გენეტიკური კოდი: აღწერა, მახასიათებლები, კვლევის ისტორია. ცილის და ნუკლეინის მჟავების ბიოსინთეზი

ლექცია 5 გენეტიკური კოდი

კონცეფციის განმარტება

გენეტიკური კოდი არის ცილებში ამინომჟავების თანმიმდევრობის შესახებ ინფორმაციის ჩაწერის სისტემა დნმ-ში ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის გამოყენებით.

ვინაიდან დნმ უშუალოდ არ მონაწილეობს ცილების სინთეზში, კოდი იწერება რნმ-ის ენაზე. რნმ შეიცავს ურაცილს თიმინის ნაცვლად.

გენეტიკური კოდის თვისებები

1. სამეული

თითოეული ამინომჟავა კოდირებულია 3 ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობით.

განმარტება: ტრიპლეტი ან კოდონი არის სამი ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობა, რომელიც კოდირებს ერთ ამინომჟავას.

კოდი არ შეიძლება იყოს ერთობლიური, რადგან 4 (სხვადასხვა ნუკლეოტიდების რაოდენობა დნმ-ში) 20-ზე ნაკლებია. კოდი არ შეიძლება გაორმაგდეს, რადგან 16 (4 ნუკლეოტიდის კომბინაციებისა და პერმუტაციების რაოდენობა 2-ით) 20-ზე ნაკლებია. კოდი შეიძლება იყოს სამმაგი, რადგან 64 (კომბინაციებისა და პერმუტაციების რაოდენობა 4-დან 3-მდე) 20-ზე მეტია.

2. დეგენერაცია.

ყველა ამინომჟავა, გარდა მეთიონინისა და ტრიპტოფანისა, კოდირებულია ერთზე მეტი სამეულით:

2 AK 1 სამეულისთვის = 2.

9 AKs x 2 სამეული = 18.

1 AK 3 სამეული = 3.

5 AKs x 4 სამეული = 20.

3 AKs x 6 სამეული = 18.

სულ 61 ტრიპლეტი კოდირებს 20 ამინომჟავას.

3. ინტერგენური სასვენი ნიშნების არსებობა.

განმარტება:

გენი არის დნმ-ის სეგმენტი, რომელიც კოდირებს ერთ პოლიპეპტიდურ ჯაჭვს ან ერთ მოლეკულას tPHK, რრნმ ანsPHK.

გენებიtPHK, rPHK, sPHKცილები არ კოდირებენ.

პოლიპეპტიდის მაკოდირებელი თითოეული გენის ბოლოს არის მინიმუმ ერთი 3 სამეულიდან, რომელიც აკოდირებს რნმ-ის გაჩერების კოდონებს ან გაჩერების სიგნალებს. mRNA-ში ისინი ასე გამოიყურება: UAA, UAG, UGA . ისინი წყვეტენ (ასრულებენ) მაუწყებლობას.

პირობითად, კოდონი ასევე ვრცელდება პუნქტუაციის ნიშნებზეაუგ - პირველი ლიდერის თანმიმდევრობის შემდეგ. (იხ. ლექცია 8) იგი ასრულებს დიდი ასოს ფუნქციას. ამ პოზიციაში ის ფორმილმეთიონინის კოდირებას ახდენს (პროკარიოტებში).

4. უნიკალურობა.

თითოეული ტრიპლეტი კოდირებს მხოლოდ ერთ ამინომჟავას ან არის თარგმანის ტერმინატორი.

გამონაკლისი არის კოდონიაუგ . პროკარიოტებში, პირველ პოზიციაში (მთავრული ასო) კოდირებს ფორმილმეთიონინს, ხოლო ნებისმიერ სხვა პოზიციაში კოდირებს მეთიონინს.

5. კომპაქტურობა, ანუ ინტრაგენური სასვენი ნიშნების არარსებობა.
გენში თითოეული ნუკლეოტიდი მნიშვნელოვანი კოდონის ნაწილია.

1961 წელს სეიმურ ბენცერმა და ფრენსის კრიკმა ექსპერიმენტულად დაამტკიცეს, რომ კოდი სამმაგი და კომპაქტურია.

ექსპერიმენტის არსი: "+" მუტაცია - ერთი ნუკლეოტიდის ჩასმა. "-" მუტაცია - ერთი ნუკლეოტიდის დაკარგვა. ერთი "+" ან "-" მუტაცია გენის დასაწყისში აფუჭებს მთელ გენს. ორმაგი "+" ან "-" მუტაცია ასევე აფუჭებს მთელ გენს.

სამმაგი „+“ ან „-“ მუტაცია გენის დასაწყისში აფუჭებს მის მხოლოდ ნაწილს. ოთხმაგი "+" ან "-" მუტაცია კვლავ აფუჭებს მთელ გენს.

ექსპერიმენტი ამას ადასტურებს კოდი სამმაგია და გენის შიგნით არ არის სასვენი ნიშნები.ექსპერიმენტი ჩატარდა ორ მიმდებარე ფაგის გენზე და აჩვენა, გარდა ამისა, გენებს შორის სასვენი ნიშნების არსებობა.

6. მრავალმხრივობა.

გენეტიკური კოდი დედამიწაზე მცხოვრები ყველა არსებისთვის ერთნაირია.

1979 წელს Burrell გაიხსნა იდეალურიადამიანის მიტოქონდრიული კოდი.

განმარტება:

„იდეალური“ არის გენეტიკური კოდი, რომელშიც სრულდება კვაზიორმაგი კოდის გადაგვარების წესი: თუ პირველი ორი ნუკლეოტიდი ორ სამეულში ერთმანეთს ემთხვევა, ხოლო მესამე ნუკლეოტიდი მიეკუთვნება იმავე კლასს (ორივე პურინებია ან ორივე პირიმიდინები). , მაშინ ეს ტრიპლეტები ერთსა და იმავე ამინომჟავას კოდირებენ.

ამ წესის ორი გამონაკლისი არსებობს ზოგად კოდში. უნივერსალურში იდეალური კოდიდან ორივე გადახრა ეხება ფუნდამენტურ წერტილებს: ცილის სინთეზის დასაწყისს და დასასრულს:

კოდონი	უნივერსალური კოდი	მიტოქონდრიული კოდები
		ხერხემლიანები	უხერხემლოები	საფუარი	მცენარეები
	STOP				STOP
UA-სთან ერთად
A G A		STOP
		STOP			230 ჩანაცვლება არ ცვლის კოდირებული ამინომჟავის კლასს. ცრემლდენამდე. 1956 წელს გეორგი გამოვმა შემოგვთავაზა გადახურული კოდის ვარიანტი. Gamow კოდის მიხედვით, თითოეული ნუკლეოტიდი, დაწყებული გენის მესამედან, არის 3 კოდონის ნაწილი. როცა გენეტიკური კოდი გაიშიფრა, აღმოჩნდა, რომ ის არა გადაფარვითი იყო, ე.ი. თითოეული ნუკლეოტიდი მხოლოდ ერთი კოდონის ნაწილია. გადახურული გენეტიკური კოდის უპირატესობები: კომპაქტურობა, ცილის სტრუქტურის ნაკლები დამოკიდებულება ნუკლეოტიდის შეყვანაზე ან წაშლაზე. მინუსი: ცილის სტრუქტურის მაღალი დამოკიდებულება ნუკლეოტიდის ჩანაცვლებაზე და შეზღუდვა მეზობლებზე. 1976 წელს ფX174 ფაგის დნმ-ის სეკვევენირება მოხდა. მას აქვს 5375 ნუკლეოტიდის ერთჯაჭვიანი წრიული დნმ. ცნობილია, რომ ფაგი 9 პროტეინს აკოდირებს. მათგან 6-ისთვის გამოვლინდა ერთმანეთის მიყოლებით განლაგებული გენები. აღმოჩნდა, რომ არის გადახურვა. E გენი მთლიანად გენშიად . მისი საწყისი კოდონი ჩნდება წაკითხვისას ერთი ნუკლეოტიდის ცვლის შედეგად. გენიჯ იწყება იქ, სადაც გენი მთავრდებად . გენის ინიცირების კოდონიჯ ემთხვევა გენის ტერმინალურ კოდონსდ ორი ნუკლეოტიდის ცვლის გამო. დიზაინს უწოდებენ "კითხვის ჩარჩოს ცვლას" რიგი ნუკლეოტიდების მიერ, რომლებიც არ არის სამის ჯერადი. დღემდე, გადახურვა ნაჩვენებია მხოლოდ რამდენიმე ფაგისთვის. დნმ-ის საინფორმაციო შესაძლებლობები დედამიწაზე 6 მილიარდი ადამიანია. მემკვიდრეობითი ინფორმაცია მათ შესახებ ჩასმულია 6x10 9 სპერმატოზოვაში. სხვადასხვა შეფასებით, ადამიანს აქვს 30-დან 50-მდე ათასი გენი. ყველა ადამიანს აქვს ~30x10 13 გენი, ანუ 30x10 16 ბაზის წყვილი, რომლებიც ქმნიან 10 17 კოდონს. წიგნის საშუალო გვერდი შეიცავს 25x10 2 სიმბოლოს. 6x10 9 სპერმატოზოვას დნმ შეიცავს ინფორმაციას დაახლოებით მოცულობით წიგნის 4x10 13 გვერდი. ეს გვერდები დაიკავებს 6 NSU შენობის ადგილს. 6x10 9 სპერმატოზოიდი იკავებს თითის ნახევარს. მათი დნმ თითის მეოთხედზე ნაკლებს იკავებს.

გენეტიკური კოდი არის ცილის მოლეკულაში ამინომჟავების თანმიმდევრობის კოდირების გზა ნუკლეინის მჟავის მოლეკულაში ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის გამოყენებით. გენეტიკური კოდის თვისებები გამომდინარეობს ამ კოდირების მახასიათებლებიდან.

ცილის თითოეული ამინომჟავა ასოცირდება სამი თანმიმდევრული ნუკლეინის მჟავის ნუკლეოტიდთან - სამეული, ან კოდონი. თითოეული ნუკლეოტიდი შეიძლება შეიცავდეს ოთხიდან ერთ-ერთ აზოტოვან ბაზას. რნმ-ში არის ადენინი(A) ურაცილი(U) გუანინი(G) ციტოზინი(C). აზოტოვანი ფუძეების სხვადასხვა გზით (ამ შემთხვევაში, მათ შემცველი ნუკლეოტიდების) შერწყმით, შეგიძლიათ მიიღოთ მრავალი განსხვავებული სამეული: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC და ა.შ. შესაძლო კომბინაციების საერთო რაოდენობა არის 64, ანუ 4 3.

ცოცხალი ორგანიზმების ცილები შეიცავს დაახლოებით 20 ამინომჟავას. ბუნებამ რომ „ჩაფიქრებულიყო“ თითოეული ამინომჟავის დაშიფვრა არა სამი, არამედ ორი ნუკლეოტიდით, მაშინ ასეთი წყვილების მრავალფეროვნება არ იქნება საკმარისი, რადგან მათგან მხოლოდ 16 იქნებოდა, ე.ი. 4 2 .

ამრიგად, გენეტიკური კოდის მთავარი თვისება მისი სამეულია. თითოეული ამინომჟავა კოდირებულია ნუკლეოტიდების სამეულით.

იმის გამო, რომ ბიოლოგიურ მოლეკულებში გამოყენებული ამინომჟავები გაცილებით მეტია შესაძლო განსხვავებული ტრიპლეტები, ისეთი თვისება, როგორიცაა ჭარბი რაოდენობაგენეტიკური კოდი. ბევრი ამინომჟავის დაშიფვრა დაიწყო არა ერთი კოდონით, არამედ რამდენიმე. მაგალითად, ამინომჟავა გლიცინი დაშიფრულია ოთხი განსხვავებული კოდონით: GGU, GGC, GGA, GGG. ზედმეტობასაც უწოდებენ დეგენერაცია.

ამინომჟავებსა და კოდონებს შორის შესაბამისობა აისახება ცხრილების სახით. მაგალითად, ესენი:

ნუკლეოტიდებთან მიმართებაში გენეტიკურ კოდს აქვს შემდეგი თვისება: უნიკალურობა(ან სპეციფიკა): თითოეული კოდონი შეესაბამება მხოლოდ ერთ ამინომჟავას. მაგალითად, GGU კოდონს შეუძლია მხოლოდ გლიცინის კოდირება და სხვა ამინომჟავების კოდირება.

ისევ. ჭარბი არის ის ფაქტი, რომ რამდენიმე სამეულს შეუძლია ერთი და იგივე ამინომჟავის კოდირება. სპეციფიკა - თითოეულ კონკრეტულ კოდონს შეუძლია მხოლოდ ერთი ამინომჟავის კოდირება.

გენეტიკურ კოდში არ არის სპეციალური სასვენი ნიშნები (გარდა სტოპ კოდონებისა, რომლებიც მიუთითებენ პოლიპეპტიდის სინთეზის დასრულებაზე). სასვენი ნიშნების ფუნქციას თავად სამეულები ასრულებენ – ერთის დასრულება ნიშნავს, რომ მეორე დაიწყება შემდეგში. ეს გულისხმობს გენეტიკური კოდის შემდეგ ორ თვისებას: უწყვეტობადა გადახურვის გარეშე. უწყვეტობა გაგებულია, როგორც ტრიპლეტების კითხვა დაუყოვნებლივ ერთმანეთის მიყოლებით. გადახურვის გარეშე ნიშნავს, რომ თითოეული ნუკლეოტიდი შეიძლება იყოს მხოლოდ ერთი სამეულის ნაწილი. ასე რომ, შემდეგი სამეულის პირველი ნუკლეოტიდი ყოველთვის მოდის წინა სამეულის მესამე ნუკლეოტიდის შემდეგ. კოდონი არ შეიძლება დაიწყოს წინა კოდონის მეორე ან მესამე ნუკლეოტიდზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კოდი არ ემთხვევა ერთმანეთს.

გენეტიკურ კოდს აქვს თვისება უნივერსალურობა. ეს იგივეა დედამიწის ყველა ორგანიზმისთვის, რაც სიცოცხლის წარმოშობის ერთიანობაზე მიუთითებს. ამაში ძალიან იშვიათი გამონაკლისებია. მაგალითად, მიტოქონდრიისა და ქლოროპლასტის ზოგიერთი ტრიპლეტის კოდირება ამინომჟავების გარდა ჩვეულებრივი ამინომჟავებისა. ეს შეიძლება მიუთითებდეს, რომ სიცოცხლის განვითარების გარიჟრაჟზე გენეტიკური კოდის ოდნავ განსხვავებული ვარიაციები იყო.

და ბოლოს, გენეტიკური კოდი აქვს ხმაურის იმუნიტეტი, რაც მისი ქონებრივი სიჭარბის შედეგია. წერტილოვანი მუტაციები, რომლებიც ზოგჯერ ხდება დნმ-ში, ჩვეულებრივ იწვევს ერთი აზოტოვანი ბაზის მეორეთი ჩანაცვლებას. ეს ცვლის სამეულს. მაგალითად, ეს იყო AAA, მუტაციის შემდეგ გახდა AAG. ამასთან, ასეთი ცვლილებები ყოველთვის არ იწვევს ამინომჟავის ცვლილებას სინთეზირებულ პოლიპეპტიდში, რადგან ორივე სამეული, გენეტიკური კოდის სიჭარბის თვისების გამო, შეიძლება შეესაბამებოდეს ერთ ამინომჟავას. იმის გათვალისწინებით, რომ მუტაციები უფრო ხშირად საზიანოა, ხმაურის იმუნიტეტის თვისება სასარგებლოა.

ადრე ჩვენ ხაზგასმით აღვნიშნეთ, რომ ნუკლეოტიდებს აქვთ მნიშვნელოვანი თვისება დედამიწაზე სიცოცხლის ფორმირებისთვის - ხსნარში ერთი პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვის არსებობის შემთხვევაში, მეორე (პარალელური) ჯაჭვის ფორმირების პროცესი სპონტანურად ხდება დაკავშირებული ნუკლეოტიდების დამატებითი ნაერთების საფუძველზე. . ორივე ჯაჭვში ნუკლეოტიდების ერთნაირი რაოდენობა და მათი ქიმიური კავშირი შეუცვლელი პირობაა ასეთი რეაქციების განსახორციელებლად. თუმცა, ცილის სინთეზის დროს, როდესაც ინფორმაცია mRNA-დან შედის ცილის სტრუქტურაში, არ შეიძლება არსებობდეს საკითხი კომპლემენტარობის პრინციპის დაცვაზე. ეს იმის გამო ხდება, რომ mRNA-ში და სინთეზირებულ ცილაში არა მხოლოდ მონომერების რაოდენობა განსხვავებულია, არამედ, რაც განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, მათ შორის არ არსებობს სტრუქტურული მსგავსება (ერთი მხრივ ნუკლეოტიდები, მეორე მხრივ ამინომჟავები). . ცხადია, რომ ამ შემთხვევაში საჭიროა ახალი პრინციპის შექმნა პოლინუკლეოტიდიდან პოლიპეპტიდურ სტრუქტურაში ინფორმაციის ზუსტი თარგმნისთვის. ევოლუციაში ასეთი პრინციპი შეიქმნა და გენეტიკური კოდი ჩაეყარა მას საფუძვლად.

გენეტიკური კოდი არის ნუკლეინის მჟავის მოლეკულებში მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ჩაწერის სისტემა, რომელიც დაფუძნებულია დნმ-ში ან რნმ-ში ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობების გარკვეულ მონაცვლეობაზე, რომლებიც ქმნიან კოდონებს, რომლებიც შეესაბამება ამინომჟავებს ცილაში.

გენეტიკურ კოდს აქვს რამდენიმე თვისება.

სამმაგი.

დეგენერაცია ან ჭარბი რაოდენობა.

გაურკვევლობა.

პოლარობა.

გადახურვის გარეშე.

კომპაქტურობა.

მრავალმხრივობა.

უნდა აღინიშნოს, რომ ზოგიერთი ავტორი ასევე გვთავაზობს კოდის სხვა თვისებებს, რომლებიც დაკავშირებულია კოდში შემავალი ნუკლეოტიდების ქიმიურ მახასიათებლებთან ან სხეულის ცილებში ცალკეული ამინომჟავების გაჩენის სიხშირესთან და ა.შ. თუმცა, ეს თვისებები გამომდინარეობს ზემოაღნიშნულიდან, ამიტომ მათ იქ განვიხილავთ.

ა. სამმაგი. გენეტიკურ კოდს, ისევე როგორც ბევრ კომპლექსურად ორგანიზებულ სისტემას, აქვს უმცირესი სტრუქტურული და უმცირესი ფუნქციური ერთეული. ტრიპლეტი გენეტიკური კოდის ყველაზე პატარა სტრუქტურული ერთეულია. იგი შედგება სამი ნუკლეოტიდისგან. კოდონი არის გენეტიკური კოდის ყველაზე პატარა ფუნქციური ერთეული. როგორც წესი, mRNA სამეულს კოდონებს უწოდებენ. გენეტიკურ კოდში კოდონი ასრულებს რამდენიმე ფუნქციას. პირველი, მისი მთავარი ფუნქციაა ის, რომ კოდირებს ერთ ამინომჟავას. მეორეც, კოდონი შეიძლება არ იყოს კოდირებული ამინომჟავისთვის, მაგრამ ამ შემთხვევაში მას სხვა ფუნქცია აქვს (იხ. ქვემოთ). როგორც განმარტებიდან ჩანს, სამეული არის ცნება, რომელიც ახასიათებს ელემენტარული სტრუქტურული ერთეულიგენეტიკური კოდი (სამი ნუკლეოტიდი). კოდონი ახასიათებს ელემენტარული სემანტიკური ერთეულიგენომი - სამი ნუკლეოტიდი განსაზღვრავს ერთი ამინომჟავის პოლიპეპტიდურ ჯაჭვთან მიმაგრებას.

ელემენტარული სტრუქტურული ერთეული ჯერ თეორიულად იქნა გაშიფრული, შემდეგ კი მისი არსებობა ექსპერიმენტულად დადასტურდა. მართლაც, 20 ამინომჟავა არ შეიძლება იყოს კოდირებული ერთი ან ორი ნუკლეოტიდით. ეს უკანასკნელი არის მხოლოდ 4. ოთხი ნუკლეოტიდიდან სამი იძლევა 4 3 = 64 ვარიანტს, რაც მეტი ფარავს ცოცხალ ორგანიზმებში არსებული ამინომჟავების რაოდენობას (იხ. ცხრილი 1).

ცხრილში 64 წარმოდგენილ ნუკლეოტიდების კომბინაციებს ორი მახასიათებელი აქვს. პირველი, სამეულის 64 ვარიანტიდან მხოლოდ 61 არის კოდონი და კოდირებს ნებისმიერ ამინომჟავას, მათ ე.წ. გრძნობის კოდონები. სამი სამეული არ არის კოდირებული

ცხრილი 1.

მესინჯერი რნმ-ის კოდონები და მათი შესაბამისი ამინომჟავები

კოდონების F საფუძვლები
				უაზრობა	უაზრობა
				უაზრობა
					შეხვდა
					ლილვი

ამინომჟავები a არის გაჩერების სიგნალები, რომლებიც აღნიშნავენ თარგმანის დასასრულს. სამი ასეთი სამეულია UAA, UAG, UGA, მათ ასევე უწოდებენ "უაზრო" (უაზრო კოდონებს). მუტაციის შედეგად, რომელიც დაკავშირებულია ერთი ნუკლეოტიდის სამეულში მეორეთი ჩანაცვლებასთან, უაზრო კოდონი შეიძლება წარმოიშვას გრძნობათა კოდონიდან. ამ ტიპის მუტაციას ე.წ უაზრო მუტაცია. თუ ასეთი გაჩერების სიგნალი წარმოიქმნება გენის შიგნით (მის საინფორმაციო ნაწილში), მაშინ ამ ადგილას ცილის სინთეზის დროს პროცესი მუდმივად შეფერხდება - სინთეზირდება ცილის მხოლოდ პირველი (გაჩერების სიგნალამდე) ნაწილი. ასეთი პათოლოგიის მქონე ადამიანი განიცდის ცილის ნაკლებობას და განიცდის ამ ნაკლებობასთან დაკავშირებულ სიმპტომებს. მაგალითად, ასეთი სახის მუტაცია აღმოაჩინეს ჰემოგლობინის ბეტა ჯაჭვის მაკოდირებელ გენში. სინთეზირდება შემცირებული არააქტიური ჰემოგლობინის ჯაჭვი, რომელიც სწრაფად ნადგურდება. შედეგად წარმოიქმნება ბეტა ჯაჭვის გარეშე ჰემოგლობინის მოლეკულა. ნათელია, რომ ასეთი მოლეკულა ნაკლებად სავარაუდოა, რომ სრულად შეასრულოს თავისი მოვალეობები. არსებობს სერიოზული დაავადება, რომელიც ვითარდება ჰემოლიზური ანემიის ტიპის მიხედვით (ბეტა-ნულოვანი თალასემია, ბერძნული სიტყვიდან „თალასი“ - ხმელთაშუა ზღვა, სადაც პირველად აღმოაჩინეს ეს დაავადება).

გაჩერების კოდონების მოქმედების მექანიზმი განსხვავდება გრძნობათა კოდონების მოქმედების მექანიზმისაგან. ეს გამომდინარეობს იქიდან, რომ ამინომჟავების მაკოდირებელი ყველა კოდონისთვის ნაპოვნი იქნა შესაბამისი tRNA. უაზრო კოდონებისთვის tRNA არ იქნა ნაპოვნი. ამიტომ, tRNA არ მონაწილეობს ცილის სინთეზის შეჩერების პროცესში.

კოდონიაუგ (ზოგჯერ GUG ბაქტერიებში) არა მხოლოდ კოდირებს ამინომჟავას მეთიონინს და ვალინს, არამედმაუწყებლობის ინიციატორი .

ბ. დეგენერაცია ან ჭარბი რაოდენობა.

64 სამეულიდან 61 კოდირებს 20 ამინომჟავას. ამინომჟავების რაოდენობაზე სამმაგი რაოდენობის ასეთი სამჯერ გადაჭარბება მიუთითებს იმაზე, რომ ინფორმაციის გადაცემისას შეიძლება გამოყენებულ იქნას კოდირების ორი ვარიანტი. ჯერ ერთი, ყველა 64 კოდონი არ შეიძლება იყოს ჩართული 20 ამინომჟავის კოდირებაში, მაგრამ მხოლოდ 20 და მეორეც, ამინომჟავების კოდირება შესაძლებელია რამდენიმე კოდონით. კვლევებმა აჩვენა, რომ ბუნებამ გამოიყენა ეს უკანასკნელი ვარიანტი.

მისი უპირატესობა ნათელია. თუ 64 ტრიპლეტი ვარიანტიდან მხოლოდ 20 იყო ჩართული ამინომჟავების კოდირებაში, მაშინ 44 სამეული (64-დან) დარჩებოდა არაკოდიციურად, ე.ი. უაზრო (უაზრო კოდონები). ადრე ჩვენ ავღნიშნეთ, რამდენად საშიშია უჯრედის სიცოცხლისთვის კოდირების ტრიპლეტი მუტაციის უაზრო კოდონად გადაქცევა - ეს მნიშვნელოვნად არღვევს რნმ პოლიმერაზას ნორმალურ მუშაობას, რაც საბოლოოდ იწვევს დაავადებების განვითარებას. ამჟამად ჩვენს გენომში სამი უაზრო კოდონია და ახლა წარმოიდგინეთ, რა მოხდებოდა, თუ უაზრო კოდონების რაოდენობა დაახლოებით 15-ჯერ გაიზარდა. ცხადია, რომ ასეთ სიტუაციაში ნორმალური კოდონების გადასვლა უაზრო კოდონებზე განუზომლად მაღალი იქნება.

კოდს, რომელშიც ერთი ამინომჟავა დაშიფრულია რამდენიმე სამეულით, ეწოდება დეგენერატი ან ზედმეტი. თითქმის ყველა ამინომჟავას აქვს რამდენიმე კოდონი. ასე რომ, ამინომჟავა ლეიცინი შეიძლება იყოს კოდირებული ექვსი სამეულით - UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG. ვალინი კოდირებულია ოთხი სამეულით, ფენილალანინი - ორი და მხოლოდ ტრიპტოფანი და მეთიონინიდაშიფრულია ერთი კოდონით. თვისებას, რომელიც დაკავშირებულია ერთი და იგივე ინფორმაციის სხვადასხვა სიმბოლოებით ჩაწერასთან, ეწოდება დეგენერაცია.

ერთ ამინომჟავაზე მინიჭებული კოდონების რაოდენობა კარგად არის დაკავშირებული ცილებში ამინომჟავის გაჩენის სიხშირესთან.

და ეს, სავარაუდოდ, შემთხვევითი არ არის. რაც უფრო მაღალია ცილაში ამინომჟავის გაჩენის სიხშირე, რაც უფრო ხშირად არის ამ ამინომჟავის კოდონი გენომში, მით უფრო მაღალია მისი დაზიანების ალბათობა მუტაგენური ფაქტორებით. მაშასადამე, ცხადია, რომ მუტაციური კოდონი უფრო სავარაუდოა, რომ კოდირებს იმავე ამინომჟავას, თუ ის ძალიან დეგენერირებულია. ამ პოზიციებიდან გამომდინარე, გენეტიკური კოდის გადაგვარება არის მექანიზმი, რომელიც იცავს ადამიანის გენომს დაზიანებისგან.

უნდა აღინიშნოს, რომ ტერმინი დეგენერაცია მოლეკულურ გენეტიკაში სხვა მნიშვნელობითაც გამოიყენება. ვინაიდან კოდონში არსებული ინფორმაციის ძირითადი ნაწილი პირველ ორ ნუკლეოტიდზე მოდის, კოდონის მესამე პოზიციაზე მდებარე ფუძეს მცირე მნიშვნელობა აქვს. ამ ფენომენს ეწოდება "მესამე ბაზის გადაგვარება". ეს უკანასკნელი თვისება ამცირებს მუტაციების ეფექტს. მაგალითად, ცნობილია, რომ სისხლის წითელი უჯრედების ძირითადი ფუნქციაა ჟანგბადის ტრანსპორტირება ფილტვებიდან ქსოვილებში და ნახშირორჟანგი ქსოვილებიდან ფილტვებში. ამ ფუნქციას ახორციელებს სასუნთქი პიგმენტი - ჰემოგლობინი, რომელიც ავსებს ერითროციტის მთელ ციტოპლაზმას. იგი შედგება ცილოვანი ნაწილისგან - გლობინისგან, რომელიც კოდირებულია შესაბამისი გენით. ცილის გარდა ჰემოგლობინი შეიცავს ჰემს, რომელიც შეიცავს რკინას. გლობინის გენების მუტაციები იწვევს ჰემოგლობინის სხვადასხვა ვარიანტების გაჩენას. ყველაზე ხშირად მუტაციებს უკავშირდება ერთი ნუკლეოტიდის მეორეთი ჩანაცვლება და გენში ახალი კოდონის გამოჩენა, რომელსაც შეუძლია ჰემოგლობინის პოლიპეპტიდური ჯაჭვის ახალი ამინომჟავის კოდირება. სამეულში, მუტაციის შედეგად, შეიძლება შეიცვალოს ნებისმიერი ნუკლეოტიდი - პირველი, მეორე ან მესამე. ცნობილია, რომ რამდენიმე ასეული მუტაცია გავლენას ახდენს გლობინის გენების მთლიანობაზე. შესახებ 400 რომელთაგან დაკავშირებულია გენში ერთი ნუკლეოტიდების ჩანაცვლებასთან და პოლიპეპტიდში შესაბამისი ამინომჟავის ჩანაცვლებასთან. ამათგან მხოლოდ 100 ჩანაცვლება იწვევს ჰემოგლობინის არასტაბილურობას და სხვადასხვა სახის დაავადებებს მსუბუქიდან ძალიან მძიმემდე. 300 (დაახლოებით 64%) ჩანაცვლებითი მუტაცია არ მოქმედებს ჰემოგლობინის ფუნქციაზე და არ იწვევს პათოლოგიას. ამის ერთ-ერთი მიზეზია ზემოხსენებული „მესამე ბაზის გადაგვარება“, როდესაც მესამე ნუკლეოტიდის ჩანაცვლება სამეულში, რომელიც აკოდირებს სერინს, ლეიცინს, პროლინს, არგინინს და ზოგიერთ სხვა ამინომჟავას იწვევს სინონიმური კოდონის წარმოქმნას. იგივე ამინომჟავის კოდირება. ფენოტიპურად, ასეთი მუტაცია არ გამოვლინდება. ამის საპირისპიროდ, პირველი ან მეორე ნუკლეოტიდის ნებისმიერი ჩანაცვლება სამეულში 100% შემთხვევაში იწვევს ჰემოგლობინის ახალი ვარიანტის გამოჩენას. მაგრამ ამ შემთხვევაშიც შეიძლება არ იყოს მძიმე ფენოტიპური დარღვევები. ამის მიზეზი არის ჰემოგლობინში არსებული ამინომჟავის ჩანაცვლება ფიზიკოქიმიური თვისებებით პირველის მსგავსი სხვათ. მაგალითად, თუ ჰიდროფილური თვისებების მქონე ამინომჟავა შეიცვალა სხვა ამინომჟავით, მაგრამ იგივე თვისებებით.

ჰემოგლობინი შედგება ჰემის რკინის პორფირინის ჯგუფისგან (მასზე მიმაგრებულია ჟანგბადის და ნახშირორჟანგის მოლეკულები) და ცილა - გლობინი. ზრდასრულთა ჰემოგლობინი (HbA) შეიცავს ორ იდენტურ ჰემოგლობინს - ჯაჭვები და ორი - ჯაჭვები. მოლეკულა - ჯაჭვი შეიცავს 141 ამინომჟავის ნარჩენს, - ჯაჭვი - 146, - და - ჯაჭვები განსხვავდება მრავალი ამინომჟავის ნარჩენებში. თითოეული გლობინის ჯაჭვის ამინომჟავების თანმიმდევრობა დაშიფრულია საკუთარი გენით. გენის კოდირება - ჯაჭვი მდებარეობს მე-16 ქრომოსომის მოკლე მკლავზე, გენი - მე-11 ქრომოსომის მოკლე მკლავში. გენის კოდირების ცვლილება - პირველი ან მეორე ნუკლეოტიდის ჰემოგლობინის ჯაჭვი თითქმის ყოველთვის იწვევს ცილაში ახალი ამინომჟავების გამოჩენას, ჰემოგლობინის ფუნქციების დარღვევას და სერიოზულ შედეგებს პაციენტისთვის. მაგალითად, ერთ-ერთ CAU (ჰისტიდინის) სამეულში "C"-ის ჩანაცვლება "U"-ით გამოიწვევს ახალი UAU ტრიპლეტის გამოჩენას, რომელიც აკოდირებს სხვა ამინომჟავას - ტიროზინს. ფენოტიპურად, ეს გამოვლინდება სერიოზულ დაავადებაში. მსგავსი ჩანაცვლება 63-ე პოზიციაზე - ჰისტიდინის პოლიპეპტიდის ჯაჭვი ტიროზინამდე გამოიწვევს ჰემოგლობინის დესტაბილიზაციას. დაავადება ვითარდება მეტემოგლობინემია. მე-6 პოზიციაზე გლუტამინის მჟავის მუტაციის შედეგად შეცვლა ვალინით ჯაჭვი არის მძიმე დაავადების - ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემიის მიზეზი. ნუ გავაგრძელებთ სამწუხარო სიას. ჩვენ მხოლოდ აღვნიშნავთ, რომ პირველი ორი ნუკლეოტიდის ჩანაცვლებისას, ამინომჟავა შესაძლოა ფიზიკურ-ქიმიური თვისებებით მსგავსი იყოს წინა. ამრიგად, მე-2 ნუკლეოტიდის ჩანაცვლება გლუტამინის მჟავის (GAA) კოდირებით ერთ-ერთ სამეულში - "Y"-ზე ჯაჭვი იწვევს ახალი ტრიპლეტის (GUA) გაჩენას, რომელიც აკოდირებს ვალინს, ხოლო პირველი ნუკლეოტიდის ჩანაცვლება "A"-ით ქმნის AAA სამეულს, რომელიც აკოდირებს ამინომჟავას ლიზინს. გლუტამინის მჟავა და ლიზინი ფიზიკოქიმიური თვისებებით მსგავსია - ორივე ჰიდროფილურია. ვალინი არის ჰიდროფობიური ამინომჟავა. ამრიგად, ჰიდროფილური გლუტამინის მჟავის ჰიდროფობიური ვალინით ჩანაცვლება მნიშვნელოვნად ცვლის ჰემოგლობინის თვისებებს, რაც საბოლოოდ იწვევს ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემიის განვითარებას, ხოლო ჰიდროფილური გლუტამინის მჟავას ჩანაცვლება ჰიდროფილური ლიზინით ნაკლებად ცვლის ჰემოგლობინის ფუნქციას - პაციენტები. ვითარდება ანემიის მსუბუქი ფორმა. მესამე ბაზის ჩანაცვლების შედეგად ახალ სამეულს შეუძლია იგივე ამინომჟავების კოდირება, როგორც წინა. მაგალითად, თუ CAH ტრიპლეტში ურაცილი შეიცვალა ციტოზინით და წარმოიქმნა CAC ტრიპლეტი, მაშინ პრაქტიკულად არ გამოვლინდება ფენოტიპური ცვლილებები ადამიანში. ეს გასაგებია, რადგან ორივე ტრიპლეტი კოდირებს ერთსა და იმავე ამინომჟავას, ჰისტიდინს.

დასასრულს, მიზანშეწონილია ხაზი გავუსვა, რომ გენეტიკური კოდის გადაგვარება და მესამე ბაზის გადაგვარება ზოგადი ბიოლოგიური პოზიციიდან არის დამცავი მექანიზმები, რომლებიც ჩართულია ევოლუციაში დნმ-ისა და რნმ-ის უნიკალურ სტრუქტურაში.

in. გაურკვევლობა.

ყოველი ტრიპლეტი (უაზროების გარდა) მხოლოდ ერთ ამინომჟავას კოდირებს. ამრიგად, კოდონის - ამინომჟავის მიმართულებით გენეტიკური კოდი ცალსახაა, ამინომჟავის - კოდონის მიმართულებით - ორაზროვანი (გადაგვარებული).

ცალსახა

კოდონის ამინომჟავა

დეგენერატი

და ამ შემთხვევაში აშკარაა გენეტიკურ კოდში გაურკვევლობის აუცილებლობა. სხვა ვარიანტში, ერთი და იგივე კოდონის თარგმნისას, სხვადასხვა ამინომჟავები შეიტანება ცილის ჯაჭვში და, შედეგად, წარმოიქმნება სხვადასხვა პირველადი სტრუქტურისა და სხვადასხვა ფუნქციის მქონე ცილები. უჯრედის მეტაბოლიზმი გადაინაცვლებს „ერთი გენი - რამდენიმე პოლიპეპტიდი“ მუშაობის რეჟიმში. გასაგებია, რომ ასეთ სიტუაციაში გენების მარეგულირებელი ფუნქცია მთლიანად დაიკარგება.

გ. პოლარობა

ინფორმაციის წაკითხვა დნმ-დან და mRNA-დან მხოლოდ ერთი მიმართულებით ხდება. პოლარობა აუცილებელია უმაღლესი დონის სტრუქტურების (მეორადი, მესამეული და ა.შ.) განსაზღვრისათვის. ადრე ვისაუბრეთ იმაზე, რომ ქვედა რიგის სტრუქტურები განსაზღვრავენ უმაღლესი რიგის სტრუქტურებს. ცილების მესამეული სტრუქტურა და უმაღლესი რიგის სტრუქტურები იქმნება მაშინვე, როგორც კი სინთეზირებული რნმ-ის ჯაჭვი დნმ-ის მოლეკულას შორდება ან პოლიპეპტიდური ჯაჭვი რიბოსომას დაშორდება. მიუხედავად იმისა, რომ რნმ-ის ან პოლიპეპტიდის თავისუფალი ბოლო იძენს მესამეულ სტრუქტურას, ჯაჭვის მეორე ბოლო კვლავ აგრძელებს სინთეზს დნმ-ზე (თუ რნმ ტრანსკრიბირებულია) ან რიბოსომაზე (თუ პოლიპეპტიდი ტრანსკრიბირებულია).

ამრიგად, ინფორმაციის წაკითხვის ცალმხრივი პროცესი (რნმ-ისა და ცილის სინთეზში) აუცილებელია არა მხოლოდ სინთეზირებულ ნივთიერებაში ნუკლეოტიდების ან ამინომჟავების თანმიმდევრობის დასადგენად, არამედ მეორადი, მესამეული და ა.შ. სტრუქტურები.

ე. გადახურვის გარეშე.

კოდი შეიძლება ემთხვეოდეს ან არ გადაფაროს. უმეტეს ორგანიზმში, კოდი არ არის გადახურული. ზოგიერთ ფაგში ნაპოვნია გადახურვის კოდი.

არა გადახურვის კოდის არსი ის არის, რომ ერთი კოდონის ნუკლეოტიდი არ შეიძლება იყოს მეორე კოდონის ნუკლეოტიდი ამავე დროს. თუ კოდი იფარება, მაშინ შვიდი ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობა (GCUGCUG) შეიძლება დაშიფროს არა ორი ამინომჟავა (ალანინ-ალანინი) (ნახ. 33, A), როგორც არა გადახურვის კოდის შემთხვევაში, არამედ სამი (თუ ერთი ნუკლეოტიდი). არის საერთო) (ნახ. 33, B) ან ხუთი (თუ ორი ნუკლეოტიდი საერთოა) (იხ. სურ. 33, C). ბოლო ორ შემთხვევაში, ნებისმიერი ნუკლეოტიდის მუტაცია გამოიწვევს დარღვევას ორი, სამი და ა.შ. ამინომჟავების.

თუმცა, აღმოჩნდა, რომ ერთი ნუკლეოტიდის მუტაცია ყოველთვის არღვევს პოლიპეპტიდში ერთი ამინომჟავის ჩართვას. ეს არის მნიშვნელოვანი არგუმენტი იმ ფაქტის სასარგებლოდ, რომ კოდი არ არის გადახურული.

მოდით ავხსნათ ეს ნახატ 34-ზე. სქელი ხაზები გვიჩვენებს სამეულს, რომელიც აკოდირებს ამინომჟავებს არა გადახურვისა და გადახურვის კოდის შემთხვევაში. ექსპერიმენტებმა ცალსახად აჩვენა, რომ გენეტიკური კოდი არ არის გადახურული. ექსპერიმენტის დეტალებში ჩასვლის გარეშე აღვნიშნავთ, რომ თუ მესამე ნუკლეოტიდს შევცვლით ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობაში (იხ. სურ. 34)ზე (მონიშნული ვარსკვლავით) სხვას შემდეგ:

1. არა გადახურვის კოდით, ამ თანმიმდევრობით კონტროლირებული ცილა ჩაანაცვლებს ერთი (პირველი) ამინომჟავას (ვარსკვლავებით მონიშნული).

2. A ოფციაში გადახურული კოდით, ჩანაცვლება მოხდება ორ (პირველ და მეორე) ამინომჟავაში (მონიშნული ვარსკვლავით). B ვარიანტის მიხედვით, ჩანაცვლება გავლენას მოახდენს სამ ამინომჟავაზე (მონიშნული ვარსკვლავით).

თუმცა, მრავალმა ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ როდესაც დნმ-ში ერთი ნუკლეოტიდი იშლება, ცილა ყოველთვის მოქმედებს მხოლოდ ერთ ამინომჟავაზე, რაც დამახასიათებელია არა გადახურვის კოდისთვის.

ГЦУГЦУГ ГЦУГЦУГ ГЦУГЦУГ

HCC HCC HCC UHC CUG HCC CUG UGC HCU CUG

*** *** *** *** *** ***

ალანინი - ალანინ ალა - ცის - ლეი ალა - ლეი - ლეი - ალა - ლეი

A B C

გადახურვის კოდის გადახურვის კოდი

ბრინჯი. 34. გენომში არა გადაფარვის კოდის არსებობის ახსნის სქემა (ახსნა ტექსტში).

გენეტიკური კოდის გადახურვა დაკავშირებულია სხვა თვისებასთან – ინფორმაციის წაკითხვა იწყება გარკვეული წერტილიდან – დაწყების სიგნალიდან. ასეთი საწყისი სიგნალი mRNA-ში არის კოდონი, რომელიც აკოდირებს AUG მეთიონინს.

გასათვალისწინებელია, რომ ადამიანს ჯერ კიდევ აქვს გენების მცირე რაოდენობა, რომლებიც გადახრის ზოგად წესს და ერთმანეთს ემთხვევა.

ე) კომპაქტურობა.

კოდონებს შორის სასვენი ნიშნები არ არის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სამეული არ არის ერთმანეთისგან გამოყოფილი, მაგალითად, ერთი უაზრო ნუკლეოტიდით. ექსპერიმენტებით დადასტურდა გენეტიკურ კოდში „სასვენი ნიშნების“ არარსებობა.

და. მრავალმხრივობა.

კოდი დედამიწაზე მცხოვრები ყველა ორგანიზმისთვის ერთნაირია. გენეტიკური კოდის უნივერსალურობის პირდაპირი მტკიცებულება იქნა მიღებული დნმ-ის თანმიმდევრობების შესაბამის ცილის თანმიმდევრობებთან შედარებით. აღმოჩნდა, რომ კოდის მნიშვნელობების იგივე ნაკრები გამოიყენება ყველა ბაქტერიულ და ევკარიოტურ გენომში. არის გამონაკლისები, მაგრამ არა ბევრი.

გენეტიკური კოდის უნივერსალურობის პირველი გამონაკლისი აღმოაჩინეს ზოგიერთი ცხოველის სახეობის მიტოქონდრიაში. ეს ეხებოდა ტერმინატორის კოდონს UGA, რომელიც იკითხება იგივე, რაც UGG კოდონი, რომელიც აკოდირებს ამინომჟავას ტრიპტოფანს. ასევე ნაპოვნია სხვა უფრო იშვიათი გადახრები უნივერსალურობიდან.

მზ. გენეტიკური კოდი არის ნუკლეინის მჟავის მოლეკულებში მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ჩაწერის სისტემა, რომელიც ეფუძნება ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობის გარკვეულ მონაცვლეობას დნმ-ში ან რნმ-ში, რომლებიც ქმნიან კოდონებს.

პროტეინის ამინომჟავების შესაბამისი.გენეტიკურ კოდს აქვს რამდენიმე თვისება.

გამოიყენება იგივე ნუკლეოტიდები, გარდა თიმინის შემცველი ნუკლეოტიდისა, რომელიც ჩანაცვლებულია ურაცილის შემცველი მსგავსი ნუკლეოტიდით, რომელიც აღინიშნება ასოთი ( რუსულენოვან ლიტერატურაში). დნმ-ისა და რნმ-ის მოლეკულებში ნუკლეოტიდები ჯაჭვებით რიგდებიან და, ამრიგად, მიიღება გენეტიკური ასოების თანმიმდევრობა.

თითქმის ყველა ცოცხალი ორგანიზმის ცილა აგებულია მხოლოდ 20 ტიპის ამინომჟავისგან. ამ ამინომჟავებს კანონიკური ეწოდება. თითოეული ცილა არის ჯაჭვი ან ამინომჟავების რამდენიმე ჯაჭვი, რომლებიც დაკავშირებულია მკაცრად განსაზღვრული თანმიმდევრობით. ეს თანმიმდევრობა განსაზღვრავს ცილის სტრუქტურას და, შესაბამისად, მის ყველა ბიოლოგიურ თვისებას.

თუმცა, 1960-იანი წლების დასაწყისში ახალმა მონაცემებმა გამოავლინა ჰიპოთეზის „მძიმით თავისუფალი კოდის“ წარუმატებლობა. შემდეგ ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ კოდონებს, რომლებსაც კრიკი თვლიდა უაზროდ, შეეძლოთ პროვოცირება მოახდინონ საცდელ მილში ცილის სინთეზის პროვოცირებაზე და 1965 წლისთვის 64-ვე სამეულის მნიშვნელობა დადგინდა. აღმოჩნდა, რომ ზოგიერთი კოდონი უბრალოდ ზედმეტია, ანუ ამინომჟავების რაოდენობა დაშიფრულია ორი, ოთხი ან თუნდაც ექვსი სამეულით.

Თვისებები

mRNA კოდონებისა და ამინომჟავების შესაბამისობის ცხრილები

გენეტიკური კოდი საერთოა პრო- და ევკარიოტების უმეტესობისთვის. ცხრილში მოცემულია 64-ვე კოდონი და ჩამოთვლილია შესაბამისი ამინომჟავები. საბაზისო რიგი არის mRNA-ს 5"-დან 3"-მდე ბოლომდე.

სტანდარტული გენეტიკური კოდი

1-ლი ბაზა	მე-2 ბაზა								მე-3 ბაზა
	უ		C		ა		გ
უ	UUU	(Phe/F) ფენილალანინი	UCU	(Ser/S) სერინი	UAU	(Tyr/Y) ტიროზინი	UGU	(Cys/C) ცისტეინი	უ
	UUC		UCC		UAC		UGC		C
	UUA	(ლეუ/ლ) ლეიცინი	UCA		UAA	გაჩერდი ( ოხერი)	UGA	გაჩერდი ( ოპალი)	ა
	UUG		UCG		UAG	გაჩერდი ( ქარვა)	UGG	(Trp/W) ტრიპტოფანი	გ
C	CUU		CCU	(პრო/პ) პროლინი	CAU	(მისი/ჰ) ჰისტიდინი	CGU	(არგ/რ) არგინინი	უ
	CUC		CCC		CAC		CGC		C
	CUA		CCA		CAA	(Gln/Q) გლუტამინი	CGA		ა
	CUG		CCG		CAG		CGG		გ
ა	AUU	(ილე/ი) იზოლეუცინი	ACU	(Thr/T) ტრეონინი	AAU	(Asn/N) ასპარაგინი	აგუ	(Ser/S) სერინი	უ
	AUC		ACC		AAC		AGC		C
	AUA		ACA		AAA	(ლიზ/კ) ლიზინი	აგა	(არგ/რ) არგინინი	ა
	აუგ	(მეტ/მ) მეთიონინი	ACG		AAG		აგგ		გ
გ	GUU	(Val/V) ვალინი	GCU	(ალა/ა) ალანინი	GAU	(Asp/D) ასპარტინის მჟავა	GGU	(Gly/G) გლიცინი	უ
	GUC		GCC		GAC		GGC		C
	სუა		GCA		GAA	(გლუ/ე) გლუტამინის მჟავა	GGA		ა
	გუგ		GCG		GAG		გგგ		გ

AUG კოდონი კოდირებს მეთიონინს და ასევე არის თარგმანის დაწყების ადგილი: პირველი AUG კოდონი mRNA კოდირებულ რეგიონში ემსახურება როგორც ცილის სინთეზის დაწყებას. საპირისპირო ცხრილი (მითითებულია თითოეული ამინომჟავის კოდონები, ასევე გაჩერების კოდონები)

ალა/ა	GCU, GCC, GCA, GCG	ლეუ/ლ	UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
არგ/რ	CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG	ლის/კ	AAA, AAG
ასნ/ნ	AAU, AAC	Met/M	აუგ
ასპ/დ	GAU, GAC	Phe/F	UUU, UUC
Cys/C	UGU, UGC	პრო/პ	CCU, CCC, CCA, CCG
გლნ/ქ	CAA, CAG	სერ/ს	UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
გლუ/ე	GAA, GAG	Thr/T	ACU, ACC, ACA, ACG
გლი/გ	GGU, GGC, GGA, GGG	Trp/W	UGG
მისი/ჰ	CAU, CAC	Tyr/Y	UAU, UAC
ილე/ი	AUU, AUC, AUA	ვალ/ვ	GUU, GUC, GUU, GUG
დაწყება	აუგ	STOP	UAG, UGA, UAA

ვარიაციები სტანდარტული გენეტიკური კოდექსის შესახებ

სტანდარტული გენეტიკური კოდიდან გადახრის პირველი მაგალითი აღმოაჩინეს 1979 წელს ადამიანის მიტოქონდრიული გენების შესწავლისას. მას შემდეგ, რამდენიმე ასეთი ვარიანტი იქნა ნაპოვნი, მათ შორის სხვადასხვა ალტერნატიული მიტოქონდრიული კოდები, როგორიცაა სტოპ კოდონის UGA წაკითხვა, როგორც ტრიპტოფანის განმსაზღვრელი კოდონი მიკოპლაზმაში. ბაქტერიებსა და არქეებში GUG და UUG ხშირად გამოიყენება როგორც საწყისი კოდონები. ზოგიერთ შემთხვევაში, გენები იწყებენ პროტეინის დაშიფვრას საწყისი კოდონიდან, რომელიც განსხვავდება იმისგან, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყენება სახეობების მიერ.

ზოგიერთ ცილაში, არასტანდარტული ამინომჟავები, როგორიცაა სელენოცისტეინი და პიროლიზინი, შეყვანილია კოდონის წაკითხვის გაჩერების რიბოზომით, რაც დამოკიდებულია mRNA-ში არსებულ თანმიმდევრობებზე. სელენოცისტეინი ახლა განიხილება, როგორც 21-ე, ხოლო პიროლიზინი 22-ე ამინომჟავებიდან, რომლებიც ქმნიან ცილებს.

მიუხედავად ამ გამონაკლისებისა, ყველა ცოცხალი ორგანიზმის გენეტიკურ კოდს აქვს საერთო მახასიათებლები: კოდონები შედგება სამი ნუკლეოტიდისგან, სადაც პირველი ორი განმსაზღვრელია, კოდონები ითარგმნება tRNA და რიბოსომები ამინომჟავების თანმიმდევრობაში.

გადახრები სტანდარტული გენეტიკური კოდიდან.

მაგალითი	კოდონი	ჩვეულებრივი ღირებულება	იკითხება ასე:
გვარის საფუარის ზოგიერთი სახეობა კანდიდა	CUG	ლეიცინი	მშვიდი
მიტოქონდრია, კერძოდ Saccharomyces cerevisiae	CU (U, C, A, G)	ლეიცინი	მშვიდი
უმაღლესი მცენარეების მიტოქონდრია	CGG	არგინინი	ტრიპტოფანი
მიტოქონდრია (ყველა შესწავლილ ორგანიზმში გამონაკლისის გარეშე)	UGA	გაჩერდი	ტრიპტოფანი
ცილიტების ბირთვული გენომი ევლოტები	UGA	გაჩერდი	ცისტეინი ან სელენოცისტეინი
ძუძუმწოვრების მიტოქონდრია, დროზოფილა, S.cerevisiaeდა ბევრი მარტივი	AUA	იზოლევცინი	მეთიონინი = დაწყება
პროკარიოტები	გუგ	ვალინი	დაწყება
ევკარიოტები (იშვიათი)	CUG	ლეიცინი	დაწყება
ევკარიოტები (იშვიათი)	გუგ	ვალინი	დაწყება
პროკარიოტები (იშვიათი)	UUG	ლეიცინი	დაწყება
ევკარიოტები (იშვიათი)	ACG	თრეონინი	დაწყება
ძუძუმწოვრების მიტოქონდრია	AGC, AGU	მშვიდი	გაჩერდი
დროზოფილა მიტოქონდრია	აგა	არგინინი	გაჩერდი
ძუძუმწოვრების მიტოქონდრია	AG(A,G)	არგინინი	გაჩერდი

ევოლუცია

ითვლება, რომ სამმაგი კოდი საკმაოდ ადრე ჩამოყალიბდა სიცოცხლის ევოლუციის პროცესში. მაგრამ ზოგიერთ ორგანიზმში განსხვავებების არსებობა, რომლებიც გამოჩნდნენ სხვადასხვა ევოლუციურ ეტაპზე, მიუთითებს იმაზე, რომ ეს ყოველთვის ასე არ იყო.

ზოგიერთი მოდელის მიხედვით, თავდაპირველად კოდი არსებობდა პრიმიტიული ფორმით, როდესაც კოდონების მცირე რაოდენობა აღნიშნავდა ამინომჟავების შედარებით მცირე რაოდენობას. უფრო ზუსტი კოდონის მნიშვნელობა და მეტი ამინომჟავა შეიძლება მოგვიანებით დაინერგოს. თავდაპირველად, სამი ბაზიდან მხოლოდ პირველი ორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამოცნობისთვის [რაც დამოკიდებულია tRNA-ს სტრუქტურაზე].

- ლევინი ბ.გენები. M.: 1987. C. 62.

იხილეთ ასევე

შენიშვნები

1. Sanger F. (1952). "ამინომჟავების მოწყობა ცილებში". ადვ. პროტეინის ქიმ. 7 : 1-67. PMID.
2. იჩას მ.ბიოლოგიური კოდი. - მ.: მირი, 1971 წ.
3. Watson J. D., Crick F. H. (1953 წლის აპრილი). ნუკლეინის მჟავების მოლეკულური სტრუქტურა; დეზოქსირიბოზის ნუკლეინის მჟავის სტრუქტურა“. Ბუნება. 171 : 737-738 წწ. PMID. მითითება)
4. Watson J. D., Crick F. H. (1953 წლის მაისი). "დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის სტრუქტურის გენეტიკური შედეგები". Ბუნება. 171 : 964-967 წწ. PMID. იყენებს მოძველებულ |month= პარამეტრს (დახმარება)
5. Crick F. H. (1966 წლის აპრილი). გენეტიკური კოდი - გუშინ, დღეს და ხვალ. ცივი გაზაფხულის ნავსადგური. სიმ. რაოდენობრივი. ბიოლ.: 1-9. PMID. იყენებს მოძველებულ |month= პარამეტრს (დახმარება)
6. Gamow G. (1954 წლის თებერვალი). "შესაძლო კავშირი დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავასა და ცილის სტრუქტურებს შორის". Ბუნება. 173 : 318. DOI: 10.1038/173318a0. PMID. იყენებს მოძველებულ |month= პარამეტრს (დახმარება)
7. Gamow G., Rich A., Ycas M. (1956). "ინფორმაციის გადაცემის პრობლემა ნუკლეინის მჟავებიდან ცილებზე". ადვ. Bio.l Med. ფიზ. 4 : 23-68. PMID.
8. Gamow G, Ycas M. (1955). "პროტეინის" და "რიბონუკლეინის მჟავას" შემადგენლობის სტატისტიკური კორელაცია" . პროკ. ნატლ. აკად. მეცნიერება. ᲐᲨᲨ. 41 : 1011-1019 წწ. PMID.
9. Crick F. H., Griffith J. S., Orgel L. E. (1957).

ეს არის გზა, რომლითაც ინფორმაცია ოცი ამინომჟავის თანმიმდევრობის შესახებ კოდირებულია ოთხი ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობის გამოყენებით.

გენეკოდის თვისებები

1) სამეული
ერთი ამინომჟავა დაშიფრულია სამი ნუკლეოტიდით. დნმ-ში მათ ტრიპლეტს უწოდებენ, mRNA-ში მათ კოდონებს, tRNA-ში მათ ანტიკოდონებს უწოდებენ. სულ 64 სამეულია, მათგან 61 ამინომჟავებს კოდირებს, ხოლო 3 გაჩერების სიგნალია – ისინი რიბოსომას აჩვენებენ იმ ადგილს, სადაც ცილის სინთეზი უნდა შეჩერდეს.

2) დეგენერაცია (ჭარბი რაოდენობა)
არსებობს 61 კოდონი, რომელიც კოდირებს ამინომჟავებს, მაგრამ მხოლოდ 20 ამინომჟავებს, ამიტომ ამინომჟავების უმეტესობა კოდირებულია ერთზე მეტი კოდონით. მაგალითად, ამინომჟავა ალანინი კოდირებულია ოთხი კოდონით - HCC, HCC, HCA, HCH. გამონაკლისი არის მეთიონინი, ის კოდირებულია ერთი AUG კოდონით - ევკარიოტებში ეს არის საწყისი კოდონი ტრანსლაციის დროს.

3) უნიკალურობა
თითოეული კოდონი კოდირებს მხოლოდ ერთ ამინომჟავას. მაგალითად, GCC კოდონი კოდირებს მხოლოდ ერთ ამინომჟავას, ალანინს.

4) უწყვეტობა
ცალკეულ სამეულებს შორის არ არის გამყოფები („სასვენი ნიშნები“). ამის გამო, როდესაც ერთი ნუკლეოტიდი ჩამოვარდება ან ჩასმულია, ხდება „წაკითხვის ჩარჩოს ცვლა“: მუტაციის ადგილიდან დაწყებული სამმაგი კოდის კითხვა დარღვეულია და სრულიად განსხვავებული ცილა სინთეზირდება.

5) მრავალმხრივობა
გენეტიკური კოდი დედამიწის ყველა ცოცხალი ორგანიზმისთვის ერთნაირია.