در هر سلول و ارگانیسم، تمام ویژگی های تشریحی، مورفولوژیکی و عملکردی توسط ساختار پروتئین های تشکیل دهنده آنها تعیین می شود. خاصیت ارثی بدن توانایی سنتز پروتئین های خاص است. اسیدهای آمینه در یک زنجیره پلی پپتیدی قرار دارند که ویژگی های بیولوژیکی به آن بستگی دارد.
هر سلول دارای توالی نوکلئوتیدهای خاص خود در زنجیره پلی نوکلئوتیدی DNA است. این کد ژنتیکی DNA است. از طریق آن، اطلاعات مربوط به سنتز پروتئین های خاص ثبت می شود. این مقاله توضیح می دهد که کد ژنتیکی چیست، خواص و اطلاعات ژنتیکی آن چیست.

کمی تاریخچه

این ایده که ممکن است یک کد ژنتیکی وجود داشته باشد توسط J. Gamow و A. Down در اواسط قرن بیستم فرموله شد. آنها توضیح دادند که توالی نوکلئوتیدی مسئول سنتز یک اسید آمینه خاص شامل حداقل سه واحد است. بعداً آنها تعداد دقیق سه نوکلئوتید را ثابت کردند (این واحد کد ژنتیکی است) که سه گانه یا کدون نامیده می شد. در کل شصت و چهار نوکلئوتید وجود دارد، زیرا مولکول اسیدی که RNA در آن رخ می دهد از چهار باقی مانده نوکلئوتید مختلف تشکیل شده است.

کد ژنتیکی چیست؟

روش رمزگذاری توالی پروتئین های اسید آمینه به دلیل توالی نوکلئوتیدها مشخصه تمام سلول ها و موجودات زنده است. این همان کد ژنتیکی است.
در DNA چهار نوکلئوتید وجود دارد:

آدنین - A;
گوانین - G;
سیتوزین - C;
تیمین - T.

آنها با حروف لاتین بزرگ یا (در ادبیات روسی زبان) روسی نشان داده می شوند.
RNA همچنین شامل چهار نوکلئوتید است، اما یکی از آنها با DNA متفاوت است:

آدنین - A;
گوانین - G;
سیتوزین - C;
اوراسیل - U.

همه نوکلئوتیدها به صورت زنجیره ای مرتب شده اند که DNA دارای یک مارپیچ دوگانه و RNA دارای یک مارپیچ منفرد است.
پروتئین ها در جایی ساخته می شوند که در یک توالی خاص قرار دارند و خواص بیولوژیکی آن را تعیین می کنند.

ویژگی های کد ژنتیکی

سه گانه. یک واحد کد ژنتیکی از سه حرف تشکیل شده است که سه تایی است. این بدان معنی است که بیست اسید آمینه موجود توسط سه نوکلئوتید خاص به نام کدون یا تریپت کدگذاری می شوند. شصت و چهار ترکیب وجود دارد که می توان از چهار نوکلئوتید ایجاد کرد. این مقدار بیش از اندازه کافی برای رمزگذاری بیست اسید آمینه است.
انحطاط. هر اسید آمینه با بیش از یک کدون مطابقت دارد، به استثنای متیونین و تریپتوفان.
عدم ابهام یک کدون یک اسید آمینه را کد می کند. مثلا در ژن فرد سالمبا اطلاعاتی در مورد هدف بتا هموگلوبین، سه گانه GAG و GAA A را در هر فرد مبتلا به سلول داسی شکل کد می کند، یک نوکلئوتید تغییر می کند.
خط خطی. توالی اسیدهای آمینه همیشه با توالی نوکلئوتیدهایی که در ژن موجود است مطابقت دارد.
کد ژنتیکیپیوسته و فشرده است، به این معنی که هیچ "علامت نگارشی" ندارد. یعنی با شروع از یک کدون خاص، خواندن پیوسته اتفاق می افتد. به عنوان مثال، AUGGGUGTSUAUAUGUG به صورت: AUG، GUG، TSUU، AAU، GUG خوانده می شود. اما نه AUG، UGG و غیره یا هر چیز دیگری.
تطبیق پذیری. کاملاً برای همه موجودات زمینی، از انسان گرفته تا ماهی، قارچ و باکتری، یکسان است.

جدول

همه آمینو اسیدهای موجود در جدول ارائه شده گنجانده نشده است. هیدروکسی پرولین، هیدروکسی لیزین، فسفوسرین، مشتقات ید تیروزین، سیستین و برخی دیگر وجود ندارند، زیرا آنها مشتقات سایر اسیدهای آمینه هستند که توسط m-RNA کدگذاری شده و پس از اصلاح پروتئین ها در نتیجه ترجمه تشکیل می شوند.
از خواص کد ژنتیکی مشخص است که یک کدون قادر به رمزگذاری یک اسید آمینه است. استثنا کد ژنتیکی است که عملکردهای اضافی را انجام می دهد و والین و متیونین را رمزگذاری می کند. mRNA که در ابتدای کدون قرار دارد، t-RNA را که حامل فرمیل متیون است، متصل می کند. پس از اتمام سنتز، آن را جدا کرده و باقیمانده فرمیل را با خود می برد و به باقی مانده متیونین تبدیل می شود. بنابراین، کدون های فوق آغازگر سنتز زنجیره پلی پپتیدی هستند. اگر در ابتدا نباشند، پس هیچ تفاوتی با دیگران ندارند.

اطلاعات ژنتیکی

این مفهوم به معنای برنامه ای از خواص است که از اجداد منتقل شده است. در وراثت به عنوان یک کد ژنتیکی تعبیه شده است.
کد ژنتیکی در طول سنتز پروتئین درک می شود:

RNA پیام رسان؛
rRNA ریبوزومی

اطلاعات از طریق ارتباط مستقیم (DNA-RNA-protein) و ارتباط معکوس (Medium-protein-DNA) منتقل می شود.
موجودات زنده می توانند آن را دریافت، ذخیره، انتقال و به بهترین نحو از آن استفاده کنند.
اطلاعاتی که به وراثت منتقل می شود، رشد یک ارگانیسم خاص را تعیین می کند. اما به دلیل تعامل با محیط زیستواکنش دومی تحریف می شود و به همین دلیل تکامل و توسعه رخ می دهد. به این ترتیب اطلاعات جدیدی وارد بدن می شود.

محاسبه قوانین زیست شناسی مولکولی و کشف کد ژنتیکی نیاز به ترکیب ژنتیک با نظریه داروین را نشان داد که بر اساس آن یک نظریه ترکیبی تکامل - زیست شناسی غیر کلاسیک - پدید آمد.
وراثت، تنوع و انتخاب طبیعیایده های داروین با انتخاب ژنتیکی تعیین شده تکمیل می شود. تکامل در سطح ژنتیکی از طریق جهش‌های تصادفی و به ارث بردن با ارزش‌ترین صفات که بیشترین سازگاری را با محیط دارند، تحقق می‌یابد.

رمزگشایی کد انسانی

در دهه نود، پروژه ژنوم انسانی راه اندازی شد که در نتیجه آن قطعات ژنوم حاوی 99.99٪ ژن های انسانی در دو هزارم کشف شد. قطعاتی که در سنتز پروتئین دخیل نیستند و کدگذاری نمی شوند ناشناخته باقی می مانند. نقش آنها در حال حاضر ناشناخته است.

آخرین بار در سال 2006 کشف شد، کروموزوم 1 طولانی ترین کروموزوم در ژنوم است. بیش از سیصد و پنجاه بیماری از جمله سرطان در نتیجه اختلالات و جهش در آن ظاهر می شود.

نقش چنین مطالعاتی را نمی توان دست بالا گرفت. وقتی آنها کشف کردند که کد ژنتیکی چیست، مشخص شد که بر اساس چه الگوهایی توسعه رخ می دهد، چگونه شکل می گیرد. ساختار مورفولوژیکی، روان ، استعداد ابتلا به بیماری های خاص ، متابولیسم و نقص افراد.

نشان خالق فیلاتوف فلیکس پتروویچ

فصل 496. چرا بیست اسید آمینه رمزگذاری شده وجود دارد؟ (XII)

چرا بیست آمینو اسید رمزگذاری شده وجود دارد؟ (XII)

ممکن است برای یک خواننده بی تجربه به نظر برسد که عناصر دستگاه رمزگذاری ژنتیکی در فصل قبل با چنان جزئیات توصیف شده است که در پایان خواندن حتی شروع به خسته شدن به نحوی می کند و احساس می کند که ابتدای کتاب، که تا حدودی او را مجذوب خود کرده است. ، به صفحاتی از کتاب درسی دبیرستان تبدیل می شود که می تواند هر کسی را که به یاد می آورد ناامید کند مدرسه خانگی. برعکس، خواننده باتجربه همه چیزهایی را که گفته شده به خوبی می‌داند، و با گناه، به این فکر می‌کند که آیا خودش کتاب درسی جدیدتری بنویسد - برای همان کلاس‌های ارشد. بدون اینکه به فکر سرگرم کردن دنیای پرافتخار باشم- به عبارت دیگر، نویسنده بدون اینکه بخواهد هیچ کدام را خسته کند، تأکید می کند که می فهمد: شیطان در جزئیات است. اما تعداد زیادی از آنها در زیست شناسی مولکولی وجود دارد که هر گونه رسمی سازی مانند یک ساده سازی ظالمانه به نظر می رسد. با این حال، اغلب اتفاق می‌افتد که وسوسه رسمی‌سازی غیرقابل مقاومت است، و در اینجا نویسنده نمی‌تواند لذت نقل قول دوباره از فیلسوف اسپانیایی خوزه اورتگا و گاست را انکار کند:

« رنگ خاکستری زاهدانه است. این نماد آن در زبان روزمره است و گوته به این نماد اشاره می کند: "تئوری، دوست من، خشک است، اما درخت زندگی سبز می شود." بیشترین کاری که رنگی که نمی خواهد رنگ باشد می تواند انجام دهد خاکستری شدن است. اما زندگی مانند درخت سبز به نظر می رسد - چه اسراف!.. میل ظریف به ترجیح رنگ خاکستری به اسراف رنگ شگفت انگیز و متناقض زندگی ما را به نظریه پردازی سوق می دهد. در تئوری، ما واقعیت را با آن جنبه از آن، که مفاهیم هستند، مبادله می کنیم. به جای اینکه در آن زندگی کنیم، به آن فکر می کنیم. اما چه کسی می داند که آیا در پس این زهد آشکار و کناره گیری از زندگی که تفکر ناب، کامل ترین شکل نشاط، بالاترین تجمل آن است؟

- براوو، خوزه! این دقیقاً همان چیزی است که من فکر می کنم - حتی به آن متقاعد شده ام.

بخش اصلی، اگرچه حجم کمتری از کتاب، که نویسنده اکنون به آن پرداخته است، به رسمیت‌سازی، نظریه‌پردازی، طرح‌ها و طراحی کد ژنتیکی اختصاص دارد. اولین فرضیه رسمی ساختار کد ژنتیکی پاسخی ممکن به این سوال ارائه می دهد که چرا دقیقاً بیست اسید آمینه رمزگذاری شده وجود دارد .

در سال 1954، گامو اولین کسی بود که نشان داد که " وقتی 4 نوکلئوتید در سه قلو با هم ترکیب می شوند، 64 ترکیب به دست می آید که برای ثبت اطلاعات ارثی کاملاً کافی است." او اولین کسی بود که پیشنهاد کرد اسیدهای آمینه توسط سه گانه نوکلئوتید کدگذاری می شوند و ابراز امیدواری کرد که "برخی از دانشمندان جوانتر زنده خواهند ماند تا رمزگشایی آن [کد ژنتیکی] را ببینند.". در سال 1968، رابرت هالی، هار کورانا و مارشال نیرنبرگ آمریکایی‌ها جایزه نوبل را برای رمزگشایی کد ژنتیکی دریافت کردند. این جایزه پس از مرگ جورج گامو در همان سال چهار ماه قبل اعطا شد.

اعداد 64 (ظرفیت کد نظری) و 20 (ظرفیت رمزگذاری واقعی، یعنی تعداد اسیدهای آمینه کدگذاری شده) نسبت قوانین ترکیبی را برای قرارگیری ها و ترکیبات با تکرار تشکیل می دهند: تعداد A از قرارگیری ها (مجموعه های مرتب شده) با تکرار از r. (r = 3؛ اندازه کدون) عناصر یک مجموعه M حاوی عناصر k (k = 4؛ تعداد پایه ها) برابر است با

A k r= k r= A 4 3= 64,

و تعداد C از ترکیبات با تکرار k عنصر در r، یعنی هر زیر مجموعه ای از 3 عنصر از یک مجموعه حاوی 4 عنصر، برابر است با:

با k r= [(k+r-1)!] : = ج 4 3= 20.

این بلافاصله به این ایده منتهی می شود که تکامل کد ژنتیکی می تواند با مرحله کدگذاری "مجموعه" آغاز شود، زمانی که محصول نه با توالی پایه های سه گانه، بلکه توسط مجموعه آنها، یعنی دو گروه از کدون ها، رمزگذاری می شود. مانند مثلاً SAA, ASA, AASیا TGC, TCG, GCT, GTC, CTG, CGTاز نظر عملکردی معادل (در داخل گروه) بودند و هر کدام سنتز اسید آمینه یکسانی را هدایت می کردند. ملاحظات مشابهی هنگام خواندن کار ایشیگامی و ناگانو (1975)، با ایده آنها مبنی بر اینکه هر اسید آمینه اولیه می تواند با طیف وسیعی از کدون ها مطابقت داشته باشد، و Folsom (1977) و Trainor (1984) با ایده آنها در مورد جایگشت پایه در سه گانه بدیهی است که تعداد کمتری از کدون ها تنوع محصولات مورد نیاز را فراهم نمی کردند و ب O بقیه موارد اضافی بود و حداقل با تعداد آمینو اسیدهای شناخته شده امروز مطابقت نداشت. زمانی ما نیز سهمی (بسیار) متواضعانه به این ایده ها داشتیم و توجه داشتیم که تعداد ترکیبات 4 توسط 3 با تکرار با تعداد حالات کوانتومی گاز سه ذره ای بوز با چهار حالت ویژه کوانتومی احتمالی نشان داده شده است.

بعدها، گامو طرحی را برای اجرای کد ژنتیکی پیشنهاد کرد که شامل مونتاژ یک پلی پپتید مستقیماً روی یک مولکول DNA بود. طبق این مدل، هر اسید آمینه در یک فرورفتگی لوزی شکل بین چهار نوکلئوتید، دو تا از هر یک از زنجیره‌های مکمل قرار می‌گیرد. اگرچه چنین الماسی از چهار نوکلئوتید تشکیل شده است و بنابراین، تعداد ترکیبات آن 256 است، به دلیل محدودیت های مرتبط با پیوندهای هیدروژنی باقی مانده های نوکلئوتیدی، تنها 20 نوع از چنین الماس هایی امکان پذیر است. این طرح، به نام کد الماس، نشان دهنده ارتباط بین باقی مانده های اسید آمینه متوالی است، زیرا دو نوکلئوتید همیشه در دو الماس مجاور ظاهر می شوند (کد همپوشانی). تحقیقات بیشتر نشان داد، با این حال، این مدل Gamow نیز با داده های تجربی موافق نیست.

اگر از ظرفیت کد ژنتیکی بدون ذخیره استفاده می شد، یعنی فقط یک اسید آمینه با هر سه قلو مطابقت داشت، امنیت آن بسیار مشکوک بود: هر جهش نوکلئوتیدی می تواند فاجعه بار باشد. در مورد نسخه فعلی، یک سوم جهش‌های نقطه‌ای تصادفی در آخرین حروف کدون‌ها رخ می‌دهد که نیمی از آن (کدون‌های هشت‌گانه) من) به هیچ وجه به جهش حساس نیست: حرف سوم کدون می تواند یکی از چهار مورد باشد - تی, سی, الفیا جی. مقاومت در برابر جهش های نقطه ای کدون های هشتگانه IIتا حد زیادی توسط دو عامل تعیین می شود - (1) امکان جایگزینی خودسرانه پایه سوم (اگرچه در حال حاضر هنگام انتخاب فقط از بین دو - یا پورین یا پیریمیدین) که به هیچ وجه اسید آمینه کدگذاری شده را تغییر نمی دهد و (2) امکان جایگزینی پورین ها با پیریمیدین ها و بالعکس، که آب دوستی/آب گریز مشابه محصولات را حفظ می کند، اگرچه جرم آنها را حفظ نمی کند. بنابراین، طبیعت از یک "بازخورد" بسیار موفق به نام استفاده می کند انحطاطکد، زمانی که کاراکتر رمزگذاری شده با بیش از یک کاراکتر رمزگذاری مطابقت دارد.

تکامل به طور متوالی عملکرد هر یک از سه پایه کدون را اصلاح کرد، که در نهایت منجر به سه گانه شدید تنها دو کدون شد: ATG- برای م(متیونین) و TTG- برای دبلیو(تریپتوفان). فقط بر اساس توانایی سه قلو برای رمزگذاری یکی اسید آمینه، ما این دو را به عنوان گروه انحطاط طبقه بندی می کنیم من. هنگامی که محصول توسط یک دوتایی ثابت از پایه ها رمزگذاری می شود، و سومی می تواند هر یک از آنها باشد چهار ممکن است و در واقع به عنوان یک جداکننده بین دوتایی عملکردی عمل می کند، آنها از اسیدهای آمینه گروه انحطاط صحبت می کنند. IV; هشت آمینو اسید وجود دارد: آلانین، الفآرژنین، آر، والین، Vگلیسین، جیلوسین، Lپرولین، پسرین، استرئونین، تی. کدون تعمیم یافته برای هر اسید آمینه در این گروه، به عنوان مثال، لوسین، به صورت زیر نوشته می شود: STن (ن -مبنای خودسرانه).

دوازده محصول رمزگذاری شده متعلق به گروه انحطاط هستند II; در این گروه پایه سوم یکی از دو (نه از چهارمانند مورد قبلی): این پورین است ( آر) یعنی یا آدنین الفیا گوانین، جی، - یا پیریمیدین ( Y، یعنی یا سیتوزین، بایا تیمیدین، تی. این گروه شامل سه آمینو اسید آشنا از گروه انحطاط چهارم - آرژنین، لوسین و سرین است، اما در اینجا توسط دوتایی دیگر کدگذاری شده است، دو جفت - آسپاراژین / اسید آسپارتیک ( N/Dو گلوتامین/گلوتامیک اسید ( Q/Eو همچنین هیستیدین اچ، لیزین کو تیروزین Y. کد ژنتیکی جهانی نیز شامل سیستئین در این گروه است. با، با دو سه گانه کدگذاری خود - TGCو TGT، یعنی با یک پیریمیدین سوم و همچنین سه کدون توقف، برچسب, TAAو TGA، که فقط به عنوان علائم نگارشی برای نشان دادن پایان یک ژن عمل می کنند اما هیچ اسید آمینه ای را کد نمی کنند. کدون تعمیم یافته برای اسیدهای آمینه این گروه، به عنوان مثال، آسپاراژین، به صورت زیر نوشته می شود: AAYو اسید آسپارتیک – G.A.R..

بالاخره گروه انحطاط IIIحاوی ایزولوسین، کدگذاری شده است سه سه قلوها ATA, ATCو A.T.T.. زمینه ها الف, باو تی، سومین کدون برای من، یک نماد مشترک دارند نبنابراین کدون ایزولوسین تعمیم یافته به صورت زیر نوشته می شود: ATN. تمام این ویژگی های کد به خوبی در جدول بالا نشان داده شده است.

عجیب است که وزن مولکولی اسید آمینه کدگذاری شده به طور معکوس به تعداد گروه انحطاطی که به آن تعلق دارد وابسته است (V. Shcherbak). این اولین شواهدی است که در اینجا از دخالت آشکار جرم مولکولی اجزای کد ژنتیکی در سازماندهی منطقی آن ذکر شده است.

در جدول بالا، ترتیب با افزایش وزن مولکولی به آمینو اسیدهای موجود در ترکیب اشاره دارد که بر اساس تعداد گروه‌های انحطاط (اعداد رومی)، گروه‌بندی شده به دو اکتت (اعداد عربی) مرتب شده‌اند. در این مورد، موقعیت سیستئین باتصحیح شد که در فصل بعد مورد بحث قرار خواهد گرفت. ما همچنین در مورد octets در آنجا صحبت خواهیم کرد.

بازگشت به انتخاب بیستاسیدهای آمینه برای کدگذاری، لازم به ذکر است یک مورد جالب دیگر: این انتخاب نیز می تواند تعیین شود نظریه کوانتومیاطلاعاتی که یک الگوریتم بهینه (الگوریتم گروور) را برای بسته بندی و خواندن محتوای اطلاعاتی DNA پیشنهاد می کند (آپوروا پاتل، 2001). این الگوریتم تعداد اشیا را تعیین می کند ن، با تعداد پاسخ ها متمایز می شود نه واقعابه سوالات س، به شرح زیر است:

(2Q +1) sin -1 (1 / ?N ) = ? /2 .

راه حل های این معادله برای مقادیر کوچک سبسیار مشخصه:

س= 1ln ن= 04.0

س= 2ln ن= 10.5

س= 3ln ن= 20.2.

در تئوری، این مقادیر نباید اعداد صحیح باشند. جالب توجه است که در اولین تقریب، آنها با دنباله اعداد چهار وجهی و همچنین تکامل اندازه کدون عملکردی از تک تا سه گانه مطابقت دارند. به عبارت دیگر، چهار وجهی را می توان از ده و از چهار مونومر نیز ساخت. این اعداد در جواب های معادله بالا مشخص شده اند. بعداً نشان خواهیم داد که ترکیب پارامترهای اندازه اسیدهای آمینه و نوکلئوتیدها، بر اساس قوانین پیشنهادی ما، منجر به تعادل فضاییچهار وجهی از بیست مونومر مربوط به این اسیدهای آمینه. در اینجا شاید ارزش یادآوری سخنان مرتبط V?se (1973) را داشته باشد: تقریباً یک شوخی بی رحمانه به نظر می رسد که طبیعت باید چنین عددی را انتخاب کند[کدگذاری شده] اسیدهای آمینه، که به راحتی در نتیجه بسیاری از آنها به دست می آید

عملیات ریاضی" اما، به هر حال، بیست اسید آمینه آلفا (از صدها اسید آمینه موجود در طبیعت) برای تأمین تنوع لازم پروتئین کافی بود.

…………………

شماره 496 ، که این فصل را مشخص می کند، از این جهت جالب است که به کلاس به اصطلاح تعلق دارد اعداد کاملو این تنها چیز است سه رقمیعدد کامل به آن می گویند کامل عدد طبیعی، برابر با مجموع همه مقسوم علیه های خودش (یعنی همه مقسوم علیه های مثبت غیر از خود عدد). مجموع همه مقسوم علیه های یک عدد 496 یعنی 1+2+4+8+16+31+62+124+248 برابر خودش است. ما اعداد کامل را به خاطر آوردیم و منحصر به فرد بودن این عدد خاص را یادداشت کردیم، زیرا اولاً سه رقمی است - مانند عناصر رمزگذاری سه رقمی که در مورد آنها صحبت می کنیم و ثانیاً مانند همه اعداد قبلی ذکر شده در اینجا تصادفی است. یا نه - یکی از پارامترهای رسمی کد ژنتیکی را مشخص می کند که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. صبر خواننده نامحدود نیست و نویسنده در این رابطه گزیده ای از نامه یکی از خوانندگان به محبوب کننده معروف ریاضیات مارتین گاردنر را به یاد می آورد: دست از جستجوی اعداد جالب بردارید! حداقل یک عدد غیر جالب برای علاقه بگذارید! اما وسوسه بزرگ است و مقاومت در برابر آن دشوار است.

از کتاب جدیدترین کتابحقایق جلد 1 [نجوم و اخترفیزیک. جغرافیا و سایر علوم زمین. زیست شناسی و پزشکی] نویسنده

از کتاب سفر به گذشته نویسنده گولوسنیتسکی لو پتروویچ

بیست و پنج میلیون سال پیش در یک بعد از ظهر جولای در استپ قزاقستان گرم است. همه چیز پر از نور خورشید است: یک دشت تپه ای، دریاچه هایی که در فرورفتگی ها قرار دارند و با نیزارها احاطه شده اند، مناطق زرد رنگی که بیش از حد روییده از ساکساول هستند، تپه ها به شدت به سمت دریاچه ها می افتند

برگرفته از کتاب مافیای دارویی و غذایی توسط بروور لوئیس

20 دلیل اصلی معافیت از خدمت سربازی در کلیه مراکز استخدامی سال 86 شماره بیماری ها و شرایط پاتولوژیک تعداد مشمولان معاف از خدمت نسبت افراد معاف از خدمت سربازی به افراد شایسته خدمت

از کتاب مهر خالق. فرضیه پیدایش حیات بر روی زمین. نویسنده فیلاتوف فلیکس پتروویچ

فصل 496. چرا بیست اسید آمینه رمزگذاری شده وجود دارد؟ (XII) ممکن است برای خواننده بی تجربه به نظر برسد که عناصر دستگاه رمزگذاری ژنتیکی در فصل قبل با چنان جزئیات شرح داده شده است که در پایان خواندن حتی شروع به خسته شدن به نحوی کرده است و احساس می کند که تا حدودی خسته شده است.

برگرفته از کتاب رمز آنتن های متقاطع نویسنده خلیفمن جوزف آرونوویچ

بیست و پنج سال بعد سالها می گذرد و اتاقک جنینی کوچک و کوچکی که در خاک گم شده است رشد می کند و تبدیل به یک تپه قابل توجه می شود. روی آن محکم با خاک رس، ماسه، سیمان اندود شده و در این بلوک، از بیرون مرده و گنگ مانند سنگ، جاری است.

برگرفته از کتاب جدیدترین کتاب حقایق. جلد 1. نجوم و اخترفیزیک. جغرافیا و سایر علوم زمین. زیست شناسی و پزشکی نویسنده کوندراشوف آناتولی پاولوویچ

عبارت «فریم بیست و پنجم» به چه معناست؟ این اصطلاح اولین بار در اواسط قرن گذشته در ایالات متحده آمریکا و مربوط به سینما ظاهر شد. واقعیت این است که یک دوربین فیلمبرداری و بر این اساس یک دوربین فیلم پروجکشن فیلم را با سرعت 24 فریم در ثانیه به جلو می برد. اما در سال 1957م

از کتاب شیمی بیولوژیکی نویسنده للویچ ولادیمیر والریانوویچ

از کتاب نویسنده

فصل 23. متابولیسم اسیدهای آمینه. وضعیت پویا پروتئین های بدن اهمیت اسیدهای آمینه برای بدن در درجه اول در این واقعیت نهفته است که از آنها برای سنتز پروتئین هایی استفاده می شود که متابولیسم آنها طول می کشد. مکان ویژهدر فرآیندهای متابولیک بین بدن و

از کتاب نویسنده

جذب اسیدهای آمینه. رخ می دهد توسط حمل و نقل فعالبا مشارکت بردارها حداکثر غلظت اسیدهای آمینه در خون 30 تا 50 دقیقه پس از خوردن یک وعده غذایی پروتئینی به دست می آید. انتقال از طریق مرز قلم مو توسط تعدادی از بردارها انجام می شود

از کتاب نویسنده

اختلالات ارثی انتقال آمینواسید بیماری هارتناپ اختلال در جذب تریپتوفان در روده و بازجذب آن در لوله های کلیوی است. از آنجایی که تریپتوفان به عنوان محصول اولیه برای سنتز ویتامین PP عمل می کند، تظاهرات اصلی بیماری هارتناپ عبارتند از

از کتاب نویسنده

مسیرهای متابولیسم اسیدهای آمینه در بافت ها اسیدهای آمینه ترکیبات دو عملکردی حاوی یک گروه آمین و کربوکسیل هستند. واکنش های این گروه ها با اسیدهای آمینه مختلف مشترک است. این موارد عبارتند از: 1. روی گروه آمین – واکنش های دآمیناسیون و

از کتاب نویسنده

ترانس آمینو اسیدهای آمینه ترانس آمینو واکنش انتقال یک گروه a-آمینه از یک اسید آمینه به یک اسید a-keto است که منجر به تشکیل یک اسید کتو جدید و یک اسید آمینه جدید می شود. واکنش ها توسط آنزیم های آمینوترانسفراز کاتالیز می شوند. اینها آنزیم های پیچیده، کوآنزیم هستند

از کتاب نویسنده

دآمیناسیون اسیدهای آمینه دآمیناسیون اسیدهای آمینه واکنش حذف یک گروه a-آمینه از یک اسید آمینه با آزاد شدن آمونیاک است. دو نوع واکنش دآمیناسیون وجود دارد: دآمیناسیون مستقیم و غیرمستقیم حذف مستقیم یک گروه آمینو است

از کتاب نویسنده

دآمینه زدایی غیرمستقیم اسیدهای آمینه اکثر آمینو اسیدها مانند گلوتامات قادر به دآمینه شدن در یک مرحله نیستند. گروه‌های آمینه این اسیدهای آمینه به بتا کتوگلوتارات برای تشکیل اسید گلوتامیک منتقل می‌شوند که سپس مستقیماً تحت تأثیر قرار می‌گیرد.

از کتاب نویسنده

دکربوکسیلاسیون اسیدهای آمینه برخی از اسیدهای آمینه و مشتقات آنها می توانند دکربوکسیلاسیون شوند. واکنش های دکربوکسیلاسیون برگشت ناپذیر بوده و توسط آنزیم های دکربوکسیلاز کاتالیز می شوند که به پیریدوکسال فسفات به عنوان کوآنزیم نیاز دارند.

از کتاب نویسنده

فصل 25. متابولیسم اسیدهای آمینه منفرد متابولیسم متیونین متیونین یک اسید آمینه ضروری است. گروه متیل متیونین یک قطعه تک کربنی متحرک است که برای سنتز تعدادی از ترکیبات استفاده می شود. انتقال گروه متیل متیونین به مربوطه

سخنرانی 5. کد ژنتیکی

تعریف مفهوم

کد ژنتیکی سیستمی برای ثبت اطلاعات در مورد توالی اسیدهای آمینه در پروتئین ها با استفاده از توالی نوکلئوتیدها در DNA است.

از آنجایی که DNA مستقیماً در سنتز پروتئین دخالت ندارد، کد به زبان RNA نوشته شده است. RNA به جای تیمین حاوی اوراسیل است.

ویژگی های کد ژنتیکی

1. سه گانه

هر آمینو اسید توسط دنباله ای از 3 نوکلئوتید کدگذاری می شود.

تعریف: سه گانه یا کدون دنباله ای از سه نوکلئوتید است که یک اسید آمینه را کد می کند.

کد نمی‌تواند تک‌پلت باشد، زیرا 4 (تعداد نوکلئوتیدهای مختلف در DNA) کمتر از 20 است. کد نمی‌تواند دوتایی شود، زیرا 16 (تعداد ترکیبات و جایگشت های 4 نوکلئوتید 2) کمتر از 20 است. کد می تواند سه گانه باشد، زیرا 64 (تعداد ترکیب ها و جایگشت ها از 4 تا 3) بیش از 20 است.

2. انحطاط.

همه اسیدهای آمینه، به استثنای متیونین و تریپتوفان، توسط بیش از یک سه قلو کدگذاری می شوند:

2 AK برای 1 سه قلو = 2.

9 AK، هر کدام 2 سه قلو = 18.

1 AK 3 سه قلو = 3.

5 AK از 4 سه قلو = 20.

3 AK از 6 سه قلو = 18.

در مجموع 61 سه قلو 20 اسید آمینه را رمزگذاری می کنند.

3. وجود علائم نگارشی بین ژنی.

تعریف:

ژن - بخشی از DNA که یک زنجیره پلی پپتیدی یا یک مولکول را کد می کند tRNA, rRNA یاsRNA.

ژن هاtRNA, rRNA, sRNAپروتئین ها کدگذاری نمی شوند

در انتهای هر ژنی که یک پلی پپتید را کد می کند، حداقل یکی از 3 سه تایی وجود دارد که کدون های توقف RNA یا سیگنال های توقف را رمزگذاری می کنند. در mRNA آنها شکل زیر را دارند: UAA، UAG، UGA . آنها پخش را خاتمه می دهند (پایان می دهند).

به طور معمول، کدون نیز متعلق به علائم نگارشی استآگوست - اولین بعد از دنباله لیدر. (به سخنرانی 8 مراجعه کنید) به عنوان یک حرف بزرگ عمل می کند. در این موقعیت فرمیل متیونین (در پروکاریوت ها) را کد می کند.

4. عدم ابهام.

هر سه قلو فقط یک اسید آمینه را رمزگذاری می کند یا یک پایان دهنده ترجمه است.

استثنا کدون استآگوست . در پروکاریوت ها در موقعیت اول (حرف بزرگ) فرمیل متیونین و در هر موقعیت دیگر متیونین را رمز می کند.

5. فشردگی یا عدم وجود علائم نگارشی درون ژنی.
در یک ژن، هر نوکلئوتید بخشی از یک کدون مهم است.

در سال 1961، سیمور بنزر و فرانسیس کریک به طور تجربی ماهیت سه گانه کد و فشرده بودن آن را اثبات کردند.

ماهیت آزمایش: جهش "+" - درج یک نوکلئوتید. جهش "-" - از دست دادن یک نوکلئوتید. یک جهش "+" یا "-" در ابتدای یک ژن، کل ژن را خراب می کند. یک جهش دوگانه "+" یا "-" نیز کل ژن را خراب می کند.

یک جهش سه گانه "+" یا "-" در ابتدای یک ژن تنها بخشی از آن را خراب می کند. یک جهش چهارگانه "+" یا "-" دوباره کل ژن را خراب می کند.

آزمایش این را ثابت می کند کد رونویسی شده و هیچ علامت نگارشی در داخل ژن وجود ندارد.این آزمایش بر روی دو ژن فاژ مجاور انجام شد و نشان داد، علاوه بر این، وجود علائم نقطه گذاری بین ژن ها

6. تطبیق پذیری.

کد ژنتیکی برای همه موجوداتی که روی زمین زندگی می کنند یکسان است.

در سال 1979، بورل افتتاح شد ایده آلکد میتوکندری انسان

تعریف:

"ایده آل" یک کد ژنتیکی است که در آن قاعده انحطاط کد شبه دوگانه برآورده می شود: اگر در دو سه قلو دو نوکلئوتید اول بر هم منطبق باشند و نوکلئوتید سوم متعلق به یک کلاس باشد (هر دو پورین یا هر دو پیریمیدین هستند) سپس این سه قلوها برای همان اسید آمینه کد می کنند.

در کد جهانی دو استثنا برای این قانون وجود دارد. هر دو انحراف از کد ایده آل در جهانی به نکات اساسی مربوط می شود: آغاز و پایان سنتز پروتئین:

کدون	جهانی کد	کدهای میتوکندریایی
کدون	جهانی کد	مهره داران	بی مهرگان	مخمر	گیاهان
	توقف				توقف

با UA
A G A		توقف
		توقف			230 جایگزینی کلاس اسید آمینه کدگذاری شده را تغییر نمی دهد. به پاره شدن در سال 1956، جورجی گامو نوعی از کد همپوشانی را پیشنهاد کرد. طبق کد Gamow، هر نوکلئوتید، که از سومین ژن شروع می شود، بخشی از 3 کدون است. وقتی کد ژنتیکی رمزگشایی شد، معلوم شد که همپوشانی ندارد، یعنی. هر نوکