Genetik kodun temel özellikleri ve önemi. Evrensel genetik kod

Eğitim ve Bilim Bakanlığı Rusya Federasyonu Federal ajans eğitimin

Durum Eğitim kurumu daha yüksek mesleki Eğitim"Altay Devleti Teknik Üniversite onlara. I.I. Polzunov"

Doğa Bilimleri ve Sistem Analizi Bölümü

"Genetik kod" konulu özet

1. Genetik kod kavramı

3. Genetik bilgi

Kaynakça

1. Genetik kod kavramı

Genetik kod - canlı organizmaların özelliği tek sistem kayıtlar kalıtsal bilgi Nükleik asit moleküllerinde bir nükleotid dizisi formunda. Her nükleotid, bileşiminde bulunan azotlu bazın adının başlayan büyük harfle belirtilir: - A (A) adenin; - G(G)guanin; - C(C)sitozin; - T (T) timin (DNA'da) veya U (U) urasil (mRNA'da).

Genetik kodun bir hücrede uygulanması iki aşamada gerçekleşir: transkripsiyon ve translasyon.

Bunlardan ilki çekirdekte meydana gelir; DNA'nın karşılık gelen bölümlerinde mRNA moleküllerinin sentezinden oluşur. Bu durumda DNA nükleotid dizisi, RNA nükleotid dizisine "yeniden yazılır". İkinci aşama sitoplazmada, ribozomlarda gerçekleşir; bu durumda mRNA'nın nükleotid dizisi, proteindeki amino asit dizisine çevrilir: bu aşama, transfer RNA'nın (tRNA) ve karşılık gelen enzimlerin katılımıyla gerçekleşir.

2. Genetik kodun özellikleri

1. Üçlü

Her bir amino asit 3 nükleotidden oluşan bir dizi tarafından kodlanır.

Bir üçlü veya kodon, bir amino asidi kodlayan üç nükleotitten oluşan bir dizidir.

4 (DNA'daki farklı nükleotidlerin sayısı) 20'den az olduğundan kod tek parça olamaz. Kod çift olamaz çünkü 16 (2'nin 4 nükleotidinin kombinasyon ve permütasyon sayısı) 20'den azdır. Kod üçlü olabilir çünkü 64 (4'ten 3'e kadar olan kombinasyon ve permütasyon sayısı) 20'den fazladır.

2. Dejenerasyon.

Metiyonin ve triptofan dışındaki tüm amino asitler birden fazla üçlü tarafından kodlanır: 1 üçlüden 2 amino asit = 2 üçlüden 2 9 amino asit = 18 1 amino asit 3 üçlü = 4 üçlüden 3 5 amino asit = 6 üçlüden oluşan 20 3 amino asit = 18 Toplam 61 üçlü, 20 amino asidi kodlar.

3. Genler arası noktalama işaretlerinin varlığı.

Gen, bir polipeptit zincirini veya bir tRNA, rRNA veya sRNA molekülünü kodlayan DNA'nın bir bölümüdür.

TRNA, rRNA ve sRNA genleri proteinleri kodlamaz.

Bir polipeptidi kodlayan her genin sonunda 3 durdurma kodonundan veya durdurma sinyallerinden en az biri bulunur: UAA, UAG, UGA. Yayını sonlandırıyorlar.

Geleneksel olarak lider diziden sonraki ilk kodon olan AUG kodonu da noktalama işaretlerine aittir. Büyük harf görevi görür. Bu pozisyonda formilmetiyonini (prokaryotlarda) kodlar.

4. Belirsizlik.

Her üçlü yalnızca bir amino asidi kodlar veya bir çeviri sonlandırıcıdır.

Bunun istisnası AUG kodonudur. Prokaryotlarda, ilk konumda (büyük harf) formilmetiyonini kodlar ve diğer herhangi bir konumda metiyonini kodlar.

5. Kompaktlık veya intragenik noktalama işaretlerinin olmaması.

Bir gen içindeki her nükleotid önemli bir kodonun parçasıdır.

1961'de Seymour Benzer ve Francis Crick, kodun üçlü doğasını ve kompaktlığını deneysel olarak kanıtladılar.

Deneyin özü: “+” mutasyon - bir nükleotidin eklenmesi. "-" mutasyon - bir nükleotidin kaybı. Bir genin başlangıcındaki tek bir "+" veya "-" mutasyonu, genin tamamını bozar. Çift "+" veya "-" mutasyon da genin tamamını bozar. Bir genin başlangıcındaki üçlü “+” veya “-” mutasyon, genin yalnızca bir kısmını bozar. Dörtlü bir “+” veya “-” mutasyon yine tüm geni bozar.

Deney, kodun üçlü olduğunu ve genin içinde noktalama işareti bulunmadığını kanıtlıyor. Deney iki bitişik faj geni üzerinde gerçekleştirildi ve ayrıca genler arasında noktalama işaretlerinin varlığı da gösterildi.

3. Genetik bilgi

Genetik bilgi, atalardan alınan ve genetik kod biçiminde kalıtsal yapılara yerleştirilmiş bir organizmanın özelliklerinin bir programıdır.

Genetik bilginin oluşumunun şu şemayı takip ettiği varsayılmaktadır: jeokimyasal süreçler - mineral oluşumu - evrimsel kataliz (otokataliz).

İlk ilkel genlerin mikrokristalin kil kristalleri olması ve her yeni kil katmanının, sanki yapı hakkında bilgi alıyormuşçasına bir öncekinin yapısal özelliklerine uygun olarak inşa edilmesi mümkündür.

Genetik bilginin uygulanması, protein moleküllerinin üç RNA kullanılarak sentezlenmesi sürecinde meydana gelir: haberci RNA (mRNA), taşıma RNA'sı (tRNA) ve ribozomal RNA (rRNA). Bilgi aktarımı süreci şu şekilde gerçekleşir: - doğrudan bir iletişim kanalı aracılığıyla: DNA - RNA - protein; ve - kanal aracılığıyla geri bildirim: çevre - protein - DNA.

Canlı organizmalar bilgiyi alma, saklama ve iletme yeteneğine sahiptir. Dahası, canlı organizmaların kendileri ve çevrelerindeki dünya hakkında aldıkları bilgileri mümkün olduğunca verimli bir şekilde kullanma arzusu vardır. Genlerde yer alan ve canlı bir organizmanın var olması, gelişmesi ve çoğalması için gerekli olan kalıtsal bilgiler, her bireyden kendi soyuna aktarılır. Bu bilgi organizmanın gelişim yönünü belirler ve çevre ile etkileşimi sürecinde bireyine olan tepkisi bozulabilir, böylece soyundan gelenlerin gelişiminin evrimi sağlanır. Canlı bir organizmanın evrimi sürecinde ortaya çıkar ve hatırlanır. yeni bilgi, onun için bilginin değeri de dahil olmak üzere artar.

Kalıtsal bilgilerin belirli koşullar altında uygulanması sırasında dış ortam Belirli bir biyolojik türün organizmalarının fenotipi oluşur.

Genetik bilgi belirler morfolojik yapı büyüme, gelişme, metabolizma, zihinsel yapı, hastalıklara yatkınlık ve vücudun genetik kusurları.

Canlıların oluşumu ve evriminde bilginin rolünü haklı olarak vurgulayan pek çok bilim adamı, bu durumu yaşamın ana kriterlerinden biri olarak kaydetmiştir. Yani V.I. Karagodin şöyle inanıyor: "Yaşamak, bilginin ve onun kodladığı yapıların, bu bilginin uygun çevre koşullarında çoğaltılmasını sağlayan bir varoluş biçimidir." Bilgi ve yaşam arasındaki bağlantıya da A.A. Lyapunov: "Hayat, kalıcı reaksiyonlar geliştirmek için bireysel moleküllerin durumları tarafından kodlanan bilgileri kullanan, maddenin son derece düzenli bir halidir." Ünlü astrofizikçimiz N.S. Kardashev ayrıca yaşamın bilgilendirici bileşenini de vurguluyor: “Hayat, kendilerini korumak için kullandıkları çevre ve kendi yapısı hakkındaki en basit bilgileri ilk başta hatırlayabilen ve kullanabilen özel bir tür molekülün sentezlenmesi olasılığı sayesinde ortaya çıkıyor. , üreme için ve bizim için özellikle önemli olan daha fazlasını elde etmek için." daha fazla bilgi." Ekolojist F. Tipler, “Ölümsüzlük Fiziği” adlı kitabında canlı organizmaların bilgiyi koruma ve aktarma yeteneğine dikkat çekiyor: “Hayatı, doğal seçilimle korunan, kodlanmış bir bilgi türü olarak tanımlıyorum.” Üstelik eğer böyleyse hayat-bilgi sisteminin ezeli, sonsuz ve ölümsüz olduğuna inanır.

Genetik kodun keşfi ve moleküler biyoloji yasalarının oluşturulması, modern genetik ile Darwinci evrim teorisinin birleştirilmesi ihtiyacını gösterdi. Böylece yeni bir biyolojik paradigma doğdu: zaten klasik olmayan biyoloji olarak kabul edilebilecek sentetik evrim teorisi (STE).

