GENETİK KOD(yunanca, mənşəyə aid genetikos; sin.: kod, bioloji kod, amin turşusu kodu, zülal kodu, nuklein turşusu kodu) - molekullarda irsi məlumatları qeyd etmək üçün sistem nuklein turşuları heyvanlar, bitkilər, bakteriya və viruslar alternativ nukleotid ardıcıllığı ilə.
Genetik məlumat (şək.) hüceyrədən hüceyrəyə, nəsildən-nəslə, RNT virusları istisna olmaqla, DNT molekullarının reduplikasiyası ilə ötürülür (bax Replikasiya). Hüceyrənin həyatı boyu DNT-nin irsi məlumatının həyata keçirilməsi 3 növ RNT vasitəsilə həyata keçirilir: informasiya (mRNT və ya mRNT), ribosomal (rRNT) və nəqliyyat (tRNT), bunlar DNT-də RNT polimeraza fermentindən istifadə edərək sintez olunur. matris. Bu halda, DNT molekulunda nukleotidlərin ardıcıllığı hər üç RNT tipində nukleotidlərin ardıcıllığını unikal şəkildə müəyyən edir (bax: Transkripsiya). Bir protein molekulunu kodlayan genin məlumatı (bax) yalnız mRNT tərəfindən aparılır. İrsi məlumatların həyata keçirilməsinin son məhsulu, spesifikliyi onlara daxil olan amin turşularının ardıcıllığı ilə müəyyən edilən protein molekullarının sintezidir (Tərcümə bax).
DNT və ya RNT-də yalnız 4 müxtəlif azotlu əsas olduğundan [DNT-də - adenin (A), timin (T), guanin (G), sitozin (C); RNT-də - adenin (A), urasil (U), sitozin (C), guanin (G)], ardıcıllığı zülaldakı 20 amin turşusunun ardıcıllığını təyin edir, GK problemi yaranır, yəni. tərcümə problemi. nuklein turşularının 4 hərfli əlifbası 20 hərfli polipeptid əlifbasına çevrilir.
İlk dəfə hipotetik matrisin xassələrinin düzgün proqnozlaşdırılması ilə zülal molekullarının matris sintezi ideyası 1928-ci ildə N.K. Koltsov tərəfindən tərtib edilmişdir. 1944-cü ildə O. Avery et al pnevmokoklarda transformasiya zamanı irsi xüsusiyyətlərin ötürülməsi. 1948-ci ildə E.Çarqaff göstərdi ki, bütün DNT molekullarında müvafiq nukleotidlərin (A-T, G-C) kəmiyyət bərabərliyi mövcuddur. 1953-cü ildə F. Crick, J. Watson və Wilkins (M. H. F. Wilkins) bu qaydaya və rentgen şüalarının difraksiya məlumatlarına əsaslanaraq (bax) belə bir nəticəyə gəldilər ki, DNT molekulları hər birinə bağlı iki polinükleotid ipdən ibarət ikiqat spiraldır. digərləri hidrogen bağları ilə. Üstəlik, ikincidə yalnız T bir zəncirin A-ya qarşı, yalnız C isə G-yə qarşı ola bilər. Bu tamamlayıcılıq ona gətirib çıxarır ki, bir zəncirin nukleotidlərinin ardıcıllığı digərinin ardıcıllığını unikal şəkildə müəyyən edir. Bu modeldən çıxan ikinci əhəmiyyətli nəticə, DNT molekulunun özünü çoxalda bilməsidir.
1954-cü ildə Q. Qamov həndəsi tənliklər məsələsini tərtib etdi müasir forma. 1957-ci ildə F. Crick Adapter Hipotezini ifadə edərək, amin turşularının nuklein turşusu ilə birbaşa deyil, vasitəçilər (indi tRNT kimi tanınır) vasitəsilə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu irəli sürdü. Bundan sonrakı illərdə bütün əsas bağlantılar ümumi sxem ilkin olaraq hipotetik olan genetik məlumatın ötürülməsi eksperimental olaraq təsdiqləndi. 1957-ci ildə mRNT-lər kəşf edildi [A. S. Spirin, A. N. Belozersky və başqaları; Folkin və Astrachan (E. Volkin, L. Astrachan)] və tRNT [Hoagland (M.V. Hoagland)]; 1960-cı ildə matris kimi mövcud DNT makromolekullarından istifadə edərək DNT hüceyrədən kənarda sintez edildi (A. Kornberg) və DNT-dən asılı RNT sintezi aşkar edildi [S. B. Weiss et al.]. 1961-ci ildə təbii RNT və ya sintetik poliribonukleotidlərin iştirakı ilə zülala bənzər maddələrin sintez olunduğu hüceyrəsiz sistem yaradıldı [M. Nirenberg və Matthaei (J. H. Matthaei)]. G. k-nin idrak problemi tədqiqatdan ibarət idi ümumi xassələri kod və onun faktiki dekodlanması, yəni nukleotidlərin (kodonların) hansı birləşmələrinin müəyyən amin turşularını kodladığını tapmaq.
Kodun ümumi xassələri onun dekodlanmasından asılı olmayaraq və əsasən ondan əvvəl mutasiyaların əmələ gəlməsinin molekulyar qanunauyğunluqlarının təhlili yolu ilə aydınlaşdırılmışdır (F. Krick et al., 1961; N.V. Luchnik, 1963). Aşağıdakılara qədər qaynayırlar:
1. Kod universaldır, yəni ən azı əsas etibarilə bütün canlılar üçün eynidir.
2. Şifrə üçlüdür, yəni hər bir amin turşusu üçlü nukleotidlərlə kodlanır.
3. Kod üst-üstə düşmür, yəni verilmiş nukleotid birdən çox kodonun bir hissəsi ola bilməz.
4. Kod degenerativdir, yəni bir amin turşusu bir neçə üçlüklə kodlana bilər.
5. Zülalın ilkin strukturu haqqında məlumat sabit nöqtədən başlayaraq ardıcıl olaraq mRNT-dən oxunur.
6. Mümkün üçlülərin əksəriyyətinin “hissi” var, yəni amin turşularını kodlayırlar.
7. Kodonun üç “hərfindən” yalnız ikisi (məcburi) üstünlük təşkil edir, üçüncü (isteğe bağlı) isə əhəmiyyətli dərəcədə az məlumat daşıyır.
Kodun birbaşa dekodlanması struktur genindəki (və ya onun üzərində sintez edilmiş mRNT) nukleotid ardıcıllığının müvafiq zülaldakı amin turşusu ardıcıllığı ilə müqayisəsindən ibarət olardı. Lakin belə bir yol hələ texniki cəhətdən mümkün deyil. Digər iki üsuldan istifadə edilmişdir: matris kimi məlum tərkibli süni poliribonukleotidlərdən istifadə edərək hüceyrəsiz sistemdə zülal sintezi və mutasiyaların əmələ gəlməsinin molekulyar nümunələrinin təhlili (bax). Birincisi daha əvvəl müsbət nəticələr verdi və tarixən G. k-nin deşifr edilməsində böyük rol oynadı.
1961-ci ildə M. Nirenberq və Mattei matris kimi homopolimerdən - sintetik poliuridil turşusundan (yəni UUUU tərkibli süni RNT...) istifadə etmiş və polifenilalanin əldə etmişlər. Bundan belə nəticə çıxdı ki, fenilalanin kodonu bir neçə U-dan ibarətdir, yəni üçlü kod vəziyyətində UUU kimi deşifrə edilir. Sonralar homopolimerlərlə yanaşı müxtəlif nukleotidlərdən ibarət poliribonukleotidlərdən də istifadə edilmişdir. Eyni zamanda, yalnız polimerlərin tərkibi məlum idi, onlarda nukleotidlərin yeri statistik idi, buna görə də nəticələrin təhlili statistik idi və dolayı nəticələr verdi. Çox tez bütün 20 amin turşusu üçün ən azı bir üçlük tapmaq mümkün oldu. Məlum oldu ki, üzvi həlledicilərin olması, pH və ya temperaturun dəyişməsi, bəzi kationlar və xüsusən də antibiotiklər kodu qeyri-müəyyən edir: eyni kodonlar digər amin turşularının daxil olmasını stimullaşdırmağa başlayır, bəzi hallarda bir kodon dördə qədər kodlaşdırmağa başlayır. müxtəlif amin turşuları. Streptomisin həm hüceyrəsiz sistemlərdə, həm də in vivo olaraq məlumatın oxunmasına təsir etdi və yalnız streptomisinə həssas bakteriya suşlarında təsirli oldu. Streptomisindən asılı suşlarda mutasiya nəticəsində dəyişmiş kodonlardan oxunuşları “düzəldirdi”. Oxşar nəticələr hüceyrəsiz sistemdən istifadə edərək G.-nin deşifrəsinin düzgünlüyünə şübhə etməyə əsas verdi; təsdiq, ilk növbədə in vivo data ilə tələb olunurdu.
G. haqqında əsas məlumatlar mutagenlərlə müalicə olunan orqanizmlərdə zülalların amin turşusu tərkibinin təhlili yolu ilə əldə edilmişdir (bax) məlum təsir mexanizmi ilə, məsələn, azotlu, C-nin U və A-nın in vivo ilə əvəzlənməsinə səbəb olur. DNT molekulu D. Qeyri-spesifik mutagenlərin yaratdığı mutasiyaların təhlili, əlaqəli zülalların ilkin strukturunda fərqlərin müqayisəsi də faydalı məlumatlardır. müxtəlif növlər, DNT və zülalların tərkibi arasında korrelyasiya və s.
In vivo və in vitro məlumatlara əsaslanan G.-nin deşifrə edilməsi uyğun nəticələr verdi. Daha sonra hüceyrəsiz sistemlərdə kodun deşifrə edilməsi üçün üç başqa üsul işlənib hazırlanmışdır: aminoasil-tRNT-nin (yəni, aktivləşdirilmiş amin turşusu ilə tRNT) məlum tərkibə malik trinukleotidlərlə bağlanması (M. Nirenberg et al., 1965), bağlama aminoasil-tRNT-nin müəyyən üçlüklə başlayan polinükleotidlərlə (Mattei və başqaları, 1966) və polimerlərin mRNT kimi istifadəsi, burada təkcə tərkibi deyil, həm də nukleotidlərin sırası məlumdur (X. Korana et al. , 1965). Hər üç üsul bir-birini tamamlayır və nəticələr in vivo təcrübələrdə əldə edilən məlumatlara uyğundur.
70-ci illərdə 20-ci əsr metodların dekodlanmasının nəticələrinin xüsusilə etibarlı şəkildə yoxlanılması üçün ortaya çıxdı. Məlumdur ki, proflavinin təsiri altında baş verən mutasiyalar, oxu çərçivəsinin dəyişməsinə səbəb olan fərdi nukleotidlərin itirilməsi və ya daxil edilməsindən ibarətdir. T4 faqında bir sıra mutasiyalar proflavin tərəfindən törədilib, burada lizozimin tərkibi dəyişdi. Bu kompozisiya təhlil edildi və çərçivə dəyişikliyi nəticəsində yaranmalı olan kodonlarla müqayisə edildi. Nəticə tam uyğunluq idi. Bundan əlavə, bu üsul degenerasiya kodunun hansı üçlüyünün amin turşularının hər birini kodladığını müəyyən etməyə imkan verdi. 1970-ci ildə J. M. Adams və onun əməkdaşları birbaşa üsulla G. c-ni qismən deşifrə etməyə müvəffəq oldular: faq R17-də 57 nukleotid uzunluğunda fraqmentdəki əsasların ardıcıllığı müəyyən edildi və onun örtük zülalının amin turşusu ardıcıllığı ilə müqayisə edildi. . Nəticələr daha az birbaşa üsullarla əldə edilənlərlə tamamilə uyğun idi. Beləliklə, kodun şifrəsi tam və düzgün şəkildə açılmışdır.
Deşifrənin nəticələri cədvəldə ümumiləşdirilmişdir. Kodonların və RNT-nin tərkibini göstərir. tRNT antikodonlarının tərkibi mRNT kodonlarını tamamlayır, yəni Y əvəzinə A, A - U əvəzinə, C - G əvəzinə və G - C yerinə, və struktur genin kodonlarına (DNT zəncirinə) uyğun gəlir. hansı məlumat oxunur) yeganə fərqi ilə urasil timin yerini tutur. 4 nukleotidin birləşməsindən əmələ gələ bilən 64 üçlüdən 61-i “hissə”, yəni amin turşularını kodlayan, 3-ü isə “cəfəngiyyat”dır (mənasız). Üçlüklərin tərkibi ilə kodun ümumi xüsusiyyətlərini təhlil edərkən aşkar edilmiş mənası arasında kifayət qədər aydın əlaqə var. Bəzi hallarda, müəyyən bir amin turşusunu (məsələn, prolin, alanin) kodlayan üçlülər ilk iki nukleotidin (məcburi) eyni olması, üçüncünün (isteğe bağlı) hər hansı bir şey ola biləcəyi ilə xarakterizə olunur. Digər hallarda (məsələn, asparagin, glutamin kodlaşdırarkən), ilk iki nukleotidin üst-üstə düşdüyü iki oxşar üçlü eyni məna daşıyır və üçüncü yerdə hər hansı bir purin və ya hər hansı bir pirimidin var.
2-nin faj mutantlarının təyinatına uyğun xüsusi adları olan cəfəngiyyat kodonları (UAA-oxr, UAG-kəhrəba, UGA-opal), heç bir amin turşusunu kodlaşdırmasalar da, məlumatları oxuyarkən, sonunu kodlaşdırarkən böyük əhəmiyyət kəsb edirlər. polipeptid zəncirinin.
Məlumatın oxunması 5 1 -> 3 1 -dən nukleotid zəncirinin sonuna qədər (bax: Dezoksiribonuklein turşuları) istiqamətində baş verir. Bu halda zülal sintezi sərbəst amin qrupu olan amin turşusundan sərbəst karboksil qrupu olan amin turşusuna doğru gedir. Sintezin başlanğıcı AUG və GUG üçlüləri ilə kodlanır, bu halda xüsusi başlanğıc aminoasil-tRNA, yəni N-formilmetionil-tRNA daxildir. Bu eyni üçlüklər, zəncir daxilində lokallaşdırıldıqda, müvafiq olaraq metionin və valini kodlayır. Qeyri-müəyyənlik, oxumağa başlamadan əvvəl cəfəngiyatın olması ilə aradan qaldırılır. Müxtəlif zülalları kodlayan mRNT bölgələri arasındakı sərhədin ikidən çox üçlüdən ibarət olduğuna və bu yerlərdə RNT-nin ikincil strukturunun dəyişdiyinə dair sübutlar var; bu məsələ araşdırılır. Struktur gen daxilində cəfəngiyat kodon meydana gəlirsə, müvafiq zülal yalnız bu kodonun yerinə qədər qurulur.
Genetik kodun kəşfi və deşifr edilməsi - molekulyar biologiyanın görkəmli nailiyyəti - bütün biologiya elmlərinə təsir etdi, bəzi hallarda xüsusi böyük bölmələrin inkişafının başlanğıcını qeyd etdi (bax: Molekulyar genetika). Q.-nin kəşfinin və əlaqədar tədqiqatların təsiri Darvinin nəzəriyyəsinin biologiya elmlərinə təsiri ilə müqayisə edilir.
G. c-nin universallığı bütün nümayəndələrdə həyatın əsas molekulyar mexanizmlərinin universallığının birbaşa sübutudur üzvi dünya. Eyni zamanda, prokaryotlardan eukaryotlara və birhüceyrəli orqanizmlərdən çoxhüceyrəlilərə keçid zamanı genetik aparatın funksiyalarında və strukturunda böyük fərqlər yəqin ki, öyrənilməsi gələcəyin vəzifələrindən biri olan molekulyar fərqlərlə bağlıdır. Çünki G.K. araşdırma yalnız bir məsələdir son illər, praktiki təbabət üçün əldə edilən nəticələrin əhəmiyyəti yalnız dolayı yolla olur, xəstəliklərin təbiətini, patogenlərin və dərman maddələrinin təsir mexanizmini anlamağa imkan verir. Bununla belə, transformasiya (bax), transduksiya (bax), bastırma (bax) kimi hadisələrin kəşfi, patoloji olaraq dəyişdirilmiş irsi məlumatın və ya onun düzəldilməsinin əsas imkanlarını göstərir - sözdə. gen mühəndisliyi (bax).
Cədvəl. GENETİK KOD
|
Kodonun ilk nukleotidi |
Kodonun ikinci nukleotidi |
Üçüncüsü, nukleotid kodonu |
|||||||
|
Fenilalanin |
|||||||||
|
J Cəfəngiyatdır |
|||||||||
|
Triptofan |
|||||||||
|
Histidin |
|||||||||
|
Glutamik turşu |
|||||||||
|
İzolösin |
aspartik |
||||||||
|
Metionin |
|||||||||
|
asparagin |
|||||||||
|
Qlutamin |
|||||||||
* Zəncirin sonunu kodlayır.
** Həmçinin zəncirin başlanğıcını kodlayır.
Biblioqrafiya: Ichas M. Bioloji kod, trans. İngilis dilindən, M., 1971; Oxatan N.B. Sitogenetik lezyonların biofizikası və genetik kod, L., 1968; Molekulyar genetika, trans. İngilis dilindən, red. A. N. Belozerski, 1-ci hissə, M., 1964; Nuklein turşuları, trans. İngilis dilindən, red. A. N. Belozerski, M., 1965; Watson J.D. Genin molekulyar biologiyası, trans. İngilis dilindən, M., 1967; Fizioloji genetika, red. M. E. Lobaşeva S. G., Inge-Vechtomova, L., 1976, biblioqrafiya; Desoxyribonuc-leins&ure, Schlttssel des Lebens, hrsg. v„ E. Geissler, B., 1972; Genetik kod, Gold Spr. Harb. Simp. miqdar. Biol., v. 31, 1966; W o e s e C. R. Genetik kod, N. Y. a. o., 1967.
bir DNT molekulunda nukleotidlərin ardıcıllığından istifadə edərək zülalların amin turşusu ardıcıllığını kodlaşdırmağın bütün canlı orqanizmlər üçün xarakterik bir üsuludur.
Canlı hüceyrələrdə genetik məlumatın həyata keçirilməsi (yəni DNT-də kodlanmış zülalın sintezi) iki matris prosesindən istifadə etməklə həyata keçirilir: transkripsiya (yəni DNT matrisində mRNT-nin sintezi) və tərcümə (bir DNT-nin sintezi). mRNT matrisində polipeptid zənciri).
DNT dörd nukleotiddən istifadə edir - adenin (A), guanin (G), sitozin (C), timin (T). Bu “hərflər” genetik kodun əlifbasını təşkil edir. RNT urasil (U) ilə əvəz olunan timin istisna olmaqla, eyni nukleotidlərdən istifadə edir. DNT və RNT molekullarında nukleotidlər zəncir şəklində düzülür və beləliklə, “hərflər” ardıcıllığı əldə edilir.
DNT nukleotid ardıcıllığı gələcək protein molekulunun hər bir amin turşusu üçün kod "sözləri" ehtiva edir - genetik kod. DNT molekulunda nukleotidlərin müəyyən bir ardıcıllığından ibarətdir.
Ardıcıl üç nukleotid bir amin turşusunun "adını" kodlayır, yəni 20 amin turşusunun hər biri əhəmiyyətli bir kod vahidi ilə şifrələnir - üçlü və ya kodon adlanan üç nukleotidin birləşməsi.
