu nukleotida u nukleinskoj kiselini.
DNK koristi četiri azotne baze - adenin (A), guanin (G), citozin (C), timin (T), koje se u ruskoj literaturi označavaju slovima A, G, C i T. Ova slova čine abecedu genetski kod. RNK koristi iste nukleotide, osim nukleotida koji sadrži timin, koji je zamijenjen sličnim nukleotidom koji sadrži uracil, koji je označen slovom U (U u ruskoj literaturi). U molekulima DNK i RNK nukleotidi su raspoređeni u lance i tako se dobijaju sekvence genetskih slova.
Genetski kod
Proteini gotovo svih živih organizama izgrađeni su od samo 20 vrsta aminokiselina. Ove aminokiseline se nazivaju kanonskim. Svaki protein je lanac ili nekoliko lanaca aminokiselina povezanih u strogo definiranu sekvencu. Ova sekvenca određuje strukturu proteina, a time i sva njegova biološka svojstva.
Implementacija genetskih informacija u živim stanicama (tj. sinteza proteina kodiranog genom) provodi se pomoću dva matrična procesa: transkripcije (tj. sinteze mRNA na DNK matrici) i translacije genetskog koda. u sekvencu aminokiselina (sinteza polipeptidnog lanca na mRNA). Tri uzastopna nukleotida su dovoljna za kodiranje 20 aminokiselina, kao i stop signal koji ukazuje na kraj sekvence proteina. Skup od tri nukleotida naziva se triplet. Prihvaćene skraćenice koje odgovaraju aminokiselinama i kodonima prikazane su na slici. Koncept “genetičkog koda” nema nikakve veze sa sekvencom tripleta (kodona) u nukleinskoj kiselini, a samim tim ni sa sekvencom aminokiselinskih ostataka u proteinskom molekulu. Genetski kod je metoda snimanja, a ne sadržaj zapisa.
Genetski kod uobičajen za većinu pro- i eukariota. Tabela prikazuje svih 64 kodona i odgovarajuće aminokiseline. Redoslijed baza je od 5′ do 3′ kraja mRNA.
| 1st baza |
2nd base | 3rd baza |
|||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| U | C | A | G | ||||||
| U | UUU | (Phe/F) Fenilalanin | UCU | (Ser/S) Serin | UAU | (Tyr/Y) Tirozin | UGU | (Cys/C) Cistein | U |
| UUC | UCC | UAC | UGC | C | |||||
| UUA | (Leu/L) Leucin | UCA | UAA | stani ( Oker) | U.G.A. | stani ( Opal) | A | ||
| UUG | UCG | UAG | stani ( Amber) | UGG | (Trp/W) Triptofan | G | |||
| C | CUU | CCU | (Pro/P) Proline | CAU | (His/H) Histidin | C.G.U. | (Arg/R) Arginin | U | |
| CUC | CCC | C.A.C. | C.G.C. | C | |||||
| CUA | CCA | CAA | (Gln/Q) Glutamin | C.G.A. | A | ||||
| C.U.G. | CCG | CAG | CGG | G | |||||
| A | AUU | (Ile/I) Izoleucin | ACU | (Thr/T) Treonin | AAU | (Asn/N) Asparagin | AGU | (Ser/S) Serin | U |
| AUC | ACC | A.A.C. | A.G.C. | C | |||||
| AUA | ACA | AAA | (Lys/K) Lizin | A.G.A. | (Arg/R) Arginin | A | |||
| AUG[A] | (Met/M) Metionin | A.C.G. | AAG | AGG | G | ||||
| G | GUU | (Val/V) Valin | G.C.U. | (Ala/A) Alanin | GAU | (Asp/D) Asparaginska kiselina | GGU | (Gly/G) Glicin | U |
| GUC | GCC | GAC | GGC | C | |||||
| GUA | G.C.A. | GAA | (Glu/E) Glutaminska kiselina | GGA | A | ||||
| G.U.G. | GCG | GAG | GGG | G | |||||
| Ala/A | GCU, GCC, GCA, GCG | Leu/L | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG |
|---|---|---|---|
| Arg/R | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG | Lys/K | AAA, AAG |
| Asn/N | AAU, AAC | Met/M | AUG |
| Asp/D | GAU, GAC | Phe/F | UUU, UUC |
| Cys/C | UGU, UGC | Pro/P | CCU, CCC, CCA, CCG |
| Gln/Q | CAA, CAG | Ser/S | UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC |
| Ljepilo | GAA, GAG | Thr/T | ACU, ACC, ACA, ACG |
| Gly/G | GGU, GGC, GGA, GGG | Trp/W | UGG |
| Njegov/H | CAU, CAC | Tyr/Y | UAU, UAC |
| Ile/I | AUU, AUC, AUA | Val/V | GUU, GUC, GUA, GUG |
| START | AUG | STOP | UAG, UGA, UAA |
| Primjer | Codon | Normalno značenje | Čita se kao: |
|---|---|---|---|
| Neke vrste kvasca Candida | C.U.G. | Leucin | Serin |
| Mitohondrije, posebno u Saccharomyces cerevisiae | CU (U, C, A, G) | Leucin | Serin |
| Mitohondrije viših biljaka | CGG | Arginin | Triptofan |
| Mitohondrije (u svim proučavanim organizmima bez izuzetka) | U.G.A. | Stani | Triptofan |
| Nuklearni genom cilijata Euplotes | U.G.A. | Stani | Cistein ili selenocistein |
| Mitohondrije sisara, Drosophila, S. cerevisiae i mnoge protozoe | AUA | Izoleucin | Metionin = Početak |
| Prokarioti | G.U.G. | Valin | Počni |
| eukarioti (rijetko) | C.U.G. | Leucin | Počni |
| eukarioti (rijetko) | G.U.G. | Valin | Počni |
| Prokarioti (rijetko) | UUG | Leucin | Počni |
| eukarioti (rijetko) | A.C.G. | Treonin | Počni |
| Mitohondrije sisara | AGC, AGU | Serin | Stani |
| Drosophila mitochondria | A.G.A. | Arginin | Stani |
| Mitohondrije sisara | AG(A, G) | Arginin | Stani |
Predavanje 5. Genetski kod
Definicija pojma
Genetski kod je sistem za snimanje informacija o sekvenci aminokiselina u proteinima koristeći sekvencu nukleotida u DNK.
Pošto DNK nije direktno uključena u sintezu proteina, kod je napisan na jeziku RNK. RNK sadrži uracil umjesto timina.
Osobine genetskog koda
1. Trostruko
Svaka aminokiselina je kodirana nizom od 3 nukleotida.
Definicija: triplet ili kodon je niz od tri nukleotida koji kodiraju jednu aminokiselinu.
Kod ne može biti monoplet, jer je 4 (broj različitih nukleotida u DNK) manji od 20. Kod se ne može duplirati, jer 16 (broj kombinacija i permutacija 4 nukleotida od 2) je manji od 20. Kod može biti triplet, jer 64 (broj kombinacija i permutacija od 4 do 3) je više od 20.
2. Degeneracija.
Sve aminokiseline, s izuzetkom metionina i triptofana, kodirane su sa više od jednog tripleta:
2 AK za 1 trojku = 2.
9 AK, po 2 trojke = 18.
1 AK 3 trojke = 3.
5 AK od 4 trojke = 20.
3 AK od 6 trojki = 18.
Ukupno 61 triplet kodira 20 aminokiselina.
3. Prisustvo intergenskih znakova interpunkcije.
definicija:
Gene - dio DNK koji kodira jedan polipeptidni lanac ili jedan molekul tRNA, rRNA ilisRNA.
GenitRNA, rRNA, sRNAproteini nisu kodirani.
Na kraju svakog gena koji kodira polipeptid nalazi se najmanje jedan od 3 tripleta koji kodiraju RNK stop kodone, ili stop signale. U mRNA imaju sljedeći oblik: UAA, UAG, UGA . Oni prekidaju (završavaju) emitovanje.
Konvencionalno, kodon takođe pripada znacima interpunkcije AUG - prvi iza vodeće sekvence. (Vidi 8. predavanje) Funkcioniše kao veliko slovo. U ovoj poziciji kodira formilmetionin (kod prokariota).
4. Nedvosmislenost.
Svaki triplet kodira samo jednu aminokiselinu ili je terminator translacije.
Izuzetak je kodon AUG . Kod prokariota na prvoj poziciji ( veliko slovo) kodira formilmetionin, au bilo kojem drugom - metionin.
5. Kompaktnost ili odsustvo intragenskih znakova interpunkcije.
Unutar gena, svaki nukleotid je dio značajnog kodona.
Godine 1961. Seymour Benzer i Francis Crick su eksperimentalno dokazali trostruku prirodu koda i njegovu kompaktnost.
Suština eksperimenta: “+” mutacija - umetanje jednog nukleotida. "-" mutacija - gubitak jednog nukleotida. Jedna mutacija "+" ili "-" na početku gena kvari cijeli gen. Dvostruka mutacija "+" ili "-" također kvari cijeli gen.
Trostruka mutacija “+” ili “-” na početku gena kvari samo dio gena. Četvorostruka mutacija “+” ili “-” opet kvari cijeli gen.
Eksperiment to dokazuje Kod je transkribovan i unutar gena nema znakova interpunkcije. Eksperiment je izveden na dva susedna gena faga i pokazao je, pored toga, prisustvo znakova interpunkcije između gena.
6. Svestranost.
Genetski kod je isti za sva stvorenja koja žive na Zemlji.
Burrell je otvoren 1979. godine idealan kod ljudskih mitohondrija.
definicija:
“Ideal” je genetski kod u kojem je zadovoljeno pravilo degeneracije kvazi-dublet koda: ako se u dva tripleta poklapaju prva dva nukleotida, a treći nukleotidi pripadaju istoj klasi (oba su purini ili su oba pirimidini) , onda ovi trojci kodiraju istu aminokiselinu.
Postoje dva izuzetka od ovog pravila u univerzalnom kodu. Oba odstupanja od idealnog koda u univerzalnom odnose se na fundamentalne točke: početak i kraj sinteze proteina:
Codon | Universal kod | Mitohondrijski kodovi |
|||
Kičmenjaci | Beskičmenjaci | Kvasac | Biljke |
||
STOP | STOP |
||||
Sa UA | |||||
A G A | STOP | ||||
STOP | 230 supstitucija ne mijenja klasu kodirane aminokiseline. do kidavosti. Godine 1956. Georgiy Gamow je predložio varijantu koda koji se preklapa. Prema Gamow kodu, svaki nukleotid, počevši od trećeg u genu, dio je 3 kodona. Kada je genetski kod dešifrovan, pokazalo se da se ne preklapa, tj. Svaki nukleotid je dio samo jednog kodona. Prednosti preklapajućeg genetskog koda: kompaktnost, manja zavisnost strukture proteina od insercije ili delecije nukleotida. Nedostatak: struktura proteina u velikoj mjeri ovisi o zamjeni nukleotida i ograničenjima na susjedima. Godine 1976. sekvencionirana je DNK faga φX174. Ima jednolančanu kružnu DNK koja se sastoji od 5375 nukleotida. Poznato je da fag kodira 9 proteina. Za njih 6 identifikovani su geni koji se nalaze jedan za drugim. Ispostavilo se da postoji preklapanje. Gen E se nalazi u potpunosti unutar gena D . Njegov početni kodon je rezultat pomaka okvira jednog nukleotida. Gene J počinje tamo gde gen završava D . Startni kodon gena J preklapa se sa stop kodonom gena D kao rezultat pomaka dva nukleotida. Konstrukcija se naziva "pomeranjem okvira čitanja" sa brojem nukleotida koji nije višekratnik tri. Do danas je preklapanje pokazano samo za nekoliko faga. Informacioni kapacitet DNK Na Zemlji živi 6 milijardi ljudi. Nasljedni podaci o njima 4x10 13 stranica knjige. Ove stranice bi zauzimale prostor od 6 zgrada NSU. 6x10 9 spermatozoida zauzimaju pola naprstka. Njihov DNK zauzima manje od četvrtine naprstka. | ||||
Prethodno smo naglasili da nukleotidi imaju važnu osobinu za nastanak života na Zemlji – u prisustvu jednog polinukleotidnog lanca u rastvoru spontano dolazi do procesa formiranja drugog (paralelnog) lanca na osnovu komplementarnog povezivanja srodnih nukleotida. . Isti broj nukleotida u oba lanca i njihov hemijski afinitet su neophodan uslov za sprovođenje ove vrste reakcije. Međutim, tokom sinteze proteina, kada se informacija iz mRNA implementira u strukturu proteina, ne može biti govora o poštovanju principa komplementarnosti. To je zbog činjenice da je u mRNA i u sintetiziranom proteinu ne samo različit broj monomera, već, što je posebno važno, nema strukturne sličnosti između njih (nukleotidi s jedne strane, aminokiseline s druge strane). ). Jasno je da u ovom slučaju postoji potreba za stvaranjem novog principa za precizno prevođenje informacija iz polinukleotida u strukturu polipeptida. U evoluciji je stvoren takav princip i njegova osnova je bio genetski kod.
Genetski kod je sistem za beleženje naslednih informacija u molekulima nukleinske kiseline, zasnovan na određenoj alternaciji nukleotidnih sekvenci u DNK ili RNK, formirajući kodone koji odgovaraju aminokiselinama u proteinu.
Genetski kod ima nekoliko svojstava.
Trojstvo.
Degeneracija ili redundantnost.
Nedvosmislenost.
Polaritet.
Bez preklapanja.
Kompaktnost.
Svestranost.
Treba napomenuti da neki autori predlažu i druga svojstva koda koja se odnose na hemijske karakteristike uključeni u kod nukleotida ili sa učestalošću pojavljivanja pojedinih aminokiselina u proteinima organizma itd. Međutim, ove osobine proizlaze iz gore navedenih, pa ćemo ih tamo razmotriti.
A. Trojstvo. Genetski kod, kao i mnogi složeno organizirani sistemi, ima najmanju strukturnu i najmanju funkcionalnu jedinicu. Triplet je najmanja strukturna jedinica genetskog koda. Sastoji se od tri nukleotida. Kodon je najmanja funkcionalna jedinica genetskog koda. Tipično, tripleti mRNA se nazivaju kodoni. U genetskom kodu, kodon obavlja nekoliko funkcija. Prvo, njegova glavna funkcija je da kodira jednu aminokiselinu. Drugo, kodon možda ne kodira aminokiselinu, ali u ovom slučaju obavlja drugu funkciju (vidi dolje). Kao što se može vidjeti iz definicije, trojka je koncept koji karakterizira osnovno strukturna jedinica genetski kod (tri nukleotida). Kodon – karakteriše elementarna semantička jedinica genom - tri nukleotida određuju vezanje jedne aminokiseline za polipeptidni lanac.
Elementarna strukturna jedinica je prvo teorijski dešifrovana, a zatim je eksperimentalno potvrđeno njeno postojanje. Zaista, 20 aminokiselina ne može biti kodirano sa jednim ili dva nukleotida jer potonjih ima samo 4. Tri od četiri nukleotida daju 4 3 = 64 varijante, što više nego pokriva broj aminokiselina dostupnih u živim organizmima (vidi tabelu 1).
Kombinacije 64 nukleotida predstavljene u tabeli imaju dvije karakteristike. Prvo, od 64 tripletne varijante, samo 61 je kodon i kodira bilo koju aminokiselinu; oni se nazivaju čulni kodoni. Tri trojke ne kodiraju
Tabela 1.
Messenger RNA kodoni i odgovarajuće aminokiseline
|
FONDACIJA KODONOV |
|||||
|
Gluposti |
Gluposti |
||||
|
Gluposti | |||||
|
Meth |
|||||
|
Shaft |
|||||
aminokiseline a su stop signali koji ukazuju na kraj translacije. Postoje tri takve trojke - UAA, UAG, UGA, nazivaju se i “besmislenim” (besmisleni kodoni). Kao rezultat mutacije, koja je povezana sa zamjenom jednog nukleotida u tripletu drugim, besmisleni kodon može nastati iz osjetilnog kodona. Ova vrsta mutacije se zove besmislica mutacija. Ako se takav stop signal formira unutar gena (u njegovom informacijskom dijelu), tada će se tokom sinteze proteina na ovom mjestu proces stalno prekidati - sintetizirat će se samo prvi (prije stop signala) dio proteina. Osoba s ovom patologijom osjetit će nedostatak proteina i osjetit će simptome povezane s ovim nedostatkom. Na primjer, ova vrsta mutacije je identificirana u genu koji kodira beta lanac hemoglobina. Sintetizira se skraćeni neaktivni lanac hemoglobina koji se brzo uništava. Kao rezultat, formira se molekul hemoglobina bez beta lanca. Jasno je da takav molekul vjerovatno neće u potpunosti ispuniti svoje dužnosti. Nastaje teška bolest koja se razvija kao hemolitička anemija (beta-nula talasemija, od grčka riječ"Talasa" - Sredozemno more, gdje je ova bolest prvi put otkrivena).
Mehanizam djelovanja stop kodona razlikuje se od mehanizma djelovanja čulnih kodona. Ovo proizilazi iz činjenice da su za sve kodone koji kodiraju aminokiseline pronađene odgovarajuće tRNA. Nisu pronađene tRNA za besmislene kodone. Shodno tome, tRNA ne učestvuje u procesu zaustavljanja sinteze proteina.
CodonAUG (ponekad GUG u bakterijama) ne samo da kodiraju aminokiseline metionin i valin, već su iinicijator emitovanja .
b. Degeneracija ili redundantnost.
61 od 64 tripleta kodira 20 aminokiselina. Ovaj trostruki višak broja tripleta u odnosu na broj aminokiselina sugerira da se u prijenosu informacija mogu koristiti dvije opcije kodiranja. Prvo, ne mogu sva 64 kodona biti uključena u kodiranje 20 aminokiselina, ali samo 20 i, drugo, aminokiseline mogu biti kodirane s nekoliko kodona. Istraživanja su pokazala da je priroda koristila potonju opciju.
Njegove preferencije su očigledne. Ako bi od 64 varijante tripleta samo 20 bilo uključeno u kodiranje aminokiselina, onda bi 44 tripleta (od 64) ostala nekodirajuća, tj. besmisleni (besmisleni kodoni). Prethodno smo ukazali na to koliko je opasno za život ćelije transformirati kodirajući triplet kao rezultat mutacije u besmisleni kodon - to značajno remeti normalno funkcioniranje RNA polimeraze, što u konačnici dovodi do razvoja bolesti. Trenutno su tri kodona u našem genomu besmislica, ali sada zamislite šta bi se dogodilo kada bi se broj besmislenih kodona povećao za oko 15 puta. Jasno je da će u takvoj situaciji prijelaz normalnih kodona u nonsens kodone biti nemjerljivo veći.
Kod u kojem je jedna aminokiselina kodirana s nekoliko tripleta naziva se degeneriranim ili redundantnim. Gotovo svaka aminokiselina ima nekoliko kodona. Dakle, aminokiselina leucin može biti kodirana sa šest tripleta - UUA, UUG, TSUU, TsUC, TsUA, TsUG. Valin je kodiran sa četiri trojke, fenilalanin sa dva i samo triptofan i metionin kodiran jednim kodonom. Svojstvo koje je povezano sa snimanjem istih informacija sa različitim simbolima se zove degeneracija.
Broj kodona određenih za jednu aminokiselinu dobro korelira sa učestalošću pojavljivanja aminokiseline u proteinima.
I to najvjerovatnije nije slučajno. Što je veća učestalost pojavljivanja aminokiseline u proteinu, to je kodon ove aminokiseline češće zastupljen u genomu, veća je vjerovatnoća da će se ona oštetiti mutagenim faktorima. Stoga je jasno da mutirani kodon ima veće šanse da kodira istu aminokiselinu ako je visoko degenerisan. Iz ove perspektive, degeneracija genetskog koda je mehanizam koji štiti ljudski genom od oštećenja.
Treba napomenuti da se termin degeneracija u molekularnoj genetici koristi u drugom smislu. Dakle, najveći dio informacija u kodonu sadržan je u prva dva nukleotida; pokazalo se da je baza na trećem mjestu kodona od male važnosti. Ovaj fenomen se naziva "degeneracija treće baze". Posljednja karakteristika minimizira učinak mutacija. Na primjer, poznato je da je glavna funkcija crvenih krvnih stanica transport kisika iz pluća u tkiva i ugljični dioksid iz tkiva u pluća. Ovu funkciju obavlja respiratorni pigment - hemoglobin, koji ispunjava cijelu citoplazmu eritrocita. Sastoji se od proteinskog dijela - globina, koji je kodiran odgovarajućim genom. Osim proteina, molekul hemoglobina sadrži hem, koji sadrži željezo. Mutacije globinskih gena dovode do pojave različitih varijanti hemoglobina. Najčešće su mutacije povezane sa zamjena jednog nukleotida drugim i pojava novog kodona u genu, koji može kodirati novu aminokiselinu u polipeptidnom lancu hemoglobina. U tripletu, kao rezultat mutacije, može se zamijeniti bilo koji nukleotid - prvi, drugi ili treći. Poznato je nekoliko stotina mutacija koje utiču na integritet globinskih gena. Near 400 od kojih su povezani sa zamjenom pojedinačnih nukleotida u genu i odgovarajućom zamjenom aminokiselina u polipeptidu. Samo od ovih 100 zamjene dovode do nestabilnosti hemoglobina i raznih vrsta bolesti od blagih do veoma teških. 300 (približno 64%) supstitucijskih mutacija ne utječu na funkciju hemoglobina i ne dovode do patologije. Jedan od razloga za to je i gore spomenuta “degeneracija treće baze”, kada zamjena trećeg nukleotida u tripletu koji kodira serin, leucin, prolin, arginin i neke druge aminokiseline dovodi do pojave sinonimnog kodona. koji kodiraju istu aminokiselinu. Takva mutacija se neće manifestirati fenotipski. Nasuprot tome, svaka zamjena prvog ili drugog nukleotida u tripletu u 100% slučajeva dovodi do pojave nove varijante hemoglobina. Ali čak iu ovom slučaju možda neće biti teških fenotipskih poremećaja. Razlog tome je zamjena aminokiseline u hemoglobinu drugom sličnom prvoj po fizičko-hemijskim svojstvima. Na primjer, ako je aminokiselina s hidrofilnim svojstvima zamijenjena drugom aminokiselinom, ali sa istim svojstvima.
Hemoglobin se sastoji od željezne porfirinske grupe hema (za nju su vezani molekuli kisika i ugljičnog dioksida) i proteina - globina. Hemoglobin odraslih (HbA) sadrži dva identična -lanci i dva -lanci. Molekula -lanac sadrži 141 aminokiselinski ostatak, -lanac - 146, - I -lanci se razlikuju po mnogim ostacima aminokiselina. Aminokiselinska sekvenca svakog globinskog lanca je kodirana vlastitim genom. Gensko kodiranje -lanac se nalazi u kratkom kraku hromozoma 16, -gen - u kratkom kraku hromozoma 11. Zamjena u kodiranju gena -lanac hemoglobina prvog ili drugog nukleotida gotovo uvijek dovodi do pojave novih aminokiselina u proteinu, narušavanja funkcija hemoglobina i ozbiljnih posljedica za pacijenta. Na primjer, zamjena "C" u jednom od tripleta CAU (histidin) sa "Y" će dovesti do pojave novog tripleta UAU, koji kodira drugu aminokiselinu - tirozin. Fenotipski će se to manifestirati u teškoj bolesti.. A slična zamjena na poziciji 63 -lanac polipeptida histidina u tirozin će dovesti do destabilizacije hemoglobina. Razvija se bolest methemoglobinemija. Zamjena, kao rezultat mutacije, glutaminske kiseline valinom na 6. poziciji -lanac je uzročnik najteže bolesti - anemije srpastih ćelija. Hajde da ne nastavljamo tužnu listu. Napomenimo samo da se prilikom zamjene prva dva nukleotida može pojaviti aminokiselina fizička i hemijska svojstva sličan prethodnom. Dakle, zamjena 2. nukleotida u jednom od tripleta koji kodiraju glutaminsku kiselinu (GAA) u -lanac sa “U” dovodi do pojave novog tripleta (GUA), koji kodira valin, a zamjenom prvog nukleotida sa “A” formira se triplet AAA, koji kodira aminokiselinu lizin. Glutaminska kiselina i lizin su slični po fizičko-hemijskim svojstvima - obje su hidrofilne. Valin je hidrofobna aminokiselina. Dakle, zamjena hidrofilne glutaminske kiseline hidrofobnim valinom značajno mijenja svojstva hemoglobina, što u konačnici dovodi do razvoja anemije srpastih stanica, dok zamjenom hidrofilne glutaminske kiseline hidrofilnim lizinom u manjoj mjeri mijenja funkciju hemoglobina – bolesnici razvijaju lagana forma anemija. Kao rezultat zamjene treće baze, novi triplet može kodirati iste aminokiseline kao i prethodni. Na primjer, ako je u CAC tripletu uracil zamijenjen citozinom i pojavio se CAC triplet, tada se kod ljudi neće otkriti praktički nikakve fenotipske promjene. To je razumljivo, jer oba tripleta kodiraju istu aminokiselinu – histidin.
U zaključku, prikladno je naglasiti da su degeneracija genetskog koda i degeneracija treće baze sa opšte biološke tačke gledišta zaštitni mehanizmi koji su inherentni evoluciji u jedinstvenoj strukturi DNK i RNK.
V. Nedvosmislenost.
Svaki triplet (osim besmislica) kodira samo jednu aminokiselinu. Dakle, u pravcu kodon - aminokiselina genetski kod je nedvosmislen, u pravcu amino kiselina - kodon je dvosmislen (degenerisan).
Nedvosmisleno
Kodon aminokiselina
Degenerisan
I u ovom slučaju, potreba za nedvosmislenošću u genetskom kodu je očigledna. U drugoj opciji, prilikom prevođenja istog kodona, različite aminokiseline bi se ubacile u proteinski lanac i kao rezultat bi se formirali proteini s različitim primarnim strukturama i različitim funkcijama. Ćelijski metabolizam bi se prebacio na način rada “jedan gen – nekoliko polipeptida”. Jasno je da bi u takvoj situaciji regulatorna funkcija gena bila potpuno izgubljena.
g. Polaritet
Čitanje informacija iz DNK i mRNA događa se samo u jednom smjeru. Polaritet je važan za definisanje struktura višeg reda (sekundarne, tercijarne, itd.). Ranije smo govorili o tome kako strukture nižeg reda određuju strukture višeg reda. Tercijarna struktura i strukture višeg reda u proteinima nastaju čim sintetizirani lanac RNK napusti molekulu DNK ili polipeptidni lanac napusti ribozom. Dok slobodni kraj RNK ili polipeptida dobija tercijarnu strukturu, drugi kraj lanca nastavlja da se sintetiše na DNK (ako je RNK transkribovana) ili ribosomu (ako je polipeptid prepisan).
Stoga je jednosmjerni proces čitanja informacija (tokom sinteze RNK i proteina) neophodan ne samo za određivanje redoslijeda nukleotida ili aminokiselina u sintetiziranoj supstanci, već i za striktno određivanje sekundarnih, tercijalnih itd. strukture.
d) Nepreklapanje.
Kod se može preklapati ili ne preklapati. Većina organizama ima kod koji se ne preklapa. Kod nekih faga nalazi se preklapajući kod.
Suština koda koji se ne preklapa je da nukleotid jednog kodona ne može istovremeno biti nukleotid drugog kodona. Ako bi se kod preklapao, tada bi sekvenca od sedam nukleotida (GCUGCUG) mogla kodirati ne dvije aminokiseline (alanin-alanin) (slika 33, A) kao u slučaju koda koji se ne preklapa, već tri (ako postoji jedan zajednički nukleotid) (slika 33, B) ili pet (ako su dva zajednička nukleotida) (vidi sliku 33, C). U posljednja dva slučaja, mutacija bilo kojeg nukleotida dovela bi do kršenja u nizu dva, tri, itd. amino kiseline.
Međutim, utvrđeno je da mutacija jednog nukleotida uvijek poremeti uključivanje jedne aminokiseline u polipeptid. Ovo je značajan argument da se kod ne preklapa.
Objasnimo ovo na slici 34. Podebljane linije prikazuju triplete koji kodiraju aminokiseline u slučaju koda koji se ne preklapa i preklapa. Eksperimenti su jasno pokazali da se genetski kod ne preklapa. Ne ulazeći u detalje eksperimenta, napominjemo da ako zamijenite treći nukleotid u nizu nukleotida (vidi sliku 34)U (označeno zvjezdicom) na neku drugu stvar:
1. Sa kodom koji se ne preklapa, protein kontrolisan ovom sekvencom bi imao supstituciju jedne (prve) aminokiseline (označene zvjezdicama).
2. Sa preklapajućim kodom u opciji A, supstitucija bi se dogodila u dvije (prve i druge) aminokiseline (označene zvjezdicama). Pod opcijom B, zamjena bi uticala na tri aminokiseline (označene zvjezdicama).
Međutim, brojni eksperimenti su pokazali da kada je jedan nukleotid u DNK poremećen, poremećaj u proteinu uvijek pogađa samo jednu aminokiselinu, što je tipično za kod koji se ne preklapa.
GZUGZUG GZUGZUG GZUGZUG
GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU
*** *** *** *** *** ***
Alanin - Alanin Ala - Cis - Ley Ala - Ley - Ley - Ala - Ley
A B C
Nepreklapajući kod Preklapajući kod
Rice. 34. Dijagram koji objašnjava prisustvo koda koji se ne preklapa u genomu (objašnjenje u tekstu).
Nepreklapanje genetskog koda povezano je sa drugim svojstvom - čitanje informacija počinje od određene tačke - signala inicijacije. Takav inicijacijski signal u mRNA je kodon koji kodira metionin AUG.
Treba napomenuti da ljudi još uvijek imaju mali broj gena koji odstupaju opšte pravilo i preklapanje.
e. Kompaktnost.
Ne postoji interpunkcija između kodona. Drugim riječima, trojke nisu odvojene jedna od druge, na primjer, jednim besmislenim nukleotidom. Eksperimentima je dokazano odsustvo "interpunkcijskih znakova" u genetskom kodu.
i. Svestranost.
Šifra je ista za sve organizme koji žive na Zemlji. Direktan dokaz univerzalnosti genetskog koda dobijen je poređenjem sekvenci DNK sa odgovarajućim sekvencama proteina. Pokazalo se da svi genomi bakterija i eukariota koriste iste skupove vrijednosti koda. Ima izuzetaka, ali ne mnogo.
Prvi izuzeci od univerzalnosti genetskog koda pronađeni su u mitohondrijima nekih životinjskih vrsta. Ovo se odnosilo na terminator kodon UGA, koji se čita isto kao i kodon UGG, koji kodira aminokiselinu triptofan. Nađena su i druga rjeđa odstupanja od univerzalnosti.
MZ. Genetski kod je sistem za beleženje naslednih informacija u molekulima nukleinske kiseline, zasnovan na određenoj alternaciji nukleotidnih sekvenci u DNK ili RNK koje formiraju kodone,
odgovara aminokiselinama u proteinima.Genetski kod ima nekoliko svojstava.
Oznaka tvorca Filatova Feliksa Petroviča
Poglavlje 496. Zašto postoji dvadeset kodiranih aminokiselina? (XII)
Zašto postoji dvadeset kodiranih aminokiselina? (XII)
Neiskusnom čitaocu može se činiti da su elementi mašine za genetsko kodiranje tako detaljno opisani u prethodnom poglavlju da se na kraju čitanja čak počeo nekako umoriti, osjećajući da je početak knjige, koji ga je donekle zaintrigirao. , pretvara se u stranice iz srednjoškolskog udžbenika koje mogu obeshrabriti svakoga ko se prisjeti svoje rodne škole. Iskusni Čitalac, naprotiv, dobro zna sve što je ispričano i on, grešno, razmišlja da li da i sam napiše noviji udžbenik - za iste iste razrede. Bez razmišljanja da zabavljam ponosni svijet– drugim riječima, bez namjere da dosadi ni jednom ni drugom, Autor želi da naglasi da razumije: đavo je u detaljima. Ali u molekularnoj biologiji ih ima toliko da svaka formalizacija izgleda kao nečuveno pojednostavljenje. Međutim, često se dešava da je iskušenje formalizacije neodoljivo, i tu Autor ne može sebi uskratiti zadovoljstvo da još jednom citira španskog filozofa Joséa Ortegu y Gasseta:
« Siva boja je asketska. To je njegova simbolika u svakodnevnom jeziku, a Gete nagoveštava ovaj simbol: „Teorija, prijatelju, je suva, ali drvo života postaje zeleno.” Najviše što boja koja ne želi da bude boja može je da postane siva; ali život izgleda kao zeleno drvo - kakva ekstravagancija!.. Elegantna želja za preferiranjem sive boje divna i kontradiktorna ekstravagancija boja života navodi nas na teoretisanje. U teoriji, mi mijenjamo stvarnost za taj njen aspekt, a to su koncepti. Umjesto da živimo u njemu, mi razmišljamo o tome. Ali ko zna da li iza ovog očiglednog asketizma i povlačenja iz života, koje je čisto razmišljanje, stoji najviše puna forma vitalnost, njen najveći luksuz?
- Bravo, Jose! Upravo to mislim - čak sam i uvjeren u to.
Glavni, iako manji po obimu, ostatak knjige, kojem se autor sada okreće, posvećen je formalizaciji, teoretiziranju, shemama i dizajnu genetskog koda. Prva formalna hipoteza o strukturi genetskog koda daje mogući odgovor na pitanje zašto postoji tačno dvadeset kodiranih aminokiselina .
Godine 1954. Gamow je prvi pokazao da " kada se 4 nukleotida spoje u triplete, dobiju se 64 kombinacije, što je sasvim dovoljno za evidentiranje nasljednih informacija" Bio je prvi koji je predložio da su aminokiseline kodirane tripletima nukleotida i izrazio nadu da će “Neki od mlađih naučnika će doživjeti da vide kako je [genetski kod] dešifrovan”. Godine 1968. Amerikanci Robert Holley, Har Korana i Marshall Nirenberg dobili su Nobelovu nagradu za dešifriranje genetskog koda. Nagrada je dodijeljena nakon smrti Georgea Gamowa iste godine četiri mjeseca ranije.
Brojevi 64 (teoretski kapacitet koda) i 20 (stvarni kapacitet kodiranja, odnosno broj kodiranih aminokiselina) čine omjer kombinatoričkih pravila za plasmane i kombinacije s ponavljanjima: broj A plasmana (uređenih skupova) s ponavljanjima od r (r = 3; veličina kodona) elemenata skupa M koji sadrži k (k = 4; broj baza) elemenata je jednako
A k r= k r= A 4 3= 64,
a broj C kombinacija sa ponavljanjem k elemenata u r, tj. bilo koji podskup od 3 elementa skupa koji sadrži 4 elementa, jednak je:
Sa k r= [(k+r-1)!] : = C 4 3= 20.
To odmah dovodi do ideje da bi evolucija genetskog koda mogla započeti fazom kodiranja "seta", kada proizvod nije kodiran nizom tripletnih baza, već njihovim skupom, odnosno dvije grupe kodona, kao što je npr. SAA, KAO, AAS ili TGC, TCG, GCT, GTC, CTG, CGT bili su funkcionalno ekvivalentni (unutar grupe) i svaki je usmjeravao sintezu iste aminokiseline. Slična razmišljanja padaju na pamet kada se čita rad Ishigamija i Nagana (1975), s njihovom idejom da svaka primarna aminokiselina može odgovarati širokom spektru kodona, i Folsoma (1977) i Trainora (1984), sa njihovom idejom o permutacija baze unutar tripleta. Očigledno, manji broj kodona nije obezbijedio potrebnu raznolikost proizvoda, a b O Ostalo je bilo suvišno i, u najmanju ruku, nije odgovaralo broju danas poznatih aminokiselina. Svojevremeno smo i mi dali (veoma) skroman doprinos ovim idejama, napominjući da je broj kombinacija 4 By 3 ilustrovano ponavljanjima brojem kvantnih stanja tročestičnog Bose gasa sa četiri vjerovatna kvantna vlastita stanja54.
Kasnije je Gamow predložio šemu za implementaciju genetskog koda, koja je uključivala sklapanje polipeptida direktno na molekulu DNK. Prema ovom modelu, svaka aminokiselina je smještena u rombično udubljenje između četiri nukleotida, po dva iz svakog od komplementarnih lanaca. Iako se takav dijamant sastoji od četiri nukleotida i stoga je broj kombinacija 256, zbog ograničenja vezanih za vodonične veze nukleotidnih ostataka moguće je samo 20 varijanti takvih dijamanata. Ova šema, tzv dijamantski kod, sugerira korelaciju između uzastopnih aminokiselinskih ostataka, budući da se dva nukleotida uvijek pojavljuju u dva susjedna dijamanta (kod koji se preklapa). Dalja istraživanja su, međutim, pokazala da se i ovaj Gamow model ne slaže s eksperimentalnim podacima.
Kada bi se kapacitet genetskog koda koristio bez rezerve, to jest, samo jedna aminokiselina odgovara svakom tripletu, njegova sigurnost bi bila vrlo sumnjiva: svaka mutacija nukleotida mogla bi biti katastrofalna. U slučaju trenutne verzije, trećina slučajnih tačkastih mutacija javlja se u zadnjim slovima kodona, od čega polovina (kodoni okteta I) uopće nije osjetljiv na mutacije: treće slovo kodona može biti bilo koje od četiri - T, C, A ili G. Otpornost na tačkaste mutacije oktet kodona II u velikoj mjeri određuju dva faktora - (1) mogućnost proizvoljne zamjene treće baze (iako kada se bira samo između dvije - bilo purina ili pirimidina), koja uopće ne mijenja kodiranu aminokiselinu, i (2) mogućnost zamjene purina pirimidinima i obrnuto, čime se očuva slična hidrofilnost/hidrofobnost proizvoda, iako ne očuva njihova masa. Stoga, Priroda koristi izuzetno uspješnu „povratnu reakciju“ tzv degeneracija kod, kada kodirani znak odgovara više od jednog znaka kodiranja.
Evolucija je sukcesivno rafinirala funkcije svake od tri baze kodona, što je na kraju dovelo do striktnog trojstva samo dva kodona: ATG- Za M(metionin) i TTG- Za W(triptofan). Zasnovano samo na sposobnosti trojke da kodira jedan aminokiseline, ove dvije klasifikujemo kao degenerativnu grupu I. Kada je proizvod kodiran fiksnim dubletom baza, a treći može biti bilo koji od četiri moguće i zapravo služi kao separator između funkcionalnih dubleta, govore o aminokiselinama degenerativne grupe IV; Postoji osam takvih aminokiselina: alanin, A, arginin, R, valin, V, glicin, G, leucin, L, prolin, P, serin, S, treonin, T. Generalizirani kodon za svaku aminokiselinu u ovoj grupi, na primjer, leucin, piše se na sljedeći način: STN (N - proizvoljna osnova).
Dvanaest kodiranih proizvoda pripada grupi degeneracije II; u ovoj grupi treća baza je jedna od dva (ne od četiri, kao u prethodnom slučaju): ovo je purin ( R), odnosno adenin, A ili gvanin, G, – ili pirimidin ( Y), odnosno citozin, WITH ili timidin, T. Ova grupa uključuje tri aminokiseline koje su nam poznate iz četvrte degenerativne grupe - arginin, leucin i serin, ali ih ovdje kodiraju drugi dubleti, dva para - asparagin / asparaginska kiselina ( N/D), i glutamin/glutaminska kiselina ( Q/E), kao i histidin H, lizin K i tirozin Y. Univerzalni genetski kod takođe uključuje cistein u ovu grupu. WITH, sa svoja dva kodirajuća tripleta – TGC I TGT, odnosno sa trećim pirimidinom, kao i sa tri stop kodona, TAG, TAA I TGA, koji rade samo kao znakovi interpunkcije, koji fiksira kraj gena, ali ne kodira nijednu aminokiselinu. Generalizirani kodon za aminokiseline ove grupe, na primjer, asparagin, piše se na sljedeći način: AAY i asparaginska kiselina – G.A.R..
Konačno, grupa degeneracija III sadrži izoleucin, kodiran tri trojke ATA, ATC I A.T.T.. Grounds A, WITH I T, treći u kodonima za I, imati opšti simbol N, pa se generalizirani kodon izoleucina piše na sljedeći način: ATN. Sve ove karakteristike koda dobro su ilustrovane gornjom tabelom.
Zanimljivo je da je molekulska težina kodirane aminokiseline inverzni odnos o broju degenerativne grupe kojoj pripada (V. Shcherbak). Ovo je prvi ovdje zabilježen dokaz očiglednog uključivanja molekularne mase komponenti genetskog koda u njegovu racionalnu organizaciju.
U gornjoj tabeli, poredak prema povećanju molekulske težine odnosi se na aminokiseline u sastavu poredane po broju degenerativnih grupa (rimski brojevi), grupisanih u dva okteta (arapski brojevi). U ovom slučaju, pozicija cisteina WITH ispravljeno, o čemu će biti reči u sledećem poglavlju; Tamo ćemo takođe govoriti o oktetima.
Da se vratim na izbor dvadeset aminokiselina za kodiranje, vrijedi napomenuti još jednu zanimljivu okolnost: ovaj izbor bi također mogao biti određen kvantnom teorijom informacija, što sugerira optimalni algoritam(Groverov algoritam) pakovanje i čitanje informativnog sadržaja DNK (Apoorva Patel, 2001). Ovaj algoritam određuje broj objekata N, koji se razlikuje po broju odgovora Ne baš na pitanja Q, na sljedeći način:
(2Q +1) sin -1 (1 / ?N ) = ? /2 .
Rješenja ove jednadžbe za male vrijednosti Q vrlo karakteristično:
Q= 1ln N= 04.0
Q= 2ln N= 10.5
Q= 3ln N= 20.2.
U teoriji, ove vrijednosti ne moraju biti cijeli brojevi. Zanimljivo je da u prvoj aproksimaciji oni odgovaraju nizu tetraedarskih brojeva, kao i evoluciji funkcionalne veličine kodona od singleta do tripleta. Drugim riječima, tetraedar se može izgraditi i od deset i od četiri monomera; Ovi brojevi su označeni u rješenjima gornje jednačine. Kasnije ćemo pokazati da kombinacija dimenzionalnih parametara aminokiselina i nukleotida, na osnovu pravila koja predlažemo, dovodi do prostorne ravnoteže tetraedra od dvadeset monomera koji odgovaraju ovim aminokiselinama. Ovdje je možda vrijedno podsjetiti se još uvijek relevantnih riječi V?sea (1973): “ Čini se gotovo okrutnom šalom da bi priroda trebala izabrati takav broj[kodirano] aminokiselina, koje se lako dobijaju kao rezultat mnogih
matematičke operacije" Ali, na ovaj ili onaj način, pokazalo se da je dvadeset alfa aminokiselina (od stotina pronađenih u prirodi) dovoljno da obezbijedi potrebnu raznolikost proteina.
…………………
Broj 496 , koji obilježava ovo poglavlje, zanimljiv je po tome što pripada klasi tzv savršeni brojevi i to je jedina stvar trocifreni savršen broj. Oni to zovu savršenim prirodni broj, jednak zbiru svih njegovih vlastitih djelitelja (tj. svih pozitivnih djelitelja osim samog broja). Zbir svih djelitelja broja 496 , odnosno 1+2+4+8+16+31+62+124+248, jednako je sebi. Prisjetili smo se savršenih brojeva i primijetili jedinstvenost ovog konkretnog broja, jer je, prvo, trocifren - kao i trocifreni elementi kodiranja o kojima govorimo, a drugo, kao i svi prethodni brojevi koji se ovdje spominju, on je nasumičan ili ne – karakteriše jedan od formalnih parametara genetskog koda, o čemu ćemo dalje raspravljati. Strpljenje čitaoca nije neograničeno, a autor u vezi s tim podsjeća na odlomak iz pisma jednog od čitatelja poznatom popularizatoru matematike Martinu Gardneru: Prestanite tražiti zanimljive brojeve! Ostavite barem jedan nezanimljiv broj za interes! Ali iskušenje je veliko i teško mu je odoljeti.
Iz knjige Najnovija knjigačinjenice. Tom 1 [Astronomija i astrofizika. Geografija i druge nauke o Zemlji. biologija i medicina] autor Iz knjige Putovanje u prošlost autor Golosnicki Lev PetrovichPrije dvadeset pet miliona godina Vruće je julskog poslijepodneva u kazahstanskoj stepi. Sve je preplavljeno sunčevom svetlošću: brežuljkasta ravnica, jezera smeštena u depresijama i oivičena trskom, žute površine peska obrasle saksaulom.Brda se strmo spuštaju prema jezerima
Iz knjige Farmaceutska i prehrambena mafija od Brouwer LouisaDvadeset glavnih razloga za izuzeće od služenja vojnog roka u svim regrutnim centrima za 1986. godinu Broj Bolesti i patološka stanja Broj lica oslobođenih služenja vojske Odnos lica oslobođenih služenja vojske i lica sposobnih za službu
Iz knjige STVARALčev PEČAT. Hipoteza o nastanku života na Zemlji. autor Filatov Feliks PetrovičPoglavlje 496. Zašto postoji dvadeset kodiranih aminokiselina? (XII) Neiskusnom čitaocu može se učiniti da su elementi mašine za genetsko kodiranje opisani u prethodnom poglavlju tako detaljno da se na kraju čitanja čak počeo nekako umoriti, osjećajući da je pomalo
Iz knjige Lozinka ukrštenih antena autor Khalifman Joseph AronovichDVADESET PET GODINA KASNIJE Prolaze godine, a malena embrionalna komora veličine naprstka izgubljena u tlu raste i postaje uočljiva humka. Odozgo je čvrsto obložen glinom, pijeskom, cementom i u ovom bloku, spolja mrtav i nijem kao kamen, teče
Iz knjige Najnovija knjiga činjenica. Tom 1. Astronomija i astrofizika. Geografija i druge nauke o Zemlji. Biologija i medicina autor Kondrašov Anatolij PavlovičŠta znači izraz „dvadeset peti kadar“? Ovaj termin se prvi put pojavio sredinom prošlog veka u SAD i odnosio se na kinematografiju. Činjenica je da filmska kamera i, shodno tome, projekciona filmska kamera napreduju film brzinom od 24 kadra u sekundi. Ali 1957
Iz knjige Biološka hemija autor Lelevič Vladimir Valerijanovič Iz autorove knjigePoglavlje 23. Metabolizam aminokiselina. Dinamičko stanje tjelesnih bjelančevina Značaj aminokiselina za organizam prije svega leži u činjenici da se one koriste za sintezu proteina čiji metabolizam zauzima posebno mjesto u metaboličkim procesima između organizma i organizma.
Iz autorove knjigeApsorpcija aminokiselina. Javlja se aktivnim transportom uz učešće prevoznika. Maksimalna koncentracija aminokiselina u krvi postiže se 30-50 minuta nakon konzumiranja proteinskog obroka. Prijenos kroz ivicu četkice vrši se brojnim vektorima, mnogima
Iz autorove knjigeNasljedni poremećaji transporta aminokiselina Hartnupova bolest je poremećaj apsorpcije triptofana u crijevima i njegove reapsorpcije u bubrežnim tubulima. Budući da triptofan služi kao polazni proizvod za sintezu vitamina PP, glavne manifestacije Hartnupove bolesti su
Iz autorove knjigePutevi metabolizma aminokiselina u tkivima Aminokiseline su bifunkcionalna jedinjenja koja sadrže aminsku i karboksilnu grupu. Reakcije u ovim grupama su zajedničke za različite aminokiseline. To uključuje: 1. na aminsku grupu – reakcije deaminacije i
Iz autorove knjigeTransaminacija aminokiselina Transaminacija je reakcija prijenosa a-amino grupe iz aminokiseline u a-keto kiselinu, što rezultira stvaranjem nove keto kiseline i nove aminokiseline. Reakcije kataliziraju enzimi aminotransferaze. To su kompleksni enzimi, koenzim
Iz autorove knjigeDeaminacija aminokiselina Deaminacija aminokiselina je reakcija eliminacije a-amino grupe iz aminokiseline uz oslobađanje amonijaka. Postoje dvije vrste reakcija deaminacije: direktna i indirektna Direktna deaminacija je direktna eliminacija amino grupe iz
Iz autorove knjigeIndirektna deaminacija aminokiselina Većina aminokiselina nije sposobna za deaminaciju u jednom koraku, poput glutamata. Amino grupe takvih aminokiselina se prenose na β-ketoglutarat kako bi se formirala glutaminska kiselina, koja je zatim podvrgnuta direktnom
Iz autorove knjigeDekarboksilacija aminokiselina Neke aminokiseline i njihovi derivati mogu biti podvrgnuti dekarboksilaciji. Reakcije dekarboksilacije su ireverzibilne i kataliziraju ih enzimi dekarboksilaze, koji zahtijevaju piridoksal fosfat kao koenzim.
Iz autorove knjigePoglavlje 25. Metabolizam pojedinačnih aminokiselina Metabolizam metionina Metionin je esencijalna aminokiselina. Metilna grupa metionina je pokretni fragment od jednog ugljika koji se koristi za sintezu brojnih spojeva. Prijenos metil grupe metionina na odgovarajući