Yaşayan dünyanın evriminin modern anlayışında Darwin'in evriminin üçlüsü (kalıtım, değişkenlik, doğal seçilim) ile ilgili temel fikirleri, yalnızca fikirlerle desteklenmez. Doğal seçilim, ancak genetik olarak belirlenen bir seçim. Sentetik veya genel evrimin gelişiminin başlangıcı S.S.'nin eseri olarak düşünülebilir. Chetverikov, popülasyon genetiği üzerine, seçilimin bireysel özellikler ve bireyler değil, tüm popülasyonun genotipi olduğunu, ancak bireysel bireylerin fenotipik özellikleri aracılığıyla gerçekleştirildiğini gösterdi. Bu, faydalı değişikliklerin popülasyonun geneline yayılmasına neden olur. Böylece evrim mekanizması, hem genetik düzeyde rastgele mutasyonlar yoluyla hem de mutasyonel özelliklerin çevreye adaptasyonunu belirleyen ve en yaşayabilir yavruları sağlayan en değerli özelliklerin (bilginin değeri!) kalıtımı yoluyla gerçekleşir.

Mevsimsel iklim değişiklikleri, çeşitli doğal veya Insan yapımı felaketler bir yandan popülasyonlardaki gen tekrarının sıklığında bir değişikliğe ve bunun sonucunda da kalıtsal çeşitliliğin azalmasına yol açarlar. Bu sürece bazen genetik sürüklenme denir. Öte yandan, çeşitli mutasyonların konsantrasyonundaki değişikliklere ve popülasyonda bulunan genotip çeşitliliğinin azalmasına, bu da seçimin yönü ve yoğunluğunda değişikliklere yol açabilir.

4. İnsan genetik kodunun çözülmesi

Mayıs 2006'da insan genomunu çözmeye çalışan bilim insanları, tam dizilimi olmayan son insan kromozomu olan 1. kromozomun tam bir genetik haritasını yayınladılar.

İnsan Genomu Projesi'nin resmi olarak tamamlandığını gösteren bir ön insan genetik haritası 2003 yılında yayınlandı. Bu çerçevede, insan genlerinin %99'unu içeren genom parçaları dizilendi. Gen tanımlamanın doğruluğu %99,99 idi. Ancak proje tamamlandığında 24 kromozomdan yalnızca dördü tam olarak dizilenmişti. Gerçek şu ki, genlere ek olarak kromozomlar, herhangi bir özelliği kodlamayan ve protein sentezinde yer almayan parçalar içerir. Bu parçaların vücudun yaşamında oynadığı rol hala bilinmiyor, ancak giderek daha fazla araştırmacı, çalışmalarının daha fazla dikkat gerektirdiğine inanma eğiliminde.

Genetik Kod– DNA'daki (RNA) genetik bilgiyi belirli bir nükleotid dizisi şeklinde kaydetmek için bir sistem.DNA ve RNA'daki belirli bir nükleotid dizisi, proteinlerin polipeptit zincirlerindeki belirli bir amino asit dizisine karşılık gelir. Kodu Rusça veya büyük harflerle yazmak gelenekseldir. Latin alfabesi. Her nükleotid, molekülünde bulunan azotlu bazın adının başladığı harfle belirtilir: A (A) - adenin, G (G) - guanin, C (C) - sitozin, T (T) - timin; Timinurasil yerine RNA'da - U (U). Nükleotid dizisi, AK'nin sentezlenen proteine ​​dahil edilme sırasını belirler.

Genetik kodun özellikleri:

1. Üçlü- kodun önemli birimi üçlü kombinasyon nükleotidler (üçlü veya kodon).
2. Süreklilik- Üçüzler arasında noktalama işareti yoktur, yani bilgiler sürekli okunur.
3. Örtüşmeyen- aynı nükleotid aynı anda iki veya daha fazla üçlünün parçası olamaz (birkaç çerçeve kayması proteinini kodlayan bazı virüs, mitokondri ve bakteri örtüşen genlerinde gözlenmez).
4. Belirsizlik(özgüllük) - belirli bir kodon yalnızca bir amino aside karşılık gelir (ancak Euplotescrassus'taki UGA kodonu iki amino asidi kodlar - sistein ve selenosistein)
5. Yozlaşma(fazlalık) - birkaç kodon aynı amino aside karşılık gelebilir.
6. Çok yönlülük - genetik Kod organizmalarda da aynı şekilde çalışır farklı seviyeler karmaşıklık - virüslerden insanlara (genetik mühendisliği yöntemleri buna dayanmaktadır; aşağıdaki "Standart genetik kodun çeşitleri" bölümündeki tabloda gösterilen bir takım istisnalar vardır).

Biyosentez koşulları

Protein biyosentezi, DNA molekülünden gelen genetik bilgiyi gerektirir; haberci RNA - bu bilginin çekirdekten sentez yerine kadar taşıyıcısı; ribozomlar - protein sentezinin kendisinin gerçekleştiği organeller; sitoplazmada bir dizi amino asit; amino asitleri kodlayan RNA'ları aktarır ve bunları ribozomlar üzerindeki sentez bölgesine aktarır; ATP, kodlama ve biyosentez süreci için enerji sağlayan bir maddedir.

Aşamalar

Transkripsiyon- Çekirdekte meydana gelen bir DNA matrisi üzerindeki her türlü RNA'nın biyosentezi süreci.

DNA molekülünün belirli bir kısmı spirallenir, enzimlerin etkisi altında iki zincir arasındaki hidrojen bağları yok edilir. Bir şablonda olduğu gibi bir DNA zincirinde, tamamlayıcı prensibe göre nükleotidlerden bir RNA kopyası sentezlenir. DNA bölümüne bağlı olarak ribozomal, taşıyıcı ve haberci RNA'lar bu şekilde sentezlenir.

MRNA sentezinden sonra çekirdeği terk eder ve ribozomlar üzerindeki protein sentezinin yapılacağı sitoplazmaya gönderilir.

Yayın- mRNA'nın proteinin birincil yapısı hakkında bilgi iletmede bir aracı olduğu ribozomlar üzerinde gerçekleştirilen polipeptit zincirlerinin sentezi süreci.

Protein biyosentezi bir dizi reaksiyondan oluşur.

1. Amino asitlerin aktivasyonu ve kodlanması. tRNA, merkezi döngüsünde belirli bir amino asit koduna ve mRNA üzerindeki kodona karşılık gelen üçlü bir antikodon bulunan bir yonca yaprağı şekline sahiptir. Her amino asit, ATP'nin enerjisi kullanılarak karşılık gelen tRNA'ya bağlanır. Ribozomlara giren bir tRNA-amino asit kompleksi oluşur.

2. mRNA-ribozom kompleksinin oluşumu. Sitoplazmadaki mRNA, granüler ER üzerindeki ribozomlarla bağlanır.

3. Polipeptit zincirinin birleştirilmesi. Antikodon-kodon tamamlayıcılığı ilkesine göre amino asitli tRNA, mRNA ile birleşerek ribozoma girer. Ribozomun peptid merkezinde, iki amino asit arasında bir Peptit bağı ve salınan tRNA ribozomdan ayrılır. Bu durumda, mRNA her seferinde bir üçlü ilerler, yeni bir tRNA (bir amino asit) getirir ve salınan tRNA'yı ribozomdan çıkarır. Tüm süreç ATP enerjisi tarafından sağlanır. Bir mRNA birkaç ribozomla birleşerek bir proteinin birçok molekülünün aynı anda sentezlendiği bir polisom oluşturabilir. Sentez, mRNA'da anlamsız kodonlar (durdurma kodları) başladığında sona erer. Ribozomlar mRNA'dan ayrılır ve bunlardan polipeptit zincirleri çıkarılır. Sentez işleminin tamamı granüler endoplazmik retikulum üzerinde gerçekleştiğinden, ortaya çıkan polipeptit zincirleri ER tübüllerine girer ve burada son yapılarını kazanır ve protein moleküllerine dönüştürülür.

Tüm sentez reaksiyonları, ATP enerjisinin harcanmasıyla özel enzimler tarafından katalize edilir. Sentez hızı çok yüksektir ve polipeptidin uzunluğuna bağlıdır. Örneğin Escherichia coli'nin ribozomunda 300 aminoasitlik bir protein yaklaşık 15-20 saniyede sentezlenir.

Gen sınıflandırması

1) Alelik bir çiftteki etkileşimin doğası gereği:

Baskın (kendisine alelik resesif bir genin tezahürünü baskılayabilen bir gen); - resesif (ekspresyonu alelik dominant geni tarafından baskılanan bir gen).

2) Fonksiyonel sınıflandırma:

2) Genetik kod- bunlar belirli nükleotid kombinasyonları ve DNA molekülündeki konumlarının sırasıdır. Bu, bir nükleotid dizisini kullanarak proteinlerin amino asit dizisini kodlamanın tüm canlı organizmalara özgü bir yöntemidir.

DNA dört nükleotid kullanır - adenin (A), guanin (G), sitozin (C), timin (T), Rus edebiyatında A, G, T ve C harfleriyle gösterilir. Bu harfler alfabeyi oluşturur. genetik Kod. RNA, U harfi (Rus dili literatüründe U) ile gösterilen benzer bir nükleotid - urasil ile değiştirilen timin haricinde aynı nükleotidleri kullanır. DNA ve RNA moleküllerinde nükleotidler zincirler halinde dizilir ve böylece genetik harf dizileri elde edilir.

Genetik Kod

Doğada protein oluşturmak için 20 farklı amino asit kullanılır. Her protein, kesin olarak tanımlanmış bir diziye sahip bir zincir veya birkaç amino asit zinciridir. Bu dizi, proteinin yapısını ve dolayısıyla tüm biyolojik özelliklerini belirler. Amino asit seti aynı zamanda neredeyse tüm canlı organizmalar için evrenseldir.

Genetik bilginin canlı hücrelere uygulanması (yani, bir gen tarafından kodlanan bir proteinin sentezi), iki matris işlemi kullanılarak gerçekleştirilir: transkripsiyon (yani, bir DNA matrisinde mRNA'nın sentezi) ve genetik kodun çevrilmesi. bir amino asit dizisine (bir mRNA matrisi üzerinde bir polipeptit zincirinin sentezi). Ardışık üç nükleotid, 20 amino asidi kodlamak için yeterlidir ve ayrıca protein dizisinin sonunu gösteren durdurma sinyali de yeterlidir. Üç nükleotitten oluşan bir diziye üçlü denir. Amino asitlere ve kodonlara karşılık gelen kabul edilen kısaltmalar şekilde gösterilmiştir.

Genetik kodun özellikleri

1. Üçlü- anlamlı bir kod birimi, üç nükleotidin (bir üçlü veya kodon) birleşimidir.

2. Süreklilik- Üçüzler arasında noktalama işareti yoktur, yani bilgiler sürekli okunur.

3. Ayrıklık- aynı nükleotid aynı anda iki veya daha fazla üçlünün parçası olamaz.

4. özgüllük- Belirli bir kodon yalnızca bir amino asite karşılık gelir.

5. Dejenerasyon (artıklık)- birden fazla kodon aynı aminoasite karşılık gelebilir.

6. Çok yönlülük - genetik Kod virüslerden insanlara kadar farklı karmaşıklık seviyelerindeki organizmalarda aynı şekilde çalışır. (genetik mühendisliği yöntemleri buna dayanmaktadır)

3) transkripsiyon - Tüm canlı hücrelerde meydana gelen, DNA'yı şablon olarak kullanan RNA sentezi süreci. Yani genetik bilginin DNA'dan RNA'ya aktarılmasıdır.

Transkripsiyon, DNA'ya bağımlı RNA polimeraz enzimi tarafından katalize edilir. RNA sentezi süreci 5" ucundan 3" ucuna doğru ilerler, yani DNA kalıp zinciri boyunca RNA polimeraz 3"->5" yönünde hareket eder.

Transkripsiyon başlama, uzama ve sonlanma aşamalarından oluşur.

Transkripsiyonun başlatılması - zor süreç kopyalanan dizinin yakınındaki DNA dizisine (ve ökaryotlarda ayrıca genomun daha uzak kısımlarında bulunan güçlendiriciler ve susturucular) ve çeşitli protein faktörlerinin varlığına veya yokluğuna bağlıdır.

Uzama- DNA'nın daha da çözülmesi ve kodlama zinciri boyunca RNA sentezi devam eder. DNA sentezi gibi 5-3 yönünde gerçekleşir

Sonlandırma- Polimeraz terminatöre ulaştığı anda hemen DNA'dan ayrılır, lokal DNA-RNA hibridi yok edilir ve yeni sentezlenen RNA çekirdekten sitoplazmaya taşınarak transkripsiyon tamamlanır.

İşleme- birincil transkripsiyon ve çeviri ürünlerinin işleyen moleküllere dönüştürülmesine yol açan bir dizi reaksiyon. Fonksiyonel olarak aktif olmayan öncü moleküller P'ye maruz kalır. ribonükleik asitler (tRNA, rRNA, mRNA) ve diğerleri. proteinler.

Katabolik enzimlerin sentezi sürecinde (substratların parçalanması), prokaryotlarda enzimlerin uyarılabilir sentezi meydana gelir. Bu, hücreye koşullara uyum sağlama yeteneği verir. çevre ve eğer ihtiyaç ortadan kalkarsa ilgili enzimin sentezini durdurarak enerji tasarrufu sağlayın.
Katabolik enzimlerin sentezini indüklemek için aşağıdaki koşullar gereklidir:

1. Enzim, yalnızca karşılık gelen substratın parçalanması hücre için gerekli olduğunda sentezlenir.
2. İlgili enzimin oluşabilmesi için ortamdaki substrat konsantrasyonunun belirli bir seviyeyi aşması gerekir.
Escherichia coli'de gen ekspresyonunun düzenlenme mekanizması, laktozu parçalayan üç katabolik enzimin sentezini kontrol eden lac operon örneği kullanılarak en iyi şekilde incelenir. Hücrede çok fazla glikoz ve az laktoz varsa, promotör aktif değildir ve baskılayıcı protein operatör üzerinde bulunur - lac operonunun transkripsiyonu bloke edilir. Ortamdaki ve dolayısıyla hücredeki glikoz miktarı azaldığında ve laktoz arttığında aşağıdaki olaylar meydana gelir: siklik adenosin monofosfat miktarı artar, CAP proteinine bağlanır - bu kompleks, RNA polimerazın bağlandığı promotörü aktive eder. bağlar; aynı zamanda aşırı laktoz baskılayıcı proteine ​​bağlanır ve operatörü ondan serbest bırakır - RNA polimeraz için yol açıktır, lac operonunun yapısal genlerinin transkripsiyonu başlar. Laktoz, onu parçalayan enzimlerin sentezinin indükleyicisi olarak görev yapar.

5) Ökaryotlarda gen ifadesinin düzenlenmesiçok daha karmaşıktır. Çeşitli türlerçok hücreli bir ökaryotik organizmanın hücreleri, bir dizi aynı proteini sentezler ve aynı zamanda belirli bir tipteki hücrelere özgü bir dizi protein bakımından birbirlerinden farklılık gösterirler. Üretim seviyesi hücre tipine ve organizmanın gelişim aşamasına bağlıdır. Gen ifadesinin düzenlenmesi hücresel ve organizma düzeyinde gerçekleştirilir. Ökaryotik hücrelerin genleri ikiye ayrılır iki ana türler: birincisi hücresel işlevlerin evrenselliğini belirler, ikincisi uzmanlaşmayı belirler (belirler) hücresel işlevler. Gen fonksiyonları İlk grup belli olmak tüm hücrelerde. Farklılaşmış işlevleri yerine getirmek için özelleşmiş hücrelerin belirli bir dizi gen ifade etmesi gerekir.
Ökaryotik hücrelerin kromozomları, genleri ve operonları, gen ifadesinin karmaşıklığını açıklayan bir takım yapısal ve işlevsel özelliklere sahiptir.
1. Ökaryotik hücrelerin operonları, farklı kromozomlar üzerinde bulunabilen birkaç gen - düzenleyiciye sahiptir.
2. Bir biyokimyasal prosesin enzimlerinin sentezini kontrol eden yapısal genler, yalnızca bir DNA molekülünde değil, aynı zamanda birkaçında da bulunan birkaç operonda yoğunlaşabilir.
3. Bir DNA molekülünün karmaşık dizisi. Bilgilendirici ve bilgilendirici olmayan bölümler, benzersiz ve tekrar tekrar tekrarlanan bilgilendirici nükleotid dizileri vardır.
4. Ökaryotik genler eksonlardan ve intronlardan oluşur ve mRNA'nın olgunlaşmasına, karşılık gelen birincil RNA transkriptlerinden (pro-RNA), yani intronların eksizyonu eşlik eder. ekleme.
5. Gen transkripsiyon süreci kromatinin durumuna bağlıdır. Lokal DNA sıkışması RNA sentezini tamamen bloke eder.
6. Ökaryotik hücrelerde transkripsiyon her zaman translasyonla ilişkili değildir. Sentezlenen mRNA, bilgiozomlar halinde uzun süre saklanabilir. Transkripsiyon ve çeviri farklı bölümlerde meydana gelir.
7. Bazı ökaryotik genler değişken lokalizasyona sahiptir (kararsız genler veya transpozonlar).
8. Moleküler biyoloji yöntemleri, histon proteinlerinin mRNA sentezi üzerindeki inhibitör etkisini ortaya çıkarmıştır.
9. Organların gelişimi ve farklılaşması sırasında gen aktivitesi, vücutta dolaşan ve belirli hücrelerde spesifik reaksiyonlara neden olan hormonlara bağlıdır. Memelilerde önemli Seks hormonlarının etkisi vardır.
10. Ökaryotlarda, intogenezin her aşamasında genlerin %5-10'u ifade edilir, geri kalanının bloke edilmesi gerekir.

6) genetik materyalin onarımı

Genetik onarım- özel enzimlerin etkisi altında canlı organizmaların hücrelerinde meydana gelen genetik hasarın ortadan kaldırılması ve kalıtsal aparatın onarılması süreci. Hücrelerin genetik hasarı onarma yeteneği ilk kez 1949'da Amerikalı genetikçi A. Kellner tarafından keşfedildi. Tamirat- Hücredeki normal DNA biyosentezi sırasında veya fiziksel veya kimyasal ajanlara maruz kalmanın bir sonucu olarak hasar gören DNA moleküllerindeki kimyasal hasarı ve kırılmaları düzeltme yeteneğinden oluşan hücrelerin özel bir işlevi. Hücrenin özel enzim sistemleri tarafından gerçekleştirilir. Bir dizi kalıtsal hastalık (örneğin, kseroderma pigmentosum) onarım sistemi bozukluklarıyla ilişkilidir.

tazminat türleri:

Doğrudan onarım, DNA'daki hasarı ortadan kaldırmanın en basit yoludur; bu yöntem, genellikle ilgili hasarı hızlı bir şekilde (genellikle tek aşamada) ortadan kaldırabilen ve nükleotidlerin orijinal yapısını geri yükleyen spesifik enzimleri içerir. Bu, örneğin bir metil grubunu nitrojenli bir bazdan kendi sistein kalıntılarından birine çıkaran O6-metilguanin DNA metiltransferaz için geçerlidir.

Farklı organizmaların genetik kodunun bazı ortak özellikleri vardır:
1) Üçlü. Kalıtsal bilgiler de dahil olmak üzere herhangi bir bilgiyi kaydetmek için, unsuru bir harf veya sembol olan belirli bir şifre kullanılır. Bu tür sembollerin toplamı alfabeyi oluşturur. Bireysel mesajlar, kod grupları veya kodonlar adı verilen karakterlerin birleşimiyle yazılır. Yalnızca iki karakterden oluşan iyi bilinen bir alfabe Mors alfabesidir. DNA'da 4 harf vardır - azotlu bazların adlarının ilk harfleri (A, G, T, C), bu, genetik alfabenin yalnızca 4 karakterden oluştuğu anlamına gelir. Kod grubu veya genetik kod kelimesi nedir? İçeriği genetik kodla yazılması gereken, bilinen 20 temel amino asit vardır, yani. 4 harf 20 kod kelimesi vermelidir. Diyelim ki bir kelime bir karakterden oluşuyor, o zaman sadece 4 kod grubu elde edeceğiz. Kelime iki karakterden oluşuyorsa, bu tür yalnızca 16 grup olacaktır ve bu, 20 amino asidi kodlamak için açıkça yeterli değildir. Bu nedenle kod sözcüğünün en az 3 nükleotid içermesi gerekir, bu da 64 (43) kombinasyon verecektir. Bu üçlü kombinasyon sayısı tüm amino asitleri kodlamak için oldukça yeterlidir. Dolayısıyla genetik kodun bir kodonu, bir nükleotid üçlüsüdür.
2) Dejenerasyon (artıklık), bir yandan gereksiz üçlüler, yani eş anlamlılar ve diğer yandan "anlamsız" üçlüler içermesinden oluşan genetik kodun bir özelliğidir. Kod 64 kombinasyon içerdiğinden ve yalnızca 20 amino asit kodlandığından, bazı amino asitler birkaç üçlü tarafından kodlanır (arginin, serin, lösin - altı; valin, prolin, alanin, glisin, treonin - dört; izolösin - üç; fenilalanin, tirozin, histidin, lizin, asparajin, glutamin, sistein, aspartik ve glutamik asitler - iki; metiyonin ve triptofan - bir üçlü). Bazı kod grupları (UAA, UAG, UGA) hiçbir anlam yükü taşımamaktadır, yani “anlamsız” üçlülerdir. "Anlamsız" veya anlamsız kodonlar, zincir sonlandırıcılar (genetik metindeki noktalama işaretleri) olarak işlev görür ve protein zinciri sentezinin sonu için bir sinyal görevi görür. Bu kod fazlalığı büyük önem genetik bilginin aktarımının güvenilirliğini arttırmak.
3) Örtüşmeyen. Kod üçlüleri hiçbir zaman üst üste gelmez, yani her zaman birlikte yayınlanırlar. Bir DNA molekülünden bilgi okurken, bir üçlünün nitrojen bazını başka bir üçlünün bazlarıyla kombinasyon halinde kullanmak mümkün değildir.
4) Belirsizlik. Aynı üçlünün birden fazla aside karşılık geldiği durumlar yoktur.
5) Gen içerisinde ayırıcı işaretlerin olmaması. Genetik kod belirli bir yerden virgül olmadan okunur.
6) Çok yönlülük. sen çeşitli türler canlı organizmalarda (virüsler, bakteriler, bitkiler, mantarlar ve hayvanlar) aynı üçlüler aynı amino asitleri kodlar.
7) Tür özgüllüğü. DNA zincirindeki azotlu bazların sayısı ve dizilimi organizmadan organizmaya değişir.

Genetik kod genellikle DNA ve RNA'daki nükleotid bileşiklerinin sıralı düzenini gösteren bir işaret sistemi olarak anlaşılır; bu, bir protein molekülündeki amino asit bileşiklerinin sırasını görüntüleyen başka bir işaret sistemine karşılık gelir.

Bu önemli!

Bilim adamları genetik kodun özelliklerini incelemeyi başardıklarında, evrensellik ana kodlardan biri olarak kabul edildi. Evet, kulağa ne kadar tuhaf gelse de, her şey tek, evrensel, ortak bir genetik kodla birleşiyor. Uzun bir sürede oluşmuş ve süreç yaklaşık 3,5 milyar yıl önce sona ermiştir. Dolayısıyla kodun başlangıcından günümüze kadar geçirdiği evrimin izleri, yapısında da izlenebilmektedir.

Genetik koddaki öğelerin diziliş dizisinden bahsettiğimizde, bunun kaotik olmaktan uzak, kesin olarak tanımlanmış bir düzene sahip olduğunu kastediyoruz. Bu aynı zamanda genetik kodun özelliklerini de büyük ölçüde belirler. Bu, kelimelerdeki harf ve hecelerin dizilişine eşdeğerdir. Alışılagelmiş düzeni bozduğumuzda, kitap veya gazete sayfalarında okuduklarımızın çoğu gülünç saçmalıklara dönüşecektir.

Genetik kodun temel özellikleri

Genellikle kod, özel bir şekilde şifrelenmiş bazı bilgiler içerir. Kodu deşifre etmek için bilmeniz gerekir ayırt edici özellikleri.

Yani genetik kodun temel özellikleri şunlardır:

• üçlülük;
• yozlaşma veya artıklık;
• belirsizlik;
• süreklilik;
• Yukarıda bahsedilen çok yönlülük.

Her mülke daha yakından bakalım.

1. Üçlü

Bu, üç nükleotid bileşiğinin bir molekül (yani DNA veya RNA) içinde sıralı bir zincir oluşturmasıdır. Sonuç olarak, üçlü bir bileşik oluşturulur veya amino asitlerden birini, peptid zincirindeki konumunu kodlar.

Kodonlar (bunlar aynı zamanda kod sözcüklerdir!) bağlantı sıralarına ve bunların bir parçası olan nitrojenli bileşiklerin (nükleotidler) türüne göre farklılık gösterir.

Genetikte 64 kodon tipini ayırt etmek gelenekseldir. Kombinasyonlar oluşturabilirler dört tip Her biri 3 nükleotid. Bu, 4 sayısının üçüncü kuvvetine yükseltilmesine eşdeğerdir. Böylece 64 nükleotid kombinasyonunun oluşması mümkün olur.

2. Genetik kodun fazlalığı

Bu özellik, bir amino asidi şifrelemek için genellikle 2-6 aralığında birkaç kodona ihtiyaç duyulduğunda gözlenir. Ve yalnızca triptofan bir üçlü kullanılarak kodlanabilir.

3. Belirsizlik

Sağlıklı genetik mirasın göstergesi olarak genetik kodun özellikleri arasında yer alır. Örneğin zincirde altıncı sırada yer alan GAA üçlüsü, doktorlara kanın iyi durumu, normal hemoglobin hakkında bilgi verebilir. Hemoglobin hakkında bilgi taşıyan kişidir ve aynı zamanda onun tarafından da kodlanır.Ve eğer bir kişide anemi varsa, nükleotidlerden birinin yerine hastalığın bir sinyali olan U kodunun başka bir harfi gelir.

4. Süreklilik

Genetik kodun bu özelliğini kaydederken, bir zincirdeki bağlantılar gibi kodonların nükleik asit zincirinde birbiri ardına uzakta değil, doğrudan yakınlıkta yer aldığı ve bu zincirin kesintiye uğramadığı unutulmamalıdır - başlangıcı ve sonu yoktur.

5. Çok yönlülük

Dünya üzerinde her şeyin ortak bir genetik kodla birleştiğini asla unutmamalıyız. Dolayısıyla primatlarda ve insanlarda, böceklerde ve kuşlarda, yüz yıllık bir baobab ağacında ve topraktan yeni çıkmış bir çimen parçasında, benzer üçlüler, benzer amino asitler tarafından kodlanmaktadır.

Belirli bir organizmanın özellikleri hakkındaki temel bilgiler, organizmanın daha önce yaşamış olanlardan miras aldığı ve genetik kod olarak var olan bir tür program olan genlerde bulunur.