في أي خلية أو كائن حي، يتم تحديد جميع السمات التشريحية والمورفولوجية والوظيفية من خلال بنية البروتينات التي تتكون منها. الخاصية الوراثية للجسم هي القدرة على تصنيع بروتينات معينة. توجد الأحماض الأمينية في سلسلة متعددة الببتيد، والتي تعتمد عليها الخصائص البيولوجية.
كل خلية لها تسلسلها الخاص من النيوكليوتيدات في سلسلة متعدد النوكليوتيدات في الحمض النووي. هذا هو الكود الوراثي للحمض النووي. من خلاله يتم تسجيل معلومات حول تركيب بروتينات معينة. توضح هذه المقالة ماهية الشفرة الوراثية وخصائصها ومعلوماتها الوراثية.

القليل من التاريخ

فكرة احتمال وجود شفرة وراثية صاغها ج. جامو وأ. داون في منتصف القرن العشرين. ووصفوا أن تسلسل النوكليوتيدات المسؤول عن تخليق حمض أميني معين يحتوي على ثلاث وحدات على الأقل. في وقت لاحق، أثبتوا العدد الدقيق للنيوكليوتيدات الثلاثة (هذه وحدة من الشفرة الوراثية)، والتي كانت تسمى الثلاثية أو الكودون. هناك أربعة وستين نيوكليوتيدًا في المجمل، لأن جزيء الحمض الذي يتواجد فيه الحمض النووي الريبي (RNA) يتكون من أربعة بقايا نيوكليوتيدات مختلفة.

ما هو الكود الوراثي

إن طريقة تشفير تسلسل بروتينات الأحماض الأمينية بسبب تسلسل النيوكليوتيدات هي سمة مميزة لجميع الخلايا والكائنات الحية. هذا هو الكود الوراثي.
هناك أربعة نيوكليوتيدات في الحمض النووي:

الأدينين - أ؛
جوانين - ز؛
السيتوزين - ج؛
الثايمين - ت.

يُشار إليها بالحروف اللاتينية الكبيرة أو (في أدب اللغة الروسية) بالحروف الروسية.
يحتوي الحمض النووي الريبوزي (RNA) أيضًا على أربعة نيوكليوتيدات، لكن أحدها يختلف عن الحمض النووي (DNA):

الأدينين - أ؛
جوانين - ز؛
السيتوزين - ج؛
اليوراسيل - U.

جميع النيوكليوتيدات مرتبة في سلاسل، حيث يحتوي DNA على حلزون مزدوج بينما يحتوي RNA على حلزون واحد.
تُبنى البروتينات حيث تحدد خصائصها البيولوجية، الموجودة في تسلسل معين.

خصائص الشفرة الوراثية

ثلاثية. وحدة الشفرة الوراثية تتكون من ثلاثة أحرف، وهي ثلاثية. وهذا يعني أن الأحماض الأمينية العشرين الموجودة يتم تشفيرها بواسطة ثلاث نيوكليوتيدات محددة تسمى الكودونات أو الثلاثيات. هناك أربعة وستين مجموعة يمكن تكوينها من أربعة نيوكليوتيدات. هذه الكمية أكثر من كافية لتشفير عشرين حمضًا أمينيًا.
الانحطاط. يتوافق كل حمض أميني مع أكثر من كودون، باستثناء الميثيونين والتربتوفان.
عدم الغموض. كودون واحد لحمض أميني واحد. على سبيل المثال، في الجين شخص سليممع معلومات حول الهدف بيتا للهيموجلوبين، يقوم الثلاثي GAG وGAA بتشفير A في كل شخص مصاب بمرض فقر الدم المنجلي، ويتم تغيير نيوكليوتيد واحد.
العلاقة الخطية المتداخلة. يتوافق تسلسل الأحماض الأمينية دائمًا مع تسلسل النيوكليوتيدات التي يحتوي عليها الجين.
الكود الجينيمتواصل ومضغوط، مما يعني أنه لا يحتوي على "علامات ترقيم". وهذا هو، بدءا من كودون معين، تحدث القراءة المستمرة. على سبيل المثال، ستتم قراءة AUGGGUGTSUAUAUGUG على النحو التالي: AUG، GUG، TSUU، AAU، GUG. ولكن ليس AUG أو UGG وما إلى ذلك أو أي شيء آخر.
براعة. إنه نفس الشيء بالنسبة لجميع الكائنات الأرضية، من البشر إلى الأسماك والفطريات والبكتيريا.

طاولة

لا يتم تضمين جميع الأحماض الأمينية المتوفرة في الجدول المعروض. هيدروكسي برولين، هيدروكسي سيلين، فوسفوسرين، مشتقات اليود من التيروزين، السيستين وبعض الآخرين غائبة، لأنها مشتقات من الأحماض الأمينية الأخرى المشفرة بواسطة m-RNA والتي تشكلت بعد تعديل البروتينات نتيجة للترجمة.
ومن المعروف من خصائص الشفرة الوراثية أن كودون واحد قادر على تشفير حمض أميني واحد. الاستثناء هو الكود الوراثي الذي يؤدي وظائف إضافية ويشفر الفالين والميثيونين. إن mRNA، الموجود في بداية الكودون، يربط t-RNA، الذي يحمل فورميل ميثيون. عند الانتهاء من عملية التصنيع، يتم فصله وأخذ بقايا الفورميل معه، ويتحول إلى بقايا ميثيونين. وبالتالي، فإن الكودونات المذكورة أعلاه هي البادئة في تركيب سلسلة البولي ببتيد. إذا لم يكونوا في البداية، فلا يختلفون عن الآخرين.

المعلومات الجينية

ويعني هذا المفهوم برنامجًا للخصائص ينتقل من الأجداد. إنه جزء لا يتجزأ من الوراثة كشفرة وراثية.
يتم تحقيق الشفرة الوراثية أثناء تخليق البروتين:

رسول الحمض النووي الريبي.
الرنا الريباسي الريباسي.

يتم نقل المعلومات من خلال الاتصال المباشر (DNA-RNA-بروتين) والاتصال العكسي (بروتين متوسط-DNA).
يمكن للكائنات الحية استقباله وتخزينه ونقله واستخدامه بأكبر قدر من الفعالية.
تحدد المعلومات التي تنتقل عن طريق الميراث تطور كائن حي معين. ولكن بسبب التفاعل مع بيئةرد فعل الأخير مشوه، بسبب حدوث التطور والتطور. وبهذه الطريقة، يتم إدخال معلومات جديدة إلى الجسم.

أوضح حساب قوانين البيولوجيا الجزيئية واكتشاف الشفرة الوراثية الحاجة إلى الجمع بين علم الوراثة ونظرية داروين، والتي على أساسها ظهرت نظرية التطور الاصطناعية - علم الأحياء غير الكلاسيكي.
الوراثة والتقلب و الانتقاء الطبيعييتم استكمال أفكار داروين عن طريق الاختيار المحدد وراثيا. ويتحقق التطور على المستوى الجيني من خلال الطفرات العشوائية ووراثة السمات الأكثر قيمة والأكثر تكيفًا مع البيئة.

فك شفرة الإنسان

وفي التسعينات تم إطلاق مشروع الجينوم البشري، ونتيجة لذلك تم اكتشاف أجزاء الجينوم التي تحتوي على 99.99% من الجينات البشرية في الألفين. الأجزاء التي لا تشارك في تخليق البروتين وغير المشفرة تظل مجهولة. ولا يزال دورهم مجهولا حتى الآن.

تم اكتشاف الكروموسوم 1 آخر مرة في عام 2006، وهو الأطول في الجينوم. أكثر من ثلاثمائة وخمسين مرضاً، بما فيها السرطان، تظهر نتيجة الاضطرابات والطفرات فيه.