Hal-hazırda, DNT kodu tamamilə deşifrə edilmişdir və biz bu unikal xüsusiyyətə xas olan bəzi xüsusiyyətlər haqqında danışa bilərik. bioloji sistem, məlumatın DNT-nin "dilindən" zülalın "dilinə" tərcüməsini təmin edir.
Genetik məlumatın daşıyıcısı DNT-dir, lakin DNT zəncirlərindən birinin nüsxəsi olan mRNT zülal sintezində birbaşa iştirak etdiyi üçün genetik kod ən çox “RNT dilində” yazılır.
| Amin turşusu | RNT kodlayan üçlülər |
|---|---|
| Alanin | GCU GCC GCA GCH |
| Arginin | TsGU TsGTs TsGA TsGG AGA AGG |
| asparagin | AAU AAC |
| Aspartik turşu | GAU GAC |
| Valin | GUU QUTS GUA GUG |
| Histidin | TsAU TsATs |
| Glisin | GGU GGC GGA YYY |
| Qlutamin | CAA CAG |
| Glutamik turşu | GAA GAG |
| İzolösin | AUU AUC AUA |
| Leysin | TSUU TSUTS TSUA TSUG UUA UUG |
| Lizin | AAA AAG |
| Metionin | AVG |
| Prolin | TsTsU TsTs TsTsTsG |
| Serin | UCU UCC UCA UCG ASU AGC |
| Tirozin | UAU UAC |
| Treonin | ACU ACC ACA ACG |
| Triptofan | UGG |
| Fenilalanin | UUU UUC |
| Sistein | UGU UGC |
| STOP | UGA UAG UAA |
Genetik kodun xüsusiyyətləri
Ardıcıl üç nukleotid (azot əsasları) bir amin turşusunun "adını" kodlayır, yəni 20 amin turşusunun hər biri əhəmiyyətli bir kod vahidi ilə şifrələnir - adlanan üç nukleotidin birləşməsi. üçlü və ya kodon.
Üçlük (kodon)- sintez zamanı müəyyən bir amin turşusunun zülal molekuluna daxil olmasını müəyyən edən DNT və ya RNT molekulunda üç nukleotidin (azot əsaslarının) ardıcıllığı.
- Unikallıq (diskretlik)
Bir üçlük iki fərqli amin turşusunu kodlaya bilməz; yalnız bir amin turşusunu şifrələyir. Xüsusi bir kodon yalnız bir amin turşusuna uyğun gəlir.
Hər bir amin turşusu birdən çox üçlü ilə müəyyən edilə bilər. İstisna - metionin Və triptofan. Başqa sözlə, eyni amin turşusuna bir neçə kodon uyğun gələ bilər.
- Üst-üstə düşməyən
Eyni baza eyni anda iki bitişik kodonda görünə bilməz.
Bəzi üçlülər amin turşularını kodlaşdırmır, lakin özünəməxsusdur. yol nişanları", fərdi genlərin başlanğıcını və sonunu təyin edən, (UAA, UAG, UGA), hər biri sintezin dayandırılması deməkdir və hər bir genin sonunda yerləşir, buna görə də genetik kodun polaritesi haqqında danışa bilərik.
Heyvan və bitkilərdə, göbələklərdə, bakteriya və viruslarda eyni tipli amin turşusu üçün eyni üçlü kodlar, yəni genetik kod bütün canlılar üçün eynidir. Başqa sözlə, çox yönlülük - genetik kodun orqanizmlərdə eyni şəkildə işləmə qabiliyyəti müxtəlif səviyyələrdə viruslardan insanlara qədər mürəkkəblik.DNT kodunun universallığı birliyini təsdiqləyirplanetimizdəki bütün həyatın mənşəyi. Genetik mühəndislik metodları genetik kodun universallıq xüsusiyyətindən istifadəyə əsaslanır.
Genetik kodun kəşf tarixindən
İlk dəfə varlıq ideyası genetik kod 1952 - 1954-cü illərdə A. Down tərəfindən tərtib edilmişdir. Alimlər müəyyən ediblər ki, müəyyən bir amin turşusunun sintezini unikal şəkildə təyin edən nukleotid ardıcıllığı ən azı üç vahiddən ibarət olmalıdır. Sonralar sübut olundu ki, belə bir ardıcıllıq adlanan üç nukleotiddən ibarətdir kodon və ya üçlü .
Müəyyən bir amin turşusunun bir zülal molekuluna daxil edilməsinə hansı nukleotidlərin cavabdeh olduğu və bu daxilolmanı neçə nukleotidin təyin etdiyi sualları 1961-ci ilə qədər həll edilməmiş qaldı. Nəzəri təhlil göstərdi ki, kod bir nukleotiddən ibarət ola bilməz, çünki bu halda yalnız 4 amin turşusu kodlaşdırıla bilər. Bununla belə, kod dublet ola bilməz, yəni dörd hərfli “əlifbadan” iki nukleotidin birləşməsi bütün amin turşularını əhatə edə bilməz, çünki nəzəri cəhətdən yalnız 16 belə birləşmə mümkündür (4 2 = 16).
20 amin turşusunu, həmçinin zülal ardıcıllığının sonunu göstərən “dayan” siqnalını kodlaşdırmaq üçün mümkün birləşmələrin sayı 64 olduqda (4 3 = 64) üç ardıcıl nukleotid kifayətdir.
Genetik kod, DNT və ya RNT-də nukleotid ardıcıllığının müəyyən növbələşməsinə əsaslanan, zülaldakı amin turşularına uyğun kodonlar əmələ gətirən, nuklein turşusu molekullarında irsi məlumatların qeydə alınması sistemidir.
Genetik kodun xüsusiyyətləri.
Genetik kod bir sıra xüsusiyyətlərə malikdir.
Üçlük.
Degenerasiya və ya artıqlıq.
Birmənalılıq.
Polarite.
Üst-üstə düşməyən.
Kompaktlıq.
Çox yönlülük.
Qeyd etmək lazımdır ki, bəzi müəlliflər koda daxil olan nukleotidlərin kimyəvi xüsusiyyətləri və ya bədənin zülallarında fərdi amin turşularının meydana gəlməsi tezliyi ilə əlaqəli kodun digər xüsusiyyətlərini də təklif edirlər. Ancaq bu xüsusiyyətlər yuxarıda sadalananlardan irəli gəlir, ona görə də biz onları orada nəzərdən keçirəcəyik.
A. Üçlük. Genetik kod, bir çox mürəkkəb təşkil edilmiş sistemlər kimi, ən kiçik struktur və ən kiçik funksional vahidə malikdir. Üçlük genetik kodun ən kiçik struktur vahididir. Üç nukleotiddən ibarətdir. Kodon genetik kodun ən kiçik funksional vahididir. Tipik olaraq, mRNT-nin üçlüləri kodon adlanır. Genetik kodda kodon bir neçə funksiyanı yerinə yetirir. Birincisi, onun əsas funksiyası tək bir amin turşusunu kodlamasıdır. İkincisi, kodon bir amin turşusu üçün kodlaşdırmaya bilər, lakin bu halda başqa bir funksiyanı yerinə yetirir (aşağıya bax). Tərifdən göründüyü kimi üçlük səciyyələndirən anlayışdır ibtidai struktur vahidi genetik kod (üç nukleotid). Kodon – xarakterizə edir elementar semantik vahid genom - üç nukleotid bir amin turşusunun polipeptid zəncirinə bağlanmasını təyin edir.
Elementar struktur vahidi əvvəlcə nəzəri cəhətdən deşifrə edilmiş, sonra isə onun mövcudluğu eksperimental olaraq təsdiq edilmişdir. Həqiqətən, 20 amin turşusu bir və ya iki nukleotidlə kodlana bilməz, çünki sonunculardan yalnız 4-ü var, dörd nukleotiddən üçü 4 3 = 64 variant verir ki, bu da canlı orqanizmlərdə mövcud olan amin turşularının sayını əhatə edir (Cədvəl 1-ə bax).
Cədvəldə təqdim olunan 64 nukleotid birləşməsinin iki xüsusiyyəti var. Birincisi, 64 üçlü variantdan yalnız 61-i kodondur və onlar adlandırılan hər hansı bir amin turşusunu kodlayır; hiss kodonları. Üç üçlük kodlaşdırılmır
amin turşuları a tərcümənin sonunu göstərən dayanma siqnallarıdır. Üç belə üçlük var - UAA, UAG, UGA, onlara “mənasız” (cəfəngiyyat kodonları) da deyilir. Üçlükdə bir nukleotidin digəri ilə əvəzlənməsi ilə bağlı olan mutasiya nəticəsində hiss kodonundan mənasız kodon yarana bilər. Bu tip mutasiya adlanır cəfəng mutasiya. Əgər belə bir dayanma siqnalı genin daxilində (onun məlumat hissəsində) əmələ gəlirsə, onda bu yerdə zülal sintezi zamanı proses daim kəsiləcək - zülalın yalnız birinci (dayanma siqnalından əvvəl) hissəsi sintez olunacaq. Bu patologiyası olan bir insan zülal çatışmazlığı ilə qarşılaşacaq və bu çatışmazlıq ilə əlaqəli simptomlar yaşayacaqdır. Məsələn, bu növ mutasiya hemoglobin beta zəncirini kodlayan gendə müəyyən edilmişdir. Qısaldılmış qeyri-aktiv hemoglobin zənciri sintez olunur, bu da tez məhv edilir. Nəticədə beta zəncirindən məhrum olan hemoglobin molekulu əmələ gəlir. Aydındır ki, belə bir molekulun öz vəzifələrini tam yerinə yetirməsi ehtimalı azdır. Hemolitik anemiya kimi inkişaf edən ciddi bir xəstəlik baş verir (beta-sıfır talassemiya, yunan sözündən "Talas" - Aralıq dənizi, bu xəstəliyin ilk aşkar edildiyi yer).
Dayanma kodonlarının təsir mexanizmi hiss kodonlarının təsir mexanizmindən fərqlənir. Bu, amin turşularını kodlayan bütün kodonlar üçün müvafiq tRNA-ların tapılmasından irəli gəlir. Cəfəngiyyat kodonları üçün heç bir tRNT tapılmadı. Beləliklə, tRNT protein sintezinin dayandırılması prosesində iştirak etmir.
KodonAVG (bəzən bakteriyalarda GUG) təkcə metionin və valin amin turşularını kodlaşdırmır, həm dəyayım təşəbbüskarı .
b. Degenerasiya və ya artıqlıq.
64 üçlüdən 61-i 20 amin turşusunu kodlayır. Üçlüklərin sayının amin turşularının sayından bu üç dəfə çox olması məlumatın ötürülməsində iki kodlaşdırma variantının istifadə oluna biləcəyini göstərir. Birincisi, 64 kodonun hamısı 20 amin turşusunun kodlaşdırılmasında iştirak edə bilməz, ancaq yalnız 20 və ikincisi, amin turşuları bir neçə kodonla kodlana bilər. Tədqiqatlar göstərir ki, təbiət sonuncu variantdan istifadə edir.
Onun üstünlüyü göz qabağındadır. Əgər 64 variant üçlüyündən yalnız 20-si amin turşularının kodlaşdırılmasında iştirak etsəydi, onda 44 üçlü (64-dən) kodlaşdırılmayan qalacaqdı, yəni. mənasız (cəfəngiyyat kodonları). Əvvəllər mutasiya nəticəsində kodlaşdırıcı üçlüyü cəfəng kodona çevirməyin hüceyrənin həyatı üçün nə qədər təhlükəli olduğunu qeyd etdik - bu, RNT polimerazanın normal fəaliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə pozur və nəticədə xəstəliklərin inkişafına səbəb olur. Hazırda genomumuzdakı üç kodon cəfəngiyyatdır, amma indi təsəvvür edin ki, mənasız kodonların sayı təxminən 15 dəfə artsa, nə baş verə bilər. Aydındır ki, belə bir vəziyyətdə normal kodonların mənasız kodonlara keçidi ölçüyəgəlməz dərəcədə yüksək olacaqdır.
Bir amin turşusunun bir neçə üçlü ilə kodlandığı kod degenerativ və ya lazımsız adlanır. Demək olar ki, hər bir amin turşusunun bir neçə kodonu var. Beləliklə, amin turşusu lösini altı üçlük - UUA, UUG, TSUU, TsUC, TsUA, TsUG ilə kodlaşdırıla bilər. Valin dörd üçlük, fenilalanin iki və yalnız kodlanır triptofan və metionin bir kodonla kodlanır. Eyni məlumatın müxtəlif simvollarla qeyd edilməsi ilə əlaqəli olan xassə deyilir degenerasiya.
Bir amin turşusu üçün təyin edilmiş kodonların sayı zülallarda amin turşusunun meydana gəlmə tezliyi ilə yaxşı əlaqələndirilir.
Və bu, çox güman ki, təsadüfi deyil. Zülalda bir amin turşusunun meydana gəlmə tezliyi nə qədər yüksək olarsa, bu amin turşusunun kodonu genomda bir o qədər tez-tez təmsil olunur, mutagen amillərlə onun zədələnmə ehtimalı bir o qədər yüksəkdir. Buna görə də aydındır ki, mutasiyaya uğramış kodon yüksək dərəcədə degenerasiya olarsa, eyni amin turşusunu kodlaşdırma şansı daha yüksəkdir. Bu baxımdan genetik kodun degenerasiyası insan genomunu zədələnmədən qoruyan bir mexanizmdir.
Qeyd edək ki, degenerasiya termini molekulyar genetikada başqa mənada istifadə olunur. Beləliklə, kodondakı məlumatın əsas hissəsi ilk iki nukleotiddə olur, kodonun üçüncü mövqeyində olan baza çox az əhəmiyyət kəsb edir. Bu fenomen "üçüncü bazanın degenerasiyası" adlanır. Sonuncu xüsusiyyət mutasiyaların təsirini minimuma endirir. Məsələn, məlumdur ki, qırmızı qan hüceyrələrinin əsas funksiyası oksigeni ağciyərlərdən toxumalara, karbon qazını isə toxumalardan ağciyərlərə daşımaqdır. Bu funksiyanı tənəffüs piqmenti - eritrositin bütün sitoplazmasını dolduran hemoglobin yerinə yetirir. O, müvafiq gen tərəfindən kodlaşdırılan zülal hissəsindən - globindən ibarətdir. Zülaldan əlavə, hemoglobin molekulunda dəmir olan hem var. Globin genlərindəki mutasiyalar hemoglobinlərin müxtəlif variantlarının yaranmasına səbəb olur. Çox vaxt mutasiyalarla əlaqələndirilir bir nukleotidin digəri ilə əvəzlənməsi və gendə yeni kodonun yaranması, bu, hemoglobin polipeptid zəncirində yeni bir amin turşusunu kodlaya bilər. Üçlükdə, mutasiya nəticəsində hər hansı bir nukleotid əvəz edilə bilər - birinci, ikinci və ya üçüncü. Globin genlərinin bütövlüyünə təsir edən bir neçə yüz mutasiya məlumdur. Yaxın 400 bunlardan bir gendə tək nukleotidlərin dəyişdirilməsi və polipeptiddə müvafiq amin turşularının dəyişdirilməsi ilə bağlıdır. Yalnız bunlardan 100 əvəzedicilər hemoglobinin qeyri-sabitliyinə və yüngüldən çox şiddətə qədər müxtəlif növ xəstəliklərə səbəb olur. 300 (təxminən 64%) əvəzedici mutasiya hemoglobinin funksiyasına təsir göstərmir və patologiyaya səbəb olmur. Bunun səbəblərindən biri yuxarıda qeyd olunan “üçüncü bazanın degenerasiyası”dır ki, serin, leysin, prolin, arginin və bəzi digər amin turşularını kodlayan tripletdə üçüncü nukleotidin əvəzlənməsi sinonim kodonun yaranmasına gətirib çıxarır. eyni amin turşusunu kodlayır. Belə bir mutasiya fenotipik olaraq özünü göstərməyəcək. Bunun əksinə olaraq, 100% hallarda tripletdə birinci və ya ikinci nukleotidin hər hansı bir dəyişdirilməsi yeni hemoglobin variantının yaranmasına səbəb olur. Ancaq bu vəziyyətdə belə, ağır fenotipik pozğunluqlar olmaya bilər. Bunun səbəbi, hemoglobindəki bir amin turşusunun birincisinə bənzər digəri ilə əvəz edilməsidir. fiziki və kimyəvi xassələri. Məsələn, hidrofilik xüsusiyyətlərə malik olan bir amin turşusu, eyni xüsusiyyətlərə malik olan başqa bir amin turşusu ilə əvəz edilərsə.
Hemoqlobin dəmir porfirin qrupundan heme (oksigen və karbon dioksid molekulları ona əlavə olunur) və protein - globindən ibarətdir. Yetkin hemoglobinin (HbA) iki eynisi var -zəncir və iki -zəncirlər. Molekul -zəncirdə 141 amin turşusu qalığı var, -zəncir - 146, - Və -zəncirlər bir çox amin turşusu qalıqlarında fərqlənir. Amin turşusu ardıcıllığı hər bir globin zənciri öz geni ilə kodlanır. Gen kodlaması -zəncir 16-cı xromosomun qısa qolunda yerləşir, -gen - 11-ci xromosomun qısa qolunda. Gen kodlaşdırmasında əvəzlənmə -birinci və ya ikinci nukleotidin hemoglobin zənciri demək olar ki, həmişə zülalda yeni amin turşularının yaranmasına, hemoglobinin funksiyalarının pozulmasına və xəstə üçün ciddi nəticələrə gətirib çıxarır. Məsələn, üçlü CAU (histidin) birində "C" hərfini "Y" ilə əvəz etmək, başqa bir amin turşusunu - tirozini kodlayan yeni bir üçlü UAU-nun meydana gəlməsinə səbəb olacaq 63-cü mövqedə oxşar əvəzetmə -histidin polipeptidinin tirozinə zənciri hemoglobinin destabilizasiyasına gətirib çıxaracaq. Xəstəlik methemoglobinemiya inkişaf edir. Mutasiya nəticəsində qlutamik turşunun 6-cı mövqedə valinlə əvəzlənməsi -zəncir ən ağır xəstəliyin - oraq hüceyrəli anemiyanın səbəbidir. Gəlin kədərli siyahını davam etdirməyək. Yalnız qeyd edək ki, ilk iki nukleotidi əvəz edərkən əvvəlkinə bənzər fiziki-kimyəvi xassələrə malik bir amin turşusu görünə bilər. Beləliklə, qlutamik turşusunu (GAA) kodlayan üçlülərdən birində 2-ci nukleotidin dəyişdirilməsi -“U” ilə zəncir valini kodlayan yeni tripletin (GUA) yaranmasına gətirib çıxarır və ilk nukleotidin “A” ilə əvəzlənməsi amin turşusu lizini kodlayan AAA tripletini əmələ gətirir. Glutamik turşu və lizin fiziki-kimyəvi xassələrə görə oxşardır - hər ikisi hidrofilikdir. Valin hidrofobik amin turşusudur. Buna görə də, hidrofilik qlutamik turşunun hidrofobik valinlə əvəz edilməsi hemoglobinin xassələrini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir, nəticədə oraq hüceyrəli anemiyanın inkişafına səbəb olur, hidrofilik qlutamik turşunun hidrofilik lizinlə əvəz edilməsi isə hemoglobinin funksiyasını daha az dərəcədə dəyişir - xəstələrdə yüngül forma inkişaf edir. anemiyadan. Üçüncü bazanın dəyişdirilməsi nəticəsində yeni üçlük əvvəlki kimi eyni amin turşularını kodlaya bilir. Məsələn, CAC-də üçlü urasil sitozinlə əvəz edilsə və CAC üçlüyü meydana çıxsa, insanlarda faktiki olaraq heç bir fenotipik dəyişiklik aşkar edilməyəcəkdir. Bu başa düşüləndir, çünki hər iki üçlük eyni amin turşusunu – histidini kodlayır.
Sonda vurğulamaq yerinə düşər ki, genetik kodun degenerasiyası və ümumi bioloji baxımdan üçüncü bazanın degenerasiyası. müdafiə mexanizmləri, DNT və RNT-nin unikal strukturunda təkamülə xas olan.
V. Birmənalılıq.
Hər üçlük (cəfəngiyyatdan başqa) yalnız bir amin turşusunu kodlayır. Beləliklə, kodon - amin turşusu istiqamətində genetik kod birmənalı, amin turşusu - kodon istiqamətində birmənalı deyil (degenerasiya).
Birmənalı
Amin turşusu kodonu
Degenerasiya
Və bu halda genetik kodda birmənalılığa ehtiyac göz qabağındadır. Başqa bir variantda, eyni kodonu tərcümə edərkən, zülal zəncirinə müxtəlif amin turşuları daxil ediləcək və nəticədə fərqli ilkin quruluşa malik zülallar və fərqli funksiya. Hüceyrə mübadiləsi "bir gen - bir neçə polipeptid" iş rejiminə keçəcəkdir. Aydındır ki, belə bir vəziyyətdə genlərin tənzimləyici funksiyası tamamilə itiriləcək.
g. Polarite
DNT və mRNT-dən məlumat oxumaq yalnız bir istiqamətdə baş verir. Qütblülük daha yüksək səviyyəli strukturları (ikinci, üçüncü və s.) müəyyən etmək üçün vacibdir. Daha əvvəl biz aşağı səviyyəli strukturların daha yüksək səviyyəli strukturları necə təyin etdiyi barədə danışdıq. Üçüncü struktur və strukturlar daha çox yüksək sifariş zülallarda sintez edilmiş RNT zənciri DNT molekulunu və ya polipeptid zənciri ribosomu tərk edən kimi dərhal əmələ gəlir. RNT və ya polipeptidin sərbəst ucu üçüncü quruluş əldə edərkən, zəncirin digər ucu DNT (RNT transkripsiya edilirsə) və ya ribosomda (polipeptid transkripsiya edilirsə) sintez olunmağa davam edir.
Buna görə də, məlumatın oxunmasının biristiqamətli prosesi (RNT və zülalın sintezi zamanı) təkcə sintez olunan maddədə nukleotidlərin və ya amin turşularının ardıcıllığını təyin etmək üçün deyil, ikincili, üçüncü dərəcəli və s. strukturlar.
d. Üst-üstə düşməyən.
Kod üst-üstə düşən və ya üst-üstə düşməyən ola bilər. Əksər orqanizmlərin üst-üstə düşməyən kodu var. Üst-üstə düşən kod bəzi faqlarda olur.
Üst-üstə düşməyən kodun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, bir kodonun nukleotidi eyni vaxtda digər kodonun nukleotidi ola bilməz. Əgər kod üst-üstə düşürdüsə, onda yeddi nukleotidin ardıcıllığı (GCUGCUG) üst-üstə düşməyən kodda olduğu kimi iki amin turşusunu (alanin-alanin) (Şəkil 33, A) deyil, üçü (əgər varsa) kodlaya bilərdi. ümumi bir nukleotid) (şək. 33, B) və ya beş (iki nukleotid ümumidirsə) (bax. Şəkil 33, C). Son iki halda, hər hansı bir nukleotidin mutasiyası iki, üç və s. ardıcıllığın pozulmasına səbəb olacaqdır. amin turşuları.
Lakin müəyyən edilmişdir ki, bir nukleotidin mutasiyası həmişə bir amin turşusunun polipeptidə daxil olmasını pozur. Bu, kodun üst-üstə düşməyəcəyinə dair əhəmiyyətli bir arqumentdir.
Bunu Şəkil 34-də izah edək. Qalın sətirlər üst-üstə düşməyən və üst-üstə düşən kod halında amin turşularını kodlayan üçlüləri göstərir. Təcrübələr genetik kodun üst-üstə düşməyəcəyini açıq şəkildə göstərdi. Təcrübənin təfərrüatlarına varmadan qeyd edirik ki, üçüncü nukleotidi nukleotidlərin ardıcıllığında əvəz etsəniz (bax. Şəkil 34)U (ulduzla işarələnmiş) başqa bir şeyə:
1. Üst-üstə düşməyən kodla, bu ardıcıllıqla idarə olunan zülal bir (birinci) amin turşusu ilə əvəzlənəcək (ulduzlarla işarələnmiş).
2. A variantında üst-üstə düşən kodla, iki (birinci və ikinci) amin turşusunda (ulduz işarəsi ilə işarələnmiş) əvəzləmə baş verəcəkdir. B variantına əsasən, dəyişdirmə üç amin turşusuna təsir edəcək (ulduzlarla işarələnmiş).
Bununla belə, çoxsaylı təcrübələr göstərdi ki, DNT-də bir nukleotid pozulduqda, zülaldakı pozulma həmişə üst-üstə düşməyən kod üçün xarakterik olan yalnız bir amin turşusuna təsir göstərir.
GZUGZUG GZUGZUG GZUGZUG
GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU
*** *** *** *** *** ***
Alanin - Alanin Ala - Cis - Ley Ala - Ley - Ley - Ala - Ley
A B C
Üst-üstə düşməyən kod Üst-üstə düşən kod
düyü. 34. Genomda üst-üstə düşməyən kodun mövcudluğunu izah edən diaqram (mətndə izahat).
Genetik kodun üst-üstə düşməməsi başqa bir xüsusiyyətlə əlaqələndirilir - məlumatın oxunması müəyyən bir nöqtədən başlayır - başlanğıc siqnalı. mRNT-də belə bir başlanğıc siqnalı metionini AUG kodlayan kodondur.
Qeyd etmək lazımdır ki, bir insanın hələ də ümumi qaydadan kənara çıxan və üst-üstə düşən az sayda genləri var.
e. Kompaktlıq.
Kodonlar arasında durğu işarəsi yoxdur. Başqa sözlə, üçlülər bir-birindən, məsələn, bir mənasız nukleotidlə ayrılmır. Genetik kodda "durğu işarələrinin" olmaması təcrübələrlə sübut edilmişdir.
və. Çox yönlülük.
Şifrə Yer üzündə yaşayan bütün orqanizmlər üçün eynidir. Genetik kodun universallığının birbaşa sübutu DNT sekanslarını müvafiq zülal ardıcıllığı ilə müqayisə etməklə əldə edilmişdir. Məlum oldu ki, bütün bakterial və eukaryotik genomlar eyni kod dəyərlərindən istifadə edir. İstisnalar var, amma çox deyil.
Genetik kodun universallığına ilk istisnalar bəzi heyvan növlərinin mitoxondrilərində tapıldı. Bu, amin turşusu triptofanı kodlayan UGG kodonu ilə eyni oxuyan UGA terminator kodonuna aiddir. Universallıqdan digər nadir sapmalar da aşkar edilmişdir.
DNT kod sistemi.
DNT-nin genetik kodu 64 üçlü nukleotiddən ibarətdir. Bu üçlülərə kodonlar deyilir. Hər bir kodon zülal sintezində istifadə olunan 20 amin turşusundan birini kodlayır. Bu, kodda bir qədər artıqlıq verir: əksər amin turşuları birdən çox kodonla kodlanır.
Bir kodon bir-biri ilə əlaqəli iki funksiyanı yerinə yetirir: tərcümənin başlanğıcı haqqında siqnal verir və artan polipeptid zəncirinə amin turşusu metioninin (Met) daxil olmasını kodlaşdırır. DNT kodlaşdırma sistemi elə qurulmuşdur ki, genetik kod ya RNT kodonları, ya da DNT kodonları kimi ifadə oluna bilsin. RNT kodonları RNT-də (mRNT) tapılır və bu kodonlar polipeptid sintezi prosesində (tərcümə adlanan proses) məlumatları oxuya bilir. Lakin hər bir mRNT molekulu müvafiq gendən transkripsiyada bir nukleotid ardıcıllığı əldə edir.
İki amin turşusu (Met və Trp) istisna olmaqla, hamısı 2-6 fərqli kodonla kodlana bilər. Bununla belə, əksər orqanizmlərin genomu müəyyən kodonların digərlərindən üstün olduğunu göstərir. İnsanlarda, məsələn, alanin GCG ilə müqayisədə dörd dəfə daha çox GCC tərəfindən kodlanır. Bu, yəqin ki, bəzi kodonlar üçün tərcümə aparatının (məsələn, ribosom) daha yüksək tərcümə səmərəliliyini göstərir.
Genetik kod demək olar ki, universaldır. Eyni kodonlar amin turşularının eyni bölməsinə təyin edilir və eyni başlanğıc və dayanma siqnalları heyvanlarda, bitkilərdə və mikroorqanizmlərdə böyük ölçüdə eynidir. Bununla belə, bəzi istisnalar aşkar edilmişdir. Çoxu bir amin turşusuna üç dayanma kodonundan birini və ya ikisini təyin etməyi əhatə edir.
Hər bir canlı orqanizmin xüsusi zülal dəsti var. Müəyyən nukleotid birləşmələri və onların DNT molekulundakı ardıcıllığı genetik kodu əmələ gətirir. Zülalın quruluşu haqqında məlumat ötürür. Genetikada müəyyən bir anlayış qəbul edilmişdir. Buna əsasən, bir gen bir fermentə (polipeptid) uyğun gəlirdi. Demək lazımdır ki, nuklein turşuları və zülallar üzrə tədqiqatlar kifayət qədər uzun müddət ərzində aparılmışdır. Məqalənin sonrakı hissəsində genetik kod və onun xüsusiyyətləri ilə daha yaxından tanış olacağıq. Tədqiqatın qısa xronologiyası da təqdim olunacaq.
Terminologiya
Genetik kod, nukleotid ardıcıllığını əhatə edən amin turşusu zülallarının ardıcıllığını kodlaşdırmağın bir yoludur. Bu məlumat yaratmaq üsulu bütün canlı orqanizmlər üçün xarakterikdir. Zülallar - təbii üzvi maddələr yüksək molekulyarlıqla. Bu birləşmələr canlı orqanizmlərdə də mövcuddur. Onlar kanonik adlanan 20 növ amin turşusundan ibarətdir. Amin turşuları bir zəncirdə düzülür və ciddi şəkildə müəyyən edilmiş ardıcıllıqla bağlanır. Zülalın quruluşunu və onun tərkibini təyin edir bioloji xassələri. Bir zülalda bir neçə amin turşusu zənciri də var.
DNT və RNT
Deoksiribonuklein turşusu makromolekuldur. O, irsi məlumatların ötürülməsi, saxlanması və həyata keçirilməsinə cavabdehdir. DNT dörd azotlu əsasdan istifadə edir. Bunlara adenin, guanin, sitozin, timin daxildir. RNT eyni nukleotidlərdən ibarətdir, ancaq onun tərkibində timin var. Bunun əvəzinə urasil (U) olan bir nukleotid var. RNT və DNT molekulları nukleotid zəncirləridir. Bu quruluş sayəsində ardıcıllıqlar əmələ gəlir - "genetik əlifba".
Məlumatın həyata keçirilməsi
Gen tərəfindən kodlanan zülal sintezi, mRNT-nin bir DNT şablonunda (transkripsiya) birləşməsi ilə həyata keçirilir. Genetik kod da amin turşusu ardıcıllığına köçürülür. Yəni mRNT-də polipeptid zəncirinin sintezi baş verir. Bütün amin turşularını və zülal ardıcıllığının sonu üçün siqnalı şifrələmək üçün 3 nukleotid kifayətdir. Bu zəncir üçlü adlanır.
Tədqiqatın tarixi
Zülal və nuklein turşusu tədqiqatları aparıldı uzun müddət. 20-ci əsrin ortalarında genetik kodun təbiəti haqqında ilk fikirlər nəhayət ortaya çıxdı. 1953-cü ildə bəzi zülalların amin turşularının ardıcıllığından ibarət olduğu aşkar edilmişdir. Düzdür, o zaman onların dəqiq sayını hələ müəyyən edə bilmirdilər və bununla bağlı çoxsaylı mübahisələr gedirdi. 1953-cü ildə müəlliflər Watson və Crick tərəfindən iki əsər nəşr olundu. Birincisi DNT-nin ikincil quruluşu haqqında, ikincisi şablon sintezindən istifadə edərək onun icazə verilən surətinin çıxarılmasından danışdı. Bundan əlavə, xüsusi bir əsas ardıcıllığının irsi məlumatları daşıyan bir kod olduğu vurğulandı. Amerikalı və sovet fiziki Georgiy Qamov kodlaşdırma fərziyyəsini öz üzərinə götürdü və onu yoxlamaq üçün bir üsul tapdı. 1954-cü ildə onun işi nəşr olundu, bu müddət ərzində o, amin turşusu yan zəncirləri ilə almaz formalı "deşiklər" arasında yazışmalar qurmağı və bunu kodlaşdırma mexanizmi kimi istifadə etməyi təklif etdi. Sonra rombik adlanırdı. Qamov öz işini izah edərək, genetik kodun üçlü ola biləcəyini etiraf etdi. Fizikin işi həqiqətə yaxın hesab edilənlər arasında birincilərdən biri idi.
Təsnifat
Bu illər ərzində iki növdən ibarət müxtəlif genetik kodların modelləri təklif edilmişdir: üst-üstə düşən və üst-üstə düşməyən. Birincisi, bir nukleotidin bir neçə kodona daxil edilməsinə əsaslanırdı. Bu, üçbucaqlı, ardıcıl və böyük-kiçik genetik kodu ehtiva edir. İkinci model iki növü nəzərdə tutur. Üst-üstə düşməyən kodlara kombinasiya kodu və vergülsüz kod daxildir. Birinci seçim, bir amin turşusunun üçlü nukleotidlər tərəfindən kodlaşdırılmasına əsaslanır və əsas şey onun tərkibidir. "Vergülsüz kod"a görə, müəyyən üçlüklər amin turşularına uyğun gəlir, digərləri isə uyğun gəlmir. Bu vəziyyətdə, hər hansı bir əhəmiyyətli üçlük ardıcıl olaraq təşkil edilərsə, fərqli oxu çərçivəsində yerləşən digərlərinin lazımsız olacağına inanılırdı. Alimlər hesab edirdilər ki, bu tələbləri ödəyəcək bir nukleotid ardıcıllığı seçmək mümkündür və tam olaraq 20 üçlük var.
Gamow və onun həmmüəllifləri bu modeli şübhə altına alsalar da, növbəti beş il ərzində ən düzgün hesab edildi. 20-ci əsrin ikinci yarısının əvvəllərində "vergülsüz kod" da bəzi çatışmazlıqları aşkar etməyə imkan verən yeni məlumatlar ortaya çıxdı. Məlum olub ki, kodonlar in vitro zülal sintezini induksiya etməyə qadirdir. 1965-ci ilə yaxın, bütün 64 üçlük prinsipi başa düşüldü. Nəticədə bəzi kodonların artıqlığı aşkar edilmişdir. Başqa sözlə, amin turşusu ardıcıllığı bir neçə üçlüklə kodlanır.
Fərqli Xüsusiyyətlər
Genetik kodun xüsusiyyətlərinə aşağıdakılar daxildir:
Varyasyonlar
Genetik kodun standartdan ilk sapması 1979-cu ildə insan orqanizmində mitoxondrial genlərin öyrənilməsi zamanı aşkar edilmişdir. Digər oxşar variantlar, o cümlədən bir çox alternativ mitoxondrial kodlar müəyyən edilmişdir. Bunlara mikoplazmalarda triptofanı təyin etmək üçün istifadə edilən UGA stop kodonunun dekodlanması daxildir. Arxeya və bakteriyalarda GUG və UUG tez-tez başlanğıc variantları kimi istifadə olunur. Bəzən genlər növlər tərəfindən normal istifadə ediləndən fərqli bir başlanğıc kodonu olan bir zülalı kodlayır. Bundan əlavə, bəzi zülallara qeyri-standart amin turşuları olan selenosistein və pirolizin ribosom tərəfindən daxil edilir. O, dayanma kodonunu oxuyur. Bu, mRNT-də olan ardıcıllıqlardan asılıdır. Hal-hazırda zülallarda olan selenosistein 21-ci, pirolizan isə 22-ci amin turşusu hesab olunur.
Genetik kodun ümumi xüsusiyyətləri
Ancaq bütün istisnalar nadirdir. Canlı orqanizmlərdə genetik kod əsasən bir sıra var ümumi xüsusiyyətlər. Bunlara üç nukleotidin (ilk ikisi müəyyən edənlərə aiddir) daxil olan kodonun tərkibi, tRNT və ribosomlar tərəfindən kodonların amin turşusu ardıcıllığına köçürülməsi daxildir.
Bədənin maddələr mübadiləsində aparıcı rol
zülallara və nuklein turşularına aiddir.
Zülal maddələri bütün həyati vacib hüceyrə strukturlarının əsasını təşkil edir, qeyri-adi yüksək reaktivliyə malikdir və katalitik funksiyalara malikdir.
Nuklein turşuları hüceyrənin ən mühüm orqanının - nüvənin, həmçinin sitoplazmanın, ribosomların, mitoxondriyaların və s.-nin bir hissəsidir. Nuklein turşuları irsiyyətdə, bədənin dəyişkənliyində və zülal sintezində mühüm, əsas rol oynayır.
Plan sintez Zülal hüceyrə nüvəsində saxlanılır və birbaşa sintez nüvədən kənarda baş verir, buna görə də zəruridir. çatdırılma xidməti kodlanmış plan nüvədən sintez yerinə. Bu çatdırılma xidməti RNT molekulları tərəfindən həyata keçirilir.
Proses saatda başlayır əsas hüceyrələr: DNT "nərdivanının" bir hissəsi açılır və açılır. Bunun sayəsində RNT hərfləri DNT zəncirlərindən birinin açıq DNT hərfləri ilə əlaqə yaradır. Ferment RNT hərflərini bir zəncir halına gətirmək üçün köçürür. DNT hərfləri RNT hərflərinə belə “yenidən yazılır”. Yeni yaranan RNT zənciri ayrılır və DNT "nərdivanı" yenidən bükülür. DNT-dən məlumat oxumaq və onun RNT matrisindən istifadə edərək sintez etmək prosesi adlanır transkripsiya , və sintez edilən RNT xəbərçi və ya adlanır mRNT .
Əlavə modifikasiyalardan sonra bu tip kodlanmış mRNT hazırdır. mRNT nüvədən çıxır və mRNT-nin hərflərinin deşifrə edildiyi protein sintezi yerinə gedir. Üç i-RNT hərfindən ibarət hər dəst bir xüsusi amin turşusunu təmsil edən bir “hərf” əmələ gətirir.
Başqa bir RNT növü isə bu amin turşusunu tapır, bir fermentin köməyi ilə onu tutur və zülal sintezi yerinə çatdırır. Bu RNT transfer RNT və ya t-RNT adlanır. mRNT mesajı oxunduqca və tərcümə olunduqca amin turşuları zənciri böyüyür. Bu zəncir bükülür və unikal formada bükülür və bir növ zülal yaradır. Hətta zülalın qatlanması prosesi də diqqətəlayiqdir: hər şeyi hesablamaq üçün kompüter lazımdır seçimlər 100 amin turşusundan ibarət orta ölçülü bir zülalın qatlanması 1027 (!) il çəkər. Bədəndə 20 amin turşusu zəncirinin əmələ gəlməsi isə bir saniyədən çox çəkmir və bu proses bədənin bütün hüceyrələrində davamlı olaraq baş verir.
Genlər, genetik kod və onun xassələri.
Yer kürəsində təxminən 7 milyard insan yaşayır. Genetik olaraq 25-30 milyon cüt eyni əkizdən başqa bütün insanlar fərqlidir : hər kəs unikaldır, unikal irsi xüsusiyyətlərə, xarakter xüsusiyyətlərinə, qabiliyyətlərə və temperamentə malikdir.
Bu fərqlər izah olunur genotip fərqləri- orqanizmin gen dəstləri; Hər biri unikaldır. Müəyyən bir orqanizmin genetik xüsusiyyətləri təcəssüm olunur zülallarda - buna görə də bir insanın zülalının quruluşu başqa bir insanın zülalından çox az da olsa, fərqlənir.
Bu demək deyil ki, heç bir iki insanın eyni zülalları yoxdur. Eyni funksiyaları yerinə yetirən zülallar eyni ola bilər və ya bir-birindən bir və ya iki amin turşusu ilə bir qədər fərqlənə bilər. Amma mövcud deyil Yer üzündə bütün zülallarına sahib olan insanlar (eyni əkizlər istisna olmaqla). eynidir .
Protein İlkin Struktur Məlumatı DNT molekulunun bir hissəsində nukleotidlərin ardıcıllığı kimi kodlanmış, gen – orqanizmin irsi məlumat vahidi. Hər bir DNT molekulunda bir çox gen var. Orqanizmin bütün genlərinin məcmusu onu təşkil edir genotip . Beləliklə,
Gen, DNT-nin ayrıca bölməsinə uyğun gələn bir orqanizmin irsi məlumat vahididir
İrsi məlumatların kodlaşdırılması istifadə edərək baş verir genetik kod , bütün orqanizmlər üçün universaldır və yalnız genləri əmələ gətirən və xüsusi orqanizmlərin zülallarını kodlayan nukleotidlərin növbələşməsi ilə fərqlənir.
Genetik kod müxtəlif ardıcıllıqla (AAT, HCA, ACG, THC və s.) birləşən DNT nukleotidlərinin tripletlərindən (üçlülərindən) ibarətdir ki, onların hər biri spesifik amin turşusunu (polipeptid zəncirində qurulacaq) kodlayır.
Əslində kod
sayır mRNT molekulunda nukleotidlərin ardıcıllığı
, çünki DNT-dən məlumatları çıxarır (proses transkripsiyalar
) və onu sintez edilmiş zülalların molekullarında amin turşuları ardıcıllığına çevirir (proses verilişləri
).
mRNT-nin tərkibinə üçlüləri adlanan A-C-G-U nukleotidləri daxildir. kodonlar
: i-RNT-də DNT CGT-dəki üçlük üçlü GCA-ya, üçlü DNT AAG isə üçlü UUC-a çevriləcək. Tam olaraq mRNT kodonları
genetik kod qeyddə öz əksini tapır.
Beləliklə, genetik kod - vahid sistem nuklein turşusu molekullarında irsi məlumatların nukleotidlər ardıcıllığı şəklində qeyd edilməsi . Genetik kod azotlu əsaslarla fərqlənən yalnız dörd hərfdən-nukleotiddən ibarət əlifbanın istifadəsinə əsaslanır: A, T, G, C.
Genetik kodun əsas xüsusiyyətləri:
1. Genetik kod üçlü. Üçlük (kodon) bir amin turşusunu kodlayan üç nukleotidin ardıcıllığıdır. Zülalların tərkibində 20 amin turşusu olduğundan, onların hər birinin bir nukleotidlə kodlana bilməyəcəyi aydındır ( DNT-də yalnız dörd növ nukleotid olduğundan, bu halda 16 amin turşusu kodlaşdırılmamış qalır.). Amin turşularını kodlaşdırmaq üçün iki nukleotid də kifayət deyil, çünki bu halda yalnız 16 amin turşusu kodlaşdırıla bilər. Bu o deməkdir ki, bir amin turşusunu kodlayan nukleotidlərin ən kiçik sayı ən azı üç olmalıdır. Bu halda, mümkün nukleotid üçlülərinin sayı 43 = 64-dür.
2. Artıqlıq (degenerasiya) Kod onun üçlü təbiətinin nəticəsidir və o deməkdir ki, bir amin turşusu yalnız bir üçlüklə kodlanan metionin və triptofan istisna olmaqla, bir neçə üçlüklə kodlana bilər (çünki 20 amin turşusu və 64 üçlü var). Bundan əlavə, bəzi üçlülər xüsusi funksiyaları yerinə yetirirlər: bir mRNT molekulunda, üçlü UAA, UAG, UGA stop kodonlarıdır, yəni. dayan-polipeptid zəncirinin sintezini dayandıran siqnallar. DNT zəncirinin əvvəlində yerləşən metioninə (AUG) uyğun gələn üçlük amin turşusunu kodlamır, oxumağa başlama (həyəcan verici) funksiyasını yerinə yetirir.
3. Birmənalılıq kod - ehtiyatla eyni vaxtda kodun xüsusiyyəti var birmənalılıq : hər kodon yalnız uyğun gəlir bir müəyyən bir amin turşusu.
4. Kollinearlıq kod, yəni. bir gendə nukleotid ardıcıllığı tam olaraq zülaldakı amin turşularının ardıcıllığına uyğundur.
5. Genetik kod üst-üstə düşməyən və yığcam , yəni "durğu işarələri" yoxdur. Bu o deməkdir ki, oxu prosesi sütunların (üçlülərin) üst-üstə düşməsinə imkan vermir və müəyyən kodondan başlayaraq oxumaq üçlükdən sonra üçlüyə qədər davam edir. dayan-siqnallar ( kodonları dayandırın).
6. Genetik kod universal , yəni bütün orqanizmlərin nüvə genləri zülallar haqqında məlumatı, təşkilatlanma və quruluş səviyyəsindən asılı olmayaraq eyni şəkildə kodlayır. sistematik mövqe bu orqanizmlər.
var genetik kod cədvəlləri deşifrə üçün kodonlar mRNT və zülal molekullarının zəncirlərinin qurulması.
Matris sintez reaksiyaları.
Cansız təbiətdə bilinməyən reaksiyalar canlı sistemlərdə baş verir - matris sintez reaksiyaları.
"matris" termini texnologiyada sikkələrin, medalların və mətbəə şriftlərinin tökülməsi üçün istifadə olunan qəlibi təyin edirlər: bərkimiş metal tökmə üçün istifadə olunan qəlibin bütün detallarını dəqiqliklə əks etdirir. Matris sintezi matris üzərinə tökməyə bənzəyir: yeni molekullar mövcud molekulların strukturunda göstərilən plana uyğun olaraq tam olaraq sintez olunur.
Matris prinsipi yatır əsasda nuklein turşularının və zülalların sintezi kimi hüceyrənin ən mühüm sintetik reaksiyaları. Bu reaksiyalar sintez edilmiş polimerlərdə monomer vahidlərinin dəqiq, ciddi spesifik ardıcıllığını təmin edir.
Burada istiqamətləndirici tədbirlər həyata keçirilir. monomerlərin müəyyən bir yerə çəkilməsi hüceyrələr - reaksiyanın baş verdiyi yerdə matris kimi xidmət edən molekullara. Əgər belə reaksiyalar molekulların təsadüfi toqquşması nəticəsində baş versəydi, sonsuz yavaş gedərdi. Şablon prinsipi əsasında mürəkkəb molekulların sintezi tez və dəqiq həyata keçirilir. Matrisin rolu nuklein turşularının makromolekulları matris reaksiyalarında oynayır DNT və ya RNT .
Monomerik molekullar polimerin sintez olunduğu - nukleotidlər və ya amin turşuları - tamamlayıcılıq prinsipinə uyğun olaraq, ciddi şəkildə müəyyən edilmiş, müəyyən edilmiş qaydada matrisdə yerləşdirilir və sabitlənir.
Sonra olur monomer vahidlərinin polimer zəncirinə "çarpaz bağlanması", və hazır polimer matrisdən boşaldılır.
Bundan sonra matris hazırdır yeni bir polimer molekulunun yığılmasına. Aydındır ki, müəyyən bir qəlibdə yalnız bir sikkə və ya bir hərf tökmək mümkün olduğu kimi, verilmiş matris molekulunda da yalnız bir polimer “yığmaq” olar.
Matris reaksiya növü- canlı sistemlərin kimyasının spesifik xüsusiyyəti. Onlar bütün canlıların əsas xüsusiyyətinin - onun öz növünü çoxaltmaq qabiliyyətinin əsasını təşkil edir.
Şablon sintez reaksiyaları
1. DNT replikasiyası - replikasiya (latınca replicatio - yenilənmə) - ana DNT molekulunun matrisində dezoksiribonuklein turşusunun qızı molekulunun sintezi prosesi. Ana hüceyrənin sonrakı bölünməsi zamanı hər bir qız hüceyrəsi orijinal ana hüceyrənin DNT-si ilə eyni olan DNT molekulunun bir nüsxəsini alır. Bu proses genetik məlumatın nəsildən-nəslə dəqiq ötürülməsini təmin edir. DNT replikasiyası 15-20 müxtəlif zülaldan ibarət kompleks ferment kompleksi tərəfindən həyata keçirilir. cavab verən . Sintez üçün material hüceyrələrin sitoplazmasında mövcud olan sərbəst nukleotidlərdir. Replikasiyanın bioloji mənası, normal olaraq somatik hüceyrələrin bölünməsi zamanı baş verən irsi məlumatın ana molekuldan qız molekullarına dəqiq ötürülməsindədir.
DNT molekulu iki tamamlayıcı zəncirdən ibarətdir. Bu zəncirlər fermentlər tərəfindən qırıla bilən zəif hidrogen bağları ilə bir yerdə saxlanılır. DNT molekulu öz-özünə çoxalma (replikasiya) qabiliyyətinə malikdir və molekulun hər köhnə yarısında yeni yarısı sintez olunur.
Bundan əlavə, bir mRNT molekulu bir DNT molekulunda sintez edilə bilər, sonra DNT-dən alınan məlumatları protein sintezi yerinə köçürür.
İnformasiyanın ötürülməsi və zülal sintezi mətbəədə çap maşınının işləməsi ilə müqayisə oluna bilən matris prinsipinə əsasən gedir. DNT-dən alınan məlumatlar dəfələrlə kopyalanır. Kopyalama zamanı xətalar baş verərsə, onlar bütün sonrakı nüsxələrdə təkrarlanacaq.
Doğrudur, məlumatı DNT molekulu ilə köçürərkən bəzi səhvlər düzəldilə bilər - səhvin aradan qaldırılması prosesi adlanır. təzminat. İnformasiyanın ötürülməsi prosesində baş verən reaksiyalardan birincisi DNT molekulunun təkrarlanması və yeni DNT zəncirlərinin sintezidir.
2. Transkripsiya (latınca transcriptio - yenidən yazmaq) - bütün canlı hüceyrələrdə baş verən, şablon kimi DNT istifadə edərək RNT sintezi prosesi. Başqa sözlə, genetik məlumatın DNT-dən RNT-yə ötürülməsidir.
Transkripsiya DNT-dən asılı RNT polimeraza fermenti tərəfindən kataliz edilir. RNT polimeraza DNT molekulu boyunca 3" → 5" istiqamətində hərəkət edir. Transkripsiya mərhələlərdən ibarətdir başlanğıc, uzanma və sonlanma . Transkripsiya vahidi operondur, DNT molekulunun fraqmentindən ibarətdir. promotor, transkripsiya edilmiş hissə və terminator . mRNT tək zəncirdən ibarətdir və mRNT molekulunun sintezinin başlanğıcını və sonunu aktivləşdirən fermentin iştirakı ilə komplementarlıq qaydasına uyğun olaraq DNT üzərində sintez olunur.
Hazır mRNT molekulu sitoplazmaya polipeptid zəncirlərinin sintezinin baş verdiyi ribosomlara daxil olur.
3. Yayım (latdan. tərcümə- köçürmə, hərəkət) - ribosom tərəfindən həyata keçirilən məlumat (messencer) RNT (mRNA, mRNA) matrisində amin turşularından zülal sintezi prosesi. Başqa sözlə, bu, mRNT-nin nukleotidlərinin ardıcıllığında olan məlumatın polipeptiddəki amin turşularının ardıcıllığına çevrilməsi prosesidir.
4. Əks transkripsiya tək zəncirli RNT-dən alınan məlumatlar əsasında ikiqat zəncirli DNT-nin əmələ gəlməsi prosesidir. Bu proses əks transkripsiya adlanır, çünki genetik məlumatın ötürülməsi transkripsiyaya nisbətən "əks" istiqamətdə baş verir. Əks transkripsiya ideyası əvvəlcə çox populyar deyildi, çünki o, DNT-nin RNT-yə transkripsiya edildiyini və sonra zülallara çevrildiyini güman edən molekulyar biologiyanın mərkəzi dogmasına zidd idi.
Ancaq 1970-ci ildə Temin və Baltimor müstəqil olaraq adlı fermenti kəşf etdilər əks transkriptaza (revertaza)
, və əks transkripsiyanın mümkünlüyü nəhayət təsdiqləndi. 1975-ci ildə Temin və Baltimor Fiziologiya və Tibb üzrə Nobel Mükafatına layiq görüldülər. Bəzi viruslar (məsələn, İİV infeksiyasına səbəb olan insan immun çatışmazlığı virusu) RNT-ni DNT-yə köçürmək qabiliyyətinə malikdir. HİV DNT-yə inteqrasiya olunmuş bir RNT genomuna malikdir. Nəticədə virusun DNT-si ev sahibi hüceyrənin genomu ilə birləşdirilə bilər. RNT-dən DNT sintezindən məsul olan əsas ferment adlanır tərsinə çevirmək. Reversease funksiyalarından biri yaratmaqdır tamamlayıcı DNT
(cDNA) virus genomundan. Əlaqədar ribonukleaza fermenti RNT-ni parçalayır və əks proses DNT cüt spiralından cDNT sintez edir. cDNT inteqraza yolu ilə ev sahibi hüceyrə genomuna inteqrasiya olunur. Nəticə belədir ev sahibi hüceyrə tərəfindən viral zülalların sintezi, yeni viruslar əmələ gətirir. HİV vəziyyətində T-limfositlərin apoptozu (hüceyrə ölümü) də proqramlaşdırılmışdır. Digər hallarda hüceyrə virusların paylayıcısı olaraq qala bilər.
Zülalların biosintezi zamanı matris reaksiyalarının ardıcıllığı diaqram şəklində göstərilə bilər.
Beləliklə, protein biosintezi- bu, DNT genlərində kodlanmış irsi məlumatın zülal molekullarında müəyyən bir amin turşusu ardıcıllığında həyata keçirildiyi plastik mübadilə növlərindən biridir.
Protein molekulları əslində polipeptid zəncirləri, fərdi amin turşularından ibarətdir. Amma amin turşuları öz-özünə bir-biri ilə birləşmək üçün kifayət qədər aktiv deyillər. Buna görə də, amin turşuları bir-biri ilə birləşmədən və bir zülal molekulu meydana gətirməmişdən əvvəl mütləq olmalıdır aktivləşdirin . Bu aktivləşmə xüsusi fermentlərin təsiri altında baş verir.
Aktivləşmə nəticəsində amin turşusu daha labil olur və eyni fermentin təsiri altında t- ilə bağlanır. RNT. Hər bir amin turşusu ciddi şəkildə spesifik t-yə uyğundur. RNT, “öz” amin turşusunu tapan və köçürmələr ribosoma daxil olur.
Nəticədə, müxtəlif aktivləşdirilmiş amin turşuları özləri ilə birləşir T- RNT. Ribosom kimidir konveyer ona verilən müxtəlif amin turşularından zülal zəncirini yığmaq.
Öz amin turşusunun “oturduğu” t-RNT ilə eyni vaxtda “ siqnal"nüvədə olan DNT-dən. Bu siqnala uyğun olaraq ribosomda bu və ya digər zülal sintez olunur.
DNT-nin zülal sintezinə istiqamətləndirici təsiri birbaşa deyil, xüsusi bir vasitəçinin köməyi ilə həyata keçirilir - matris və ya xəbərçi RNT (m-RNT və ya mRNT), hansı nüvəyə sintez olunur e DNT-nin təsiri altındadır, ona görə də onun tərkibi DNT-nin tərkibini əks etdirir. RNT molekulu DNT formasının tökmə formasına bənzəyir. Sintez edilmiş mRNT ribosoma daxil olur və onu sanki bu struktura köçürür. plan- ribosoma daxil olan aktivləşdirilmiş amin turşuları hansı ardıcıllıqla bir-biri ilə birləşdirilməlidir ki, müəyyən bir zülal sintez olunsun? Əks halda, DNT-də kodlanmış genetik məlumat mRNT-yə, sonra isə zülala ötürülür.
mRNT molekulu ribosoma daxil olur və tikişlər onun. Onun hazırda ribosomda olan seqmenti müəyyən edilir kodon (üçlü), strukturca ona oxşar olanlarla tam spesifik şəkildə qarşılıqlı əlaqədə olur üçlü (antikodon) V transfer RNT, amin turşusunu ribosoma gətirdi.
Transfer RNT öz amin turşusu ilə mRNT-nin xüsusi kodonuna uyğun gəlir və bağlayır onunla; mRNT-nin növbəti, qonşu hissəsinə fərqli bir amin turşusu olan başqa bir tRNT əlavə olunur və s. i-RNT-nin bütün zənciri oxunana qədər, bütün amin turşuları müvafiq qaydada reduksiya edilərək, zülal molekulu əmələ gələnə qədər. Və amin turşusunu polipeptid zəncirinin müəyyən bir hissəsinə çatdıran tRNT, amin turşusundan azad edilir və ribosomdan çıxır.
Sonra yenə sitoplazmada istənilən amin turşusu ona qoşulub yenidən ribosoma köçürə bilər. Zülal sintezi prosesində eyni vaxtda bir deyil, bir neçə ribosom - poliribosomlar iştirak edir.
Genetik məlumatın ötürülməsinin əsas mərhələləri:
1. mRNT üçün şablon kimi DNT-də sintez (transkripsiya)
2. mRNT-də olan proqrama uyğun olaraq ribosomlarda polipeptid zəncirinin sintezi (tərcümə)
.
Mərhələlər bütün canlılar üçün universaldır, lakin bu proseslərin zaman və məkan əlaqələri pro- və eukariotlarda fərqlənir.
U prokaryot transkripsiya və tərcümə eyni vaxtda baş verə bilər, çünki DNT sitoplazmada yerləşir. U eukariotlar transkripsiya və tərcümə məkan və zaman baxımından ciddi şəkildə ayrılır: nüvədə müxtəlif RNT-lərin sintezi baş verir, bundan sonra RNT molekulları nüvə membranından keçərək nüvəni tərk etməlidir. Daha sonra RNT-lər sitoplazmada protein sintezi yerinə daşınır.