لا يمكن المبالغة في تقدير دور مثل هذه الدراسات. عندما اكتشفوا ما هي الشفرة الوراثية، أصبح من المعروف ما هي الأنماط التي تحدث، وكيف يتم تشكيلها البنية المورفولوجيةوالنفسية والاستعداد لبعض الأمراض والتمثيل الغذائي وعيوب الأفراد.

علامة المبدع فيلاتوف فيليكس بتروفيتش

الفصل 496. لماذا يوجد عشرون حمضًا أمينيًا مشفرًا؟ (ثاني عشر)

لماذا يوجد عشرين حمض أميني مشفر؟ (ثاني عشر)

قد يبدو للقارئ عديم الخبرة أن عناصر آلة التشفير الجيني قد تم وصفها بمثل هذه التفاصيل في الفصل السابق لدرجة أنه بحلول نهاية القراءة بدأ يشعر بالتعب بطريقة ما، حيث شعر أن بداية الكتاب، الأمر الذي أثار اهتمامه إلى حد ما ، يتحول إلى صفحات من كتاب مدرسي في المدرسة الثانوية يمكن أن يثبط عزيمة أي شخص يتذكر المدرسة المنزلية. على العكس من ذلك، يعرف القارئ ذو الخبرة كل ما قيل جيدًا، وهو يفكر بشكل خاطئ فيما إذا كان سيكتب كتابًا مدرسيًا أحدث بنفسه - لنفس الفصول العليا. دون التفكير في تسلية العالم الفخور- بمعنى آخر، دون أن يقصد إثارة أي منهما، يود المؤلف التأكيد على أنه يفهم: الشيطان يكمن في التفاصيل. ولكن هناك الكثير منها في علم الأحياء الجزيئي، مما يجعل أي إضفاء طابع رسمي عليها يبدو وكأنه تبسيط فاضح. ومع ذلك، غالبًا ما يحدث أن إغراء إضفاء الطابع الرسمي لا يقاوم، وهنا لا يمكن للمؤلف أن يحرم نفسه من متعة الاقتباس مرة أخرى من الفيلسوف الإسباني خوسيه أورتيجا إي جاسيت:

« اللون الرمادي زاهد. هذه هي رمزيتها في اللغة اليومية، ويلمح غوته إلى هذا الرمز: "النظرية يا صديقي جافة، لكن شجرة الحياة تتحول إلى اللون الأخضر". أقصى ما يمكن أن يفعله اللون الذي لا يريد أن يكون لونًا هو أن يصبح رماديًا؛ لكن الحياة تبدو كشجرة خضراء – يا له من إسراف!.. إن الرغبة الأنيقة في تفضيل اللون الرمادي على إسراف الحياة الرائع والمتناقض، تقودنا إلى التنظير. ومن الناحية النظرية، فإننا نستبدل الواقع بذلك الجانب منه، وهو المفاهيم. وبدلا من أن نعيش فيه، نفكر فيه. ولكن من يدري إن كان وراء هذا الزهد الواضح والانسحاب من الحياة، وهو التفكير الخالص، الشكل الأكمل للحيوية، وأعلى ترفها؟

- برافو، خوسيه! هذا بالضبط ما أعتقده، بل إنني مقتنع به.

الجزء الرئيسي من الكتاب، على الرغم من أنه أصغر حجمًا، إلا أن باقي الكتاب، الذي يتحول إليه المؤلف الآن، مخصص لإضفاء الطابع الرسمي والتنظير والمخططات وتصميم الشفرة الوراثية. توفر الفرضية الرسمية الأولى لبنية الشفرة الوراثية إجابة محتملة لسؤال لماذا هناك بالضبط عشرين حمضًا أمينيًا مشفرًا .

وفي عام 1954، كان جاموف أول من أظهر أن " عندما يتم دمج 4 نيوكليوتيدات في ثلاثة توائم، يتم الحصول على 64 مجموعة، وهو ما يكفي لتسجيل المعلومات الوراثية" وكان أول من اقترح أن الأحماض الأمينية يتم تشفيرها بواسطة ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات وأعرب عن أمله في ذلك "سيعيش بعض العلماء الشباب ليروا [الشفرة الجينية] تُفك شفرتها". وفي عام 1968، حصل الأمريكيون روبرت هولي وهار كورانا ومارشال نيرنبرغ على جائزة نوبل لفك رموز الشفرة الوراثية. مُنحت الجائزة بعد وفاة جورج جامو في نفس العام قبل أربعة أشهر.

يشكل الرقمان 64 (سعة الكود النظرية) و20 (سعة التشفير الفعلية، أي عدد الأحماض الأمينية المشفرة) نسبة القواعد التوافقية للمواضع والتوليفات مع التكرارات: الرقم A من المواضع (المجموعات المرتبة) مع التكرارات من r (r = 3؛ حجم الكودون) عناصر المجموعة M التي تحتوي على k (k = 4؛ عدد القواعد) العناصر تساوي

ك ر= ك ر= أ43= 64,

والعدد C من المجموعات مع تكرار عناصر k في r، أي أي مجموعة فرعية مكونة من 3 عناصر من مجموعة تحتوي على 4 عناصر، يساوي:

مع ك ر= [(ك+ر-1)!] : = ج43= 20.

يؤدي هذا على الفور إلى فكرة أن تطور الشفرة الوراثية يمكن أن يبدأ بمرحلة التشفير "المجموعة"، عندما لا يتم تشفير المنتج بواسطة تسلسل القواعد الثلاثية، ولكن بواسطة مجموعتها، أي مجموعتين من الكودونات، مثل، على سبيل المثال، الشعيبة, آسا, أعمال العاصأو TGC, تي سي جي, جي سي تي, جي تي سي, CTG, سي جي تيكانا متكافئين وظيفيًا (داخل المجموعة) وقام كل منهما بتوجيه تخليق نفس الحمض الأميني. تتبادر إلى الذهن اعتبارات مماثلة عند قراءة أعمال إيشيجامي وناغانو (1975)، مع فكرتهما القائلة بأن كل حمض أميني أساسي يمكن أن يتوافق مع مجموعة واسعة من الكودونات، وفولسوم (1977) وترينور (1984)، مع فكرتهما عن التقليب الأساسي داخل الثلاثي. من الواضح أن العدد الأقل من الكودونات لم يوفر التنوع المطلوب للمنتجات، و ب يا أما الباقي فكان زائدا عن الحاجة، وعلى الأقل، لا يتوافق مع عدد الأحماض الأمينية المعروفة اليوم. وفي وقت ما، قدمنا أيضًا مساهمة متواضعة (جدًا) في هذه الأفكار، مع ملاحظة أن عدد المجموعات 4 بواسطة 3 موضح بالتكرار بعدد الحالات الكمومية لغاز بوز ثلاثي الجسيمات مع أربع حالات كمومية محتملة.

لاحقًا، اقترح جامو مخططًا لتنفيذ الشفرة الوراثية، والذي يتضمن تجميع متعدد الببتيد مباشرة على جزيء الحمض النووي. وفقًا لهذا النموذج، يتم وضع كل حمض أميني في مسافة بادئة معينية بين أربع نيوكليوتيدات، اثنتان من كل سلسلة من السلاسل التكميلية. على الرغم من أن هذا الماس يتكون من أربعة نيوكليوتيدات، وبالتالي فإن عدد المجموعات هو 256، بسبب القيود المرتبطة بالروابط الهيدروجينية لبقايا النوكليوتيدات، فمن الممكن وجود 20 نوعًا فقط من هذا الماس. هذا المخطط يسمى كود الماس، يشير إلى وجود علاقة بين بقايا الأحماض الأمينية المتعاقبة، حيث أن اثنين من النيوكليوتيدات يظهران دائمًا في ماسين متجاورين (رمز متداخل). ومع ذلك، أظهرت الأبحاث الإضافية أن نموذج جامو هذا لا يتفق أيضًا مع البيانات التجريبية.

إذا تم استخدام سعة الشفرة الوراثية دون احتياطي، أي حمض أميني واحد فقط يتوافق مع كل ثلاثة توائم، فإن أمنها سيكون موضع شك كبير: أي طفرة في النيوكليوتيدات يمكن أن تكون كارثية. وفي حالة النسخة الحالية فإن ثلث الطفرات النقطية العشوائية تحدث في الحروف الأخيرة من الكودونات، نصفها (أكواد الثماني أنا) ليس حساسًا للطفرات على الإطلاق: الحرف الثالث من الكودون يمكن أن يكون أيًا من الأحرف الأربعة - ت, ج, أأو ز. مقاومة الطفرات النقطية لأكواد الثماني ثانيايتم تحديده إلى حد كبير من خلال عاملين - (1) إمكانية الاستبدال التعسفي للقاعدة الثالثة (على الرغم من أنه عند الاختيار من بين اثنين فقط - إما البيورينات أو البيريميدين)، والذي لا يغير الحمض الأميني المشفر على الإطلاق، و (2) إمكانية استبدال البيورينات بالبيريميدينات والعكس، مما يحافظ على محبة للماء/كارهة للماء مماثلة للمنتجات، على الرغم من أنه لا يحافظ على كتلتها. وهكذا، تستخدم الطبيعة "رد فعل عنيف" ناجح للغاية يسمى انحطاطالكود، عندما يتوافق الحرف المشفر مع أكثر من حرف ترميز واحد.

قام التطور بتحسين وظائف كل من القواعد الثلاث للكودونات على التوالي، مما أدى في النهاية إلى ثلاثية صارمة لاثنين فقط من الكودونات: ATG- ل م(ميثيونين) و تي تي جي- ل دبليو(التريبتوفان). بناءً على قدرة الثلاثي على التشفير فقط واحد الأحماض الأمينية، نصنف هذين على أنهما مجموعة الانحطاط أنا. عندما يتم ترميز المنتج بواسطة قاعدة مزدوجة ثابتة، ويمكن أن يكون الثالث أيًا منها أربعة ممكنة وتعمل في الواقع كفاصل بين الثنائيات الوظيفية، فهي تتحدث عن الأحماض الأمينية لمجموعة الانحطاط رابعا; هناك ثمانية أحماض أمينية من هذا القبيل: ألانين، أأرجينين ر، فالين، Vجلايسين, زلوسين, لبرولين, صسيرين, سثريونين, ت. الكودون العام لكل حمض أميني في هذه المجموعة، على سبيل المثال الليوسين، يُكتب على النحو التالي: شارعن (ن - أساس تعسفي).

ينتمي اثنا عشر منتجًا مشفرًا إلى مجموعة الانحطاط ثانيا; في هذه المجموعة القاعدة الثالثة هي واحدة من اثنين (ليس من أربعةكما في الحالة السابقة): هذا هو البيورين ( ر)، أي إما الأدينين، أ، أو الجوانين، ز، - أو بيريميدين ( ي) أي إما السيتوزين، معأو الثيميدين ت. تشتمل هذه المجموعة على ثلاثة أحماض أمينية مألوفة لنا من مجموعة الانحطاط الرابعة - الأرجينين والليوسين والسيرين، ولكنها مشفرة هنا بواسطة أزواج أخرى، زوجان - حمض الأسباراجين / حمض الأسبارتيك ( اختصار الثاني)، والجلوتامين/حمض الجلوتاميك ( س/ه) وكذلك الهستيدين ح، ليسين كوالتيروزين ي. يتضمن الكود الوراثي العالمي أيضًا السيستين في هذه المجموعة. مع، مع اثنين من التوائم الترميزية - TGCو تي جي تي، أي مع بيريميدين ثالث، بالإضافة إلى ثلاثة كودونات توقف، علامة, تأو TGA، والتي تعمل فقط كعلامات ترقيم لتحديد نهاية الجين ولكنها لا ترمز لأي حمض أميني. يُكتب الكودون العام للأحماض الأمينية لهذه المجموعة، على سبيل المثال، الأسباراجين، على النحو التالي: نعموحمض الأسبارتيك - G.A.R..

وأخيراً مجموعة الانحطاط ثالثايحتوي على آيزوليوسين مشفر ثلاثة ثلاثة توائم آتا, أتكو أ.ت.ت.. أسباب أ, معو ت، الثالث في الكودونات لـ أنا، لها رمز مشترك ن، لذلك يتم كتابة كودون الأيسولوسين المعمم على النحو التالي: ATN. يتم توضيح كل ميزات الكود هذه جيدًا من خلال الجدول أعلاه.

من الغريب أن الوزن الجزيئي للحمض الأميني المشفر يعتمد عكسيا على عدد مجموعة الانحطاط التي ينتمي إليها (V. Shcherbak). هذا هو الدليل الأول الذي تمت ملاحظته هنا على التورط الواضح للكتلة الجزيئية لمكونات الشفرة الوراثية في تنظيمها العقلاني.

في الجدول أعلاه، يشير الترتيب بزيادة الوزن الجزيئي إلى الأحماض الأمينية في التركيبة مرتبة حسب أعداد مجموعات الانحلال (الأرقام الرومانية)، مجمعة في ثمانيتين (الأرقام العربية). في هذه الحالة، موقف السيستين معوتصحيحه، وهو ما سيتم مناقشته في الفصل التالي؛ سنتحدث أيضًا عن الثمانيات هناك.

العودة إلى الاختيار عشرينالأحماض الأمينية للتشفير، تجدر الإشارة إلى ظرف آخر مثير للاهتمام: يمكن أيضًا تحديد هذا الاختيار نظرية الكممعلومات تقترح خوارزمية مثالية (خوارزمية جروفر) لتعبئة وقراءة محتوى معلومات الحمض النووي (Apoorva Patel, 2001). تحدد هذه الخوارزمية عدد الكائنات ن، تتميز بعدد الردود ليس حقيقيًاللأسئلة س، على النحو التالي:

(2Q +1) الخطيئة -1 (1 / ؟ن ) = ? /2 .

حلول هذه المعادلة للقيم الصغيرة سمميزة جدا:

س= 1لن ن= 04.0

س= 2 لتر ن= 10.5

س= 3 لتر ن= 20.2.

من الناحية النظرية، لا يجب أن تكون هذه القيم أعدادًا صحيحة. ومن المثير للاهتمام، بالنسبة للتقريب الأول، أنها تتوافق مع تسلسل أرقام رباعي السطوح، بالإضافة إلى تطور حجم الكودون الوظيفي من المفرد إلى الثلاثي. بمعنى آخر، يمكن أيضًا بناء رباعي السطوح من عشرة ومن أربعة مونومرات؛ تم وضع علامة على هذه الأرقام في حلول المعادلة أعلاه. سنبين لاحقًا أن الجمع بين معلمات حجم الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات، بناءً على القواعد التي نقترحها، يؤدي إلى التوازن المكانيرباعي السطوح مكون من عشرين مونومرا يتوافق مع هذه الأحماض الأمينية. ربما يكون من المفيد هنا أن نتذكر كلمات V؟se (1973) التي لا تزال ذات صلة: ويبدو من قبيل النكتة القاسية أن تختار الطبيعة مثل هذا الرقم[مشفرة] الأحماض الأمينية التي يمكن الحصول عليها بسهولة نتيجة للكثيرين

العمليات الحسابية" ولكن، بطريقة أو بأخرى، تبين أن عشرين من الأحماض الأمينية ألفا (من بين المئات الموجودة في الطبيعة) كافية لتوفير التنوع الضروري للبروتينات.

…………………

رقم 496 ، الذي يميز هذا الفصل، مثير للاهتمام لأنه ينتمي إلى فئة ما يسمى أرقام مثاليةوهذا هو الشيء الوحيد ثلاثة أرقامرقم مثالي. يسمونه الكمال عدد طبيعي، يساوي مجموع جميع قواسمه (أي جميع المقسومات الإيجابية بخلاف الرقم نفسه). مجموع جميع قواسم الرقم 496 أي أن 1+2+4+8+16+31+62+124+248 يساوي نفسه. لقد تذكرنا الأعداد المثالية ولاحظنا تفرد هذا الرقم بالذات، لأنه أولاً مكون من ثلاثة أرقام - مثل عناصر الترميز المكونة من ثلاثة أرقام التي نتحدث عنها، وثانيًا، مثل جميع الأرقام السابقة المذكورة هنا، فهو عشوائي أم لا - يميز إحدى المعلمات الرسمية للشفرة الجينية، والتي سنناقشها بمزيد من التفصيل. إن صبر القارئ ليس بلا حدود، ويذكر المؤلف في هذا الصدد مقتطفًا من رسالة أحد القراء إلى شهير الرياضيات مارتن جاردنر: التوقف عن البحث عن أرقام مثيرة للاهتمام! اترك رقمًا واحدًا على الأقل غير مثير للاهتمام من أجل الفائدة! لكن الإغراء عظيم، ومن الصعب مقاومته.

من الكتاب أحدث كتابحقائق. المجلد الأول [علم الفلك والفيزياء الفلكية. الجغرافيا وعلوم الأرض الأخرى. الأحياء والطب] مؤلف

من كتاب رحلة إلى الماضي مؤلف جولوسنيتسكي ليف بتروفيتش

قبل خمسة وعشرين مليون سنة، كان الجو حارًا بعد ظهر أحد أيام شهر يوليو في سهوب كازاخستان. كل شيء يغمره ضوء الشمس: سهل جبلي، وبحيرات تقع في المنخفضات وتحدها نباتات القصب، ومساحات رملية صفراء مغطاة بالساكسول، وتنحدر التلال بشكل حاد نحو البحيرات

من كتاب مافيا الأدوية والأغذية بواسطة بروير لويس

عشرون سبباً رئيسياً للإعفاء من الخدمة العسكرية في كافة مراكز التجنيد لعام 1986 العدد الأمراض والحالات المرضية عدد المعفيين من الخدمة العسكرية نسبة المعفيين من الخدمة العسكرية إلى الصالحين للخدمة

من كتاب ختم الخالق. فرضية أصل الحياة على الأرض. مؤلف فيلاتوف فيليكس بتروفيتش

الفصل 496. لماذا يوجد عشرون حمضًا أمينيًا مشفرًا؟ (الثاني عشر) قد يبدو للقارئ عديم الخبرة أن عناصر آلة التشفير الجيني قد تم وصفها في الفصل السابق بمثل هذه التفاصيل لدرجة أنه بحلول نهاية القراءة بدأ يشعر بالتعب بطريقة ما، ويشعر أنه كان إلى حد ما

من كتاب كلمة مرور الهوائيات المتقاطعة مؤلف خليفمان جوزيف أرونوفيتش

بعد خمسة وعشرين عامًا، تمر السنوات، وتنمو الغرفة الجنينية الصغيرة بحجم الكشتبان المفقودة في التربة وتصبح كومة ملحوظة. وهي مبطنة بإحكام من الأعلى بالطين والرمل والأسمنت، وفي هذه الكتلة، الميتة من الخارج والصامتة كالحجر، تتدفق

من كتاب أحدث كتاب للحقائق. المجلد 1. علم الفلك والفيزياء الفلكية. الجغرافيا وعلوم الأرض الأخرى. علم الأحياء والطب مؤلف كوندراشوف أناتولي بافلوفيتش

ماذا تعني عبارة "الإطار الخامس والعشرون"؟ ظهر هذا المصطلح لأول مرة في منتصف القرن الماضي في الولايات المتحدة الأمريكية ويتعلق بالسينما. الحقيقة هي أن كاميرا الفيلم، وبالتالي كاميرا فيلم العرض، تقدم الفيلم بسرعة 24 إطارًا في الثانية. لكن في عام 1957

من الكتاب الكيمياء البيولوجية مؤلف ليليفيتش فلاديمير فاليريانوفيتش

من كتاب المؤلف

الفصل 23. استقلاب الأحماض الأمينية. الحالة الديناميكية لبروتينات الجسم تكمن أهمية الأحماض الأمينية للجسم في المقام الأول في حقيقة أنها تستخدم في تخليق البروتينات التي يتم استقلابها مكان خاصفي عمليات التمثيل الغذائي بين الجسم و

من كتاب المؤلف

امتصاص الأحماض الأمينية. يحدث بواسطة النقل النشطبمشاركة المتجهات. يتم الوصول إلى الحد الأقصى لتركيز الأحماض الأمينية في الدم بعد 30-50 دقيقة من تناول وجبة البروتين. يتم النقل عبر حدود الفرشاة بواسطة عدد من المتجهات، كثيرة

من كتاب المؤلف

الاضطرابات الوراثية في نقل الأحماض الأمينية مرض هارتنوب هو اضطراب في امتصاص التربتوفان في الأمعاء وإعادة امتصاصه في الأنابيب الكلوية. نظرًا لأن التربتوفان يعمل كمنتج أولي لتخليق فيتامين PP، فإن المظاهر الرئيسية لمرض هارتناب هي

من كتاب المؤلف

مسارات استقلاب الأحماض الأمينية في الأنسجة الأحماض الأمينية هي مركبات ثنائية الوظيفة تحتوي على مجموعة أمين وكربوكسيل. التفاعلات في هذه المجموعات شائعة مع الأحماض الأمينية المختلفة. وتشمل هذه: 1. على المجموعة الأمينية – تفاعلات إزالة الأمية و

من كتاب المؤلف

نقل الأحماض الأمينية هو تفاعل نقل مجموعة أمينية من حمض أميني إلى حمض كيتو، مما يؤدي إلى تكوين حمض كيتو جديد وحمض أميني جديد. يتم تحفيز التفاعلات بواسطة إنزيمات ناقلة الأمين. هذه هي الإنزيمات المعقدة والإنزيم المساعد

من كتاب المؤلف

تمييع الأحماض الأمينية تمييع الأحماض الأمينية هو رد فعل إزالة مجموعة أمينية من حمض أميني مع إطلاق الأمونيا. هناك نوعان من تفاعلات التبليل: المباشر وغير المباشر، التبليل المباشر هو الإزالة المباشرة لمجموعة أمينية من

من كتاب المؤلف

التبليل غير المباشر للأحماض الأمينية معظم الأحماض الأمينية غير قادرة على التبليل في خطوة واحدة، مثل الغلوتامات. يتم نقل المجموعات الأمينية من هذه الأحماض الأمينية إلى بيتا-كيتوجلوتارات لتكوين حمض الجلوتاميك، والذي يتعرض بعد ذلك للتأثير المباشر.

من كتاب المؤلف

نزع الكربوكسيل من الأحماض الأمينية يمكن أن تخضع بعض الأحماض الأمينية ومشتقاتها إلى نزع الكربوكسيل. تفاعلات نزع الكربوكسيل لا رجعة فيها ويتم تحفيزها بواسطة إنزيمات نزع الكربوكسيل، والتي تتطلب فوسفات البيريدوكسال كإنزيم مساعد.

من كتاب المؤلف

الفصل 25. استقلاب الأحماض الأمينية الفردية استقلاب الميثيونين الميثيونين هو حمض أميني أساسي. مجموعة ميثيل الميثيونين عبارة عن جزء متحرك من كربون واحد يستخدم لتخليق عدد من المركبات. نقل مجموعة ميثيل الميثيونين إلى ما يقابلها

محاضرة 5. الكود الجيني

تعريف المفهوم

الكود الجيني هو نظام لتسجيل المعلومات حول تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات باستخدام تسلسل النيوكليوتيدات في الحمض النووي.

وبما أن الحمض النووي لا يشارك بشكل مباشر في تخليق البروتين، فإن الكود مكتوب بلغة الحمض النووي الريبوزي (RNA). يحتوي الحمض النووي الريبي (RNA) على اليوراسيل بدلاً من الثايمين.

خصائص الشفرة الوراثية

1. ثلاثية

يتم تشفير كل حمض أميني بواسطة سلسلة من 3 نيوكليوتيدات.

التعريف: الثلاثي أو الكودون هو سلسلة من ثلاثة نيوكليوتيدات تشفر حمض أميني واحد.

لا يمكن أن يكون الكود أحاديًا، لأن 4 (عدد النيوكليوتيدات المختلفة في الحمض النووي) أقل من 20. لا يمكن أن يكون الكود مزدوجًا، لأن 16 (عدد توليفات وتباديل 4 نيوكليوتيدات من 2) أقل من 20. يمكن أن يكون الرمز ثلاثيًا، لأن 64 (عدد التركيبات والتباديل من 4 إلى 3) أكثر من 20.

2. الانحطاط.

يتم ترميز جميع الأحماض الأمينية، باستثناء الميثيونين والتربتوفان، بأكثر من ثلاثية واحدة:

2 AK لثلاثية واحدة = 2.

9 AK، 2 توائم = 18.

1 أك 3 ثلاثة توائم = 3.

5 AK من 4 توائم = 20.

3 AK من 6 توائم = 18.

إجمالي 61 ثلاثة توائم يشفرون 20 حمضًا أمينيًا.

3. وجود علامات الترقيم بين الجينات.

تعريف:

الجين - جزء من الحمض النووي يشفر سلسلة بولي ببتيد واحدة أو جزيء واحد الحمض الريبي النووي النقال, صالحمض النووي الريبي أوالحمض الريبي النووي النقال.

الجيناتالحمض الريبي النووي النقال, الرنا الريباسي, الحمض الريبي النووي النقالالبروتينات غير مشفرة.

في نهاية كل جين يشفر عديد الببتيد يوجد واحد على الأقل من ثلاثة توائم تشفر كودونات توقف الحمض النووي الريبي (RNA)، أو إشارات التوقف. في mRNA لديهم الشكل التالي: UAA، UAG، UGA . يقومون بإنهاء (إنهاء) البث.

تقليديا، ينتمي الكودون أيضا إلى علامات الترقيمأغسطس - الأول بعد تسلسل القائد . (انظر المحاضرة 8) وهو بمثابة حرف كبير. في هذا الموضع يقوم بتشفير فورميل ميثيونين (في بدائيات النوى).

4. عدم الغموض.

يقوم كل ثلاثي بتشفير حمض أميني واحد فقط أو يكون بمثابة فاصل للترجمة.

الاستثناء هو الكودونأغسطس . في بدائيات النوى، في الموضع الأول (الحرف الكبير) يقوم بتشفير فورميل ميثيونين، وفي أي موضع آخر يقوم بتشفير الميثيونين.

5. الاكتناز، أو عدم وجود علامات الترقيم داخل الوريد.
داخل الجين، كل نيوكليوتيد هو جزء من كودون مهم.

في عام 1961، أثبت سيمور بينزر وفرانسيس كريك تجريبيًا الطبيعة الثلاثية للكود وتماسكه.

جوهر التجربة: طفرة "+" - إدخال نيوكليوتيد واحد. طفرة "-" - فقدان نيوكليوتيد واحد. طفرة واحدة "+" أو "-" في بداية الجين تفسد الجين بأكمله. كما أن الطفرة المزدوجة "+" أو "-" تفسد الجين بأكمله.

إن الطفرة الثلاثية "+" أو "-" في بداية الجين تفسد جزءًا منه فقط. تؤدي الطفرة الرباعية "+" أو "-" مرة أخرى إلى إفساد الجين بأكمله.

التجربة تثبت ذلك يتم نسخ الكود ولا توجد علامات ترقيم داخل الجين.أجريت التجربة على جينين متجاورين من العاثيات وأظهرت، بالإضافة إلى ذلك، وجود علامات الترقيم بين الجينات.

6. براعة.

الشفرة الوراثية هي نفسها لجميع الكائنات التي تعيش على الأرض.

في عام 1979، افتتح بوريل مثاليكود الميتوكوندريا البشرية

تعريف:

"المثالي" هو رمز وراثي يتم فيه استيفاء قاعدة انحطاط الكود شبه المزدوج: إذا تطابق النيوكليوتيدات الأولين في ثلاثة توائم، وكانت النيوكليوتيدات الثالثة تنتمي إلى نفس الفئة (كلاهما من البيورينات أو كلاهما من البيريميدين). ثم ترمز هذه الثلاثيات لنفس الحمض الأميني.

هناك استثناءان لهذه القاعدة في الكود العالمي. كلا الانحرافين عن الكود المثالي في العالم يتعلقان بالنقاط الأساسية: بداية ونهاية تخليق البروتين:

كودون	عالمي شفرة	رموز الميتوكوندريا
كودون	عالمي شفرة	الفقاريات	اللافقاريات	خميرة	النباتات
	قف				قف

مع وا
أ ج أ		قف
		قف			230 بديلاً لا يغير فئة الحمض الأميني المشفر. إلى المسيل للدموع. في عام 1956، اقترح جورجي غاموف شكلاً مختلفًا من الكود المتداخل. وفقًا لرمز جامو، فإن كل نيوكليوتيد، بدءًا من الثالث في الجين، هو جزء من 3 كودونات. وعندما تم فك الشفرة الجينية تبين أنها غير متداخلة، أي أنها غير متداخلة. كل نيوكليوتيد هو جزء من كودون واحد فقط. مزايا الشفرة الوراثية المتداخلة: الاكتناز، تقليل اعتماد بنية البروتين على إدخال أو حذف النيوكليوتيدات. العيب: يعتمد هيكل البروتين بشكل كبير على استبدال النوكليوتيدات والقيود المفروضة على الجيران. في عام 1976، تم تسلسل الحمض النووي للعاثية φX174. يحتوي على DNA دائري مفرد يتكون من 5375 نيوكليوتيدات. ومن المعروف أن العاثيات تقوم بتشفير 9 بروتينات. بالنسبة لستة منهم، تم تحديد الجينات الموجودة واحدة تلو الأخرى. اتضح أن هناك تداخل. يقع الجين E بالكامل داخل الجيند . ينتج كودون البداية الخاص به عن إزاحة الإطار لنيوكليوتيد واحد. الجينج يبدأ حيث ينتهي الجيند . كود البدء للجينج يتداخل مع كودون التوقف للجيند نتيجة لتحول اثنين من النيوكليوتيدات. يُطلق على البناء اسم "تحول إطار القراءة" بواسطة عدد من النيوكليوتيدات وليس من مضاعفات الثلاثة. حتى الآن، لم يتم عرض التداخل إلا لعدد قليل من العاثيات. القدرة المعلوماتية للحمض النووي هناك 6 مليارات شخص يعيشون على الأرض. معلومات وراثيةعنهم المغلقة في 6x10 9 الحيوانات المنوية. وفقا لتقديرات مختلفة، فإن الشخص لديه من 30 إلى 50 ألف الجينات. جميع البشر لديهم ~30×1013 جينًا، أو 30×1016 زوجًا أساسيًا، والتي تشكل 1017 كودونًا. تحتوي صفحة الكتاب المتوسطة على 25x10 2 حرفًا. يحتوي الحمض النووي للحيوانات المنوية 6x10 9 على معلومات مساوية في الحجم تقريبًا 4x10 13 صفحة كتاب. ستشغل هذه الصفحات مساحة 6 مباني NSU. 6x10 9 حيوانات منوية تشغل نصف كشتبان. يشغل حمضهم النووي أقل من ربع كشتبان.

النيوكليوتيدات DNA و RNA البيورينات: الأدينين، الجوانين بيريميدين: السيتوزين، الثايمين (اليوراسيل)	كودون- ثلاثية من النيوكليوتيدات التي تشفر حمض أميني محدد.
فاتورة غير مدفوعة. 1. الأحماض الأمينية التي توجد عادة في البروتينات
اسم	اختصار
1. ألانين	علاء
2. أرجينين	أرج
3. الهليون	أسن
4. حمض الأسبارتيك	أسب
5. السيستين	سيس
6. حمض الجلوتاميك	غلو
7. الجلوتامين	جلن
8. جليكاين	جلاي
9. الهستيدين	له
10. آيزوليوسين	إيل
11. ليوسين	ليو
12. ليسين	ليس
13. ميثيونين	التقى
14. فينيل ألانين	في
15. برولين	برو
16. السلسلة	سر
17. ثريونين	ث
18. التربتوفان	ترب
19. تيروزين	صور
20. فالين	فال

الشفرة الوراثية، والتي تسمى أيضًا شفرة الأحماض الأمينية، هي نظام لتسجيل المعلومات حول تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين باستخدام تسلسل بقايا النيوكليوتيدات في الحمض النووي الذي يحتوي على واحدة من القواعد النيتروجينية الأربعة: الأدينين (A)، والجوانين (G). ) والسيتوزين (C) والثايمين (T). ومع ذلك، بما أن حلزون الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل لا يشارك بشكل مباشر في تخليق البروتين الذي يتم تشفيره بواسطة أحد هذه الخيوط (أي الحمض النووي الريبوزي)، فإن الكود مكتوب بلغة الحمض النووي الريبوزي (RNA)، الذي يحتوي على اليوراسيل (U) بدلاً من ذلك. من الثيمين. لنفس السبب، من المعتاد أن نقول أن الكود هو سلسلة من النيوكليوتيدات، وليس أزواج من النيوكليوتيدات.

يتم تمثيل الشفرة الوراثية بكلمات رمزية معينة تسمى الكودونات.

تم فك تشفير أول كلمة سر بواسطة نيرنبرج وماتي في عام 1961. وقد حصلوا على مستخلص من الإشريكية القولونية يحتوي على الريبوسومات وعوامل أخرى ضرورية لتخليق البروتين. وكانت النتيجة نظامًا خاليًا من الخلايا لتخليق البروتين، والذي يمكنه تجميع البروتينات من الأحماض الأمينية إذا تمت إضافة mRNA الضروري إلى الوسط. ومن خلال إضافة الحمض النووي الريبي الاصطناعي الذي يتكون فقط من اليوراسيل إلى الوسط، اكتشفوا أن البروتين يتكون من الفينيل ألانين فقط (بولي فينيل ألانين). وهكذا، ثبت أن ثلاثي النيوكليوتيدات UUU (الكودون) يتوافق مع الفينيل ألانين. على مدى 5-6 سنوات القادمة، تم تحديد جميع أكواد الكود الوراثي.

الشفرة الوراثية هي نوع من القاموس الذي يترجم النص المكتوب بأربعة نيوكليوتيدات إلى نص بروتيني مكتوب بـ 20 حمضًا أمينيًا. الأحماض الأمينية المتبقية الموجودة في البروتين هي تعديلات على واحد من الأحماض الأمينية العشرين.

خصائص الشفرة الوراثية

يحتوي الكود الوراثي على الخصائص التالية.

ثلاثية- كل حمض أميني يقابل ثلاثة أضعاف النيوكليوتيدات. من السهل حساب أن هناك 4 3 = 64 كودونًا. من بينها، 61 رمزًا دلاليًا و3 هراء (رموز الإنهاء، رموز الإيقاف).
الاستمرارية(لا توجد علامات فصل بين النيوكليوتيدات) - عدم وجود علامات الترقيم داخل الوريد؛
داخل الجين، كل نيوكليوتيد هو جزء من كودون مهم. في عام 1961 أثبت سيمور بنزر وفرانسيس كريك تجريبيًا الطبيعة الثلاثية للكود واستمراريته (الاكتناز). [يعرض]

جوهر التجربة: طفرة "+" - إدخال نيوكليوتيد واحد. طفرة "-" - فقدان نيوكليوتيد واحد.
طفرة واحدة ("+" أو "-") في بداية الجين أو طفرة مزدوجة ("+" أو "-") تفسد الجين بأكمله.
الطفرة الثلاثية ("+" أو "-") في بداية الجين تفسد جزءًا فقط من الجين.
تؤدي الطفرة الرباعية "+" أو "-" إلى إفساد الجين بأكمله مرة أخرى.
تم إجراء التجربة على جينين متجاورين من العاثيات وأظهرت ذلك
1. الكود ثلاثي ولا يوجد علامات ترقيم داخل الجين
2. هناك علامات ترقيم بين الجينات
وجود علامات الترقيم بين الجينات- وجود الكودونات البادئة بين الثلاثة توائم (وهي بداية التخليق الحيوي للبروتين)، والكودونات الإنهاء (تشير إلى نهاية التخليق الحيوي للبروتين)؛
تقليديًا، ينتمي كود AUG، الأول بعد التسلسل الرئيسي، أيضًا إلى علامات الترقيم. يعمل كحرف كبير. في هذا الموضع يقوم بتشفير فورميل ميثيونين (في بدائيات النوى).
في نهاية كل جين يشفر عديد ببتيد يوجد على الأقل واحد من 3 أكواد توقف، أو إشارات توقف: UAA، UAG، UGA. يقومون بإنهاء البث.
الخطية الخطية- مراسلة التسلسل الخطي لكودونات الرنا المرسال والأحماض الأمينية في البروتين.
خصوصية- كل حمض أميني يتوافق فقط مع كودونات معينة لا يمكن استخدامها لحمض أميني آخر.
أحادية الاتجاه- تتم قراءة الكودونات في اتجاه واحد - من النوكليوتيدات الأولى إلى النوكليوتيدات اللاحقة
الانحطاط أو التكرار، - يمكن تشفير حمض أميني واحد بعدة ثلاثة توائم (الأحماض الأمينية - 20، ثلاثة توائم محتملة - 64، 61 منهم دلالي، أي في المتوسط، كل حمض أميني يتوافق مع حوالي 3 أكواد)؛ الاستثناءات هي الميثيونين (Met) والتربتوفان (Trp).
سبب انحطاط الكود هو أن الحمل الدلالي الرئيسي يحمله النيوكليوتيدات الأولين في الثلاثي، والثالث ليس مهمًا جدًا. من هنا قاعدة انحطاط الكود : إذا كان الكودونان لهما نفس النيوكليوتيدات الأولى والثانية تنتمي النيوكليوتيدات الثالثة إلى نفس الفئة (البيورين أو البيريميدين)، فإنهما يرمزان لنفس الحمض الأميني.
ومع ذلك، هناك استثناءان لهذه القاعدة المثالية. هذا هو كودون AUA، الذي يجب أن يتوافق ليس مع الأيسولوسين، ولكن مع الميثيونين، وكودون UGA، وهو كودون توقف، في حين أنه يجب أن يتوافق مع التربتوفان. من الواضح أن انحطاط الكود له أهمية تكيفية.

براعة- جميع خصائص الشفرة الوراثية المذكورة أعلاه مميزة لجميع الكائنات الحية.

كودون	كود عالمي	رموز الميتوكوندريا
كودون	كود عالمي	الفقاريات	اللافقاريات	خميرة	النباتات
U.G.	قف	ترب	ترب	ترب	قف
AUA	إيل	التقى	التقى	التقى	إيل
كوا	ليو	ليو	ليو	ث	ليو
أ.ج.	أرج	قف	سر	أرج	أرج
AGG	أرج	قف	سر	أرج	أرج

في مؤخرااهتز مبدأ عالمية الكود فيما يتعلق باكتشاف بيريل في عام 1979 للكود المثالي للميتوكوندريا البشرية، والذي يتم فيه استيفاء قاعدة انحطاط الكود. في كود الميتوكوندريا، يتوافق كودون UGA مع التربتوفان، ويتوافق AUA مع الميثيونين، كما هو مطلوب بموجب قاعدة انحطاط الكود.

ربما في بداية التطور، كانت جميع الكائنات الحية البسيطة لها نفس كود الميتوكوندريا، ثم تعرضت لانحرافات طفيفة.

غير متداخلة- كل من الثلاثيات في النص الجيني مستقلة عن بعضها البعض، ويتم تضمين نيوكليوتيد واحد في ثلاثة توائم واحدة فقط؛ في الشكل. يوضح الفرق بين التعليمات البرمجية المتداخلة وغير المتداخلة.
في عام 1976 تم تسلسل الحمض النووي للعاثية φX174. يحتوي على DNA دائري مفرد يتكون من 5375 نيوكليوتيدات. ومن المعروف أن العاثيات تقوم بتشفير 9 بروتينات. بالنسبة لستة منهم، تم تحديد الجينات الموجودة واحدة تلو الأخرى.
اتضح أن هناك تداخل. يقع الجين E بالكامل داخل الجين D. ويظهر كود البداية الخاص به نتيجة لإزاحة إطار نيوكليوتيد واحد.
يبدأ الجين J حيث ينتهي الجين D، ويتداخل كود البدء للجين J مع كودون التوقف للجين D نتيجة لتحول اثنين من النوكليوتيدات. يُطلق على البناء اسم "انزياح إطار القراءة" بواسطة عدد من النيوكليوتيدات وليس من مضاعفات الثلاثة. حتى الآن، لم يتم عرض التداخل إلا لعدد قليل من العاثيات.مناعة الضوضاء
- نسبة عدد البدائل المحافظة إلى عدد البدائل الجذرية.
تسمى طفرات استبدال النوكليوتيدات التي لا تؤدي إلى تغيير في فئة الحمض الأميني المشفر بالمحافظة. تسمى طفرات استبدال النوكليوتيدات التي تؤدي إلى تغيير في فئة الأحماض الأمينية المشفرة جذرية.
بما أن نفس الحمض الأميني يمكن تشفيره بثلاثة توائم مختلفة، فإن بعض الاستبدالات في الثلاثية لا تؤدي إلى تغيير في الحمض الأميني المشفر (على سبيل المثال، UUU -> UUC يترك الفينيل ألانين). بعض البدائل تغير حمض أميني إلى حمض أميني آخر من نفس الفئة (غير قطبي، قطبي، قاعدي، حمضي)، كما تغير بدائل أخرى فئة الحمض الأميني.
في كل ثلاثية، يمكن إجراء 9 تبديلات فردية، أي. هناك ثلاث طرق لاختيار الموضع المطلوب تغييره (الأول أو الثاني أو الثالث)، ويمكن تغيير الحرف المحدد (النيوكليوتيدات) إلى 4-1=3 أحرف أخرى (النيوكليوتيدات). إجمالي عدد بدائل النوكليوتيدات الممكنة هو 61 × 9 = 549.

من خلال الحساب المباشر باستخدام جدول الشفرة الجينية، يمكنك التحقق من ما يلي: 23 استبدالًا للنيوكليوتيدات تؤدي إلى ظهور الكودونات - إنهاء الترجمة.

تتكون بروتينات جميع الكائنات الحية تقريبًا من 20 نوعًا فقط من الأحماض الأمينية. وتسمى هذه الأحماض الأمينية الكنسي. كل بروتين عبارة عن سلسلة أو عدة سلاسل من الأحماض الأمينية متصلة بتسلسل محدد بدقة. يحدد هذا التسلسل بنية البروتين، وبالتالي جميع خصائصه البيولوجية.

ومع ذلك، في أوائل الستينيات من القرن العشرين، كشفت بيانات جديدة عن عدم اتساق فرضية "الرمز بدون فواصل". ثم أظهرت التجارب أن الكودونات، التي اعتبرها كريك لا معنى لها، يمكنها تحفيز تخليق البروتين في المختبر، وبحلول عام 1965 تم تحديد معنى جميع التوائم الثلاثة والستين. اتضح أن بعض الكودونات زائدة عن الحاجة ببساطة، أي أن سلسلة كاملة من الأحماض الأمينية يتم تشفيرها بواسطة اثنين أو أربعة أو حتى ستة توائم.

ملكيات

جداول المراسلات بين أكواد الرنا المرسال والأحماض الأمينية

الكود الجيني شائع في معظم الكائنات المؤيدة وحقيقيات النوى. يوضح الجدول جميع الكودونات الـ 64 والأحماض الأمينية المقابلة لها. الترتيب الأساسي هو من 5 "إلى 3" نهاية mRNA.

الشفرة الوراثية القياسية

الأول قاعدة	القاعدة الثانية								الثالث قاعدة
الأول قاعدة	ش		ج		أ		ز		الثالث قاعدة
ش	UUU	(Phe/F) فينيل ألانين	جامعة كاليفورنيا	(سير/س) سيرين	UAU	(صور/Y) تيروزين	UGU	(سيس / C) السيستين	ش
	جامعة كاليفورنيا	(Phe/F) فينيل ألانين	يونيون كاربايد كوربوريشن		حملات المستخدم العامة	(صور/Y) تيروزين	المحتوى الذي ينشئه المستخدمون	(سيس / C) السيستين	ج
	UUA	(ليو / لتر) ليوسين	جامعة كاليفورنيا		UAA	قف ( أكسيد الرصاص)	U.G.	قف ( أوبال)	أ
	UUG		يو سي جي		الفريق الاستشاري	قف ( العنبر)	UGG	(Trp/W) التربتوفان	ز
ج	CUU		وحدة التحكم المركزية	(برو / ف) برولين	CAU	(ه/ح) الهستيدين	C.G.U.	(أرج / R) أرجينين	ش
	CUC		سي سي سي		كاك	(ه/ح) الهستيدين	سي.جي.سي.		ج
	كوا		التقييم القطري المشترك		الجهاز المركزي للمحاسبات	(جلن/س) الجلوتامين	C.G.		أ
	C.U.		CCG		كاج	(جلن/س) الجلوتامين	سي جي جي		ز
أ	الاتحاد الأفريقي	(إيل / أنا) إيزوليوسين	وحدة تنسيق الدعم	(Thr/T) ثريونين	جامعة العين	(أسن/ن) أسباراجين	جامعة الخليج العربي	(سير/س) سيرين	ش
	الجامعة الأمريكية بالقاهرة		لجنة التنسيق الإدارية		أ.ك.	(أسن/ن) أسباراجين	ايه جي سي.	(سير/س) سيرين	ج
	AUA		هيئة مكافحة الفساد		AAA	(ليس / ك) ليسين	أ.ج.	(أرج / R) أرجينين	أ
	أغسطس	(Met/M) ميثيونين	ايه سي جي.		آغ	(ليس / ك) ليسين	AGG	(أرج / R) أرجينين	ز
ز	جوو	(فال / الخامس) فالين	G.C.U.	(علاء/أ) ألانين	GAU	(Asp/D) حمض الأسبارتيك	GGU	(جلي/ز) جليكاين	ش
	GUC		دول مجلس التعاون الخليجي		GAC	(Asp/D) حمض الأسبارتيك	جي جي سي		ج
	GUA		G.C.A.		GAA	(غلو/E) حمض الجلوتاميك	جي جي ايه		أ
	G.U.G.		جي سي جي		أسكت	(غلو/E) حمض الجلوتاميك	جي جي جي		ز

يقوم كودون AUG بتشفير الميثيونين وهو أيضًا موقع بدء الترجمة: أول كودون AUG في منطقة ترميز mRNA يعمل كبداية لتخليق البروتين. الجدول العكسي (يتم عرض الكودونات الخاصة بكل حمض أميني، بالإضافة إلى كودونات التوقف)

علاء / أ	جي سي يو، دول مجلس التعاون الخليجي، جي سي إيه، جي سي جي	ليو/ل	UUA، UUG، CUU، CUC، CUA، CUG
أرج / ر	CGU، CGC، CGA، CGG، AGA، AGG	ليس / ك	أأأ، آج
أسن / ن	آو، آك	التقى / م	أغسطس
أسب/د	GAU، GAC	فاي / ف	UUU، UUC
سيس/ج	UGU، UGC	دعم	سي سي يو، سي سي سي، سي سي ايه، سي سي جي
جلن/س	الجهاز المركزي للمحاسبات، كاج	سر / س	UCU، UCC، UCA، UCG، AGU، AGC
غراء	غا، أغا	ث/ت	ACU، ACC، ACA، ACG
جلاي/ز	جي جي يو، جي جي سي، جي جي ايه، جي جي جي	الحزب الديمقراطي/ث	UGG
له / ح	CAU، CAC	صور/Y	UAU، UAC
إيل / أنا	الاتحاد الأفريقي، الجامعة الأمريكية، الاتحاد الأفريقي	فال/ف	غوو، غوك، غوا، غوغ
يبدأ	أغسطس	قف	UAG، UGA، UAA

الاختلافات في الشفرة الوراثية القياسية

تم اكتشاف المثال الأول للانحراف عن الشفرة الوراثية القياسية في عام 1979 أثناء دراسة جينات الميتوكوندريا البشرية. منذ ذلك الوقت، تم العثور على العديد من المتغيرات المماثلة، بما في ذلك مجموعة متنوعة من رموز الميتوكوندريا البديلة، على سبيل المثال، قراءة كود الإيقاف UGA باعتباره الكودون الذي يحدد التربتوفان في الميكوبلازما. في البكتيريا والعتائق، غالبًا ما يتم استخدام HG وUG كرموز بداية. في بعض الحالات، تبدأ الجينات بتشفير البروتين عند كود البداية الذي يختلف عن ذلك الذي يستخدمه النوع عادة.

في بعض البروتينات، يتم إدخال الأحماض الأمينية غير القياسية، مثل السيلينوسيستين والبيروليسين، عن طريق قراءة الريبوسوم لكودون الإيقاف، اعتمادًا على التسلسلات الموجودة في الرنا المرسال. يعتبر السيلينوسيستين الآن هو الحادي والعشرون والبيروليسين الثاني والعشرون من الأحماض الأمينية التي تشكل البروتينات.

وعلى الرغم من هذه الاستثناءات، فإن جميع الكائنات الحية لديها شفرة وراثية الميزات المشتركة: تتكون الكودونات من ثلاث نيوكليوتيدات، حيث يتم ترجمة الكودونات الأولى والثانية بواسطة الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) والريبوسومات إلى تسلسل من الأحماض الأمينية.

الانحرافات عن الشفرة الوراثية القياسية.

مثال	كودون	معنى عادي	يقرأ مثل:
بعض أنواع الخميرة المبيضات	C.U.	لوسين	سيرين
الميتوكوندريا، وخاصة في خميرة cerevisiae	CU(U، C، A، G)	لوسين	سيرين
الميتوكوندريا في النباتات العليا	سي جي جي	أرجينين	التربتوفان
الميتوكوندريا (في جميع الكائنات المدروسة دون استثناء)	U.G.	قف	التربتوفان
الجينوم النووي للشركات العملاقة يوبلوتس	U.G.	قف	السيستين أو السيلينوسيستين
الميتوكوندريا في الثدييات ذبابة الفاكهة، S. cerevisiaeوالعديد من الأوليات	AUA	آيزوليوسين	ميثيونين = ابدأ
بدائيات النوى	G.U.G.	فالين	يبدأ
حقيقيات النوى (نادرة)	C.U.	لوسين	يبدأ
حقيقيات النوى (نادرة)	G.U.G.	فالين	يبدأ
بدائيات النوى (نادرة)	UUG	لوسين	يبدأ
حقيقيات النوى (نادرة)	ايه سي جي.	ثريونين	يبدأ
الميتوكوندريا في الثدييات	ايه جي سي، ايه جي يو	سيرين	قف
الميتوكوندريا ذبابة الفاكهة	أ.ج.	أرجينين	قف
الميتوكوندريا في الثدييات	أ ج (أ، ز)	أرجينين	قف

تطور

يُعتقد أن الكود الثلاثي قد تطور في وقت مبكر جدًا من تطور الحياة. لكن وجود اختلافات في بعض الكائنات الحية التي ظهرت في مراحل تطورية مختلفة يدل على أنه لم يكن هكذا دائما.

وفقًا لبعض النماذج، كانت الشفرة موجودة لأول مرة في شكل بدائي، عندما كان عدد صغير من الكودونات يعين عددًا صغيرًا نسبيًا من الأحماض الأمينية. يمكن تقديم معاني أكثر دقة للكودونات والمزيد من الأحماض الأمينية لاحقًا. في البداية، كان من الممكن استخدام أول قاعدتين فقط من القواعد الثلاث للتعرف عليها [والذي يعتمد على بنية الحمض الريبي النووي النقال].

- لوين ب.الجينات. م: 1987. ص62.

أنظر أيضا

ملحوظات

سانجر ف. (1952). "ترتيب الأحماض الأمينية في البروتينات." ظرف. بروتين كيم. 7 : 1-67. بميد.
إيتشاس م.الكود البيولوجي. - م: مير، 1971.
واتسون جي دي، كريك إف إتش (أبريل 1953). “التركيب الجزيئي للأحماض النووية. هيكل للحمض النووي منقوص الأكسجين. طبيعة. 171 : 737-738. بميد. مرجع)
واتسون جي دي، كريك إف إتش (مايو 1953). "الآثار الوراثية لهيكل حمض الديوكسي ريبونوكلييك." طبيعة. 171 : 964-967. بميد. يستخدم المعلمة |الشهر= المهملة (مساعدة)
كريك إف إتش (أبريل 1966). "الشفرة الجينية - أمس واليوم وغدًا." حرب الربيع البارد. أعراض. الكمية. بيول.: 1-9. بميد. يستخدم المعلمة |الشهر= المهملة (مساعدة)
جامو ج. (فبراير 1954). "العلاقة المحتملة بين حمض الديوكسي ريبونوكلييك وهياكل البروتين." طبيعة. 173 : 318.DOI:10.1038/173318a0. بميد. يستخدم المعلمة |الشهر= المهملة (مساعدة)
جامو جي، ريتش إيه، وايكاس إم (1956). "مشكلة نقل المعلومات من الأحماض النووية إلى البروتينات." ظرف. Bio.l ميد. فيز.. 4 : 23-68. بميد.
جامو جي، يكاس م. (1955). "الارتباط الإحصائي لتركيب البروتين والحمض النووي الريبي". بروك. ناتل. أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية.. 41 : 1011-1019. بميد.
كريك إف إتش، جريفيث جيه إس، أورجيل إل إي (1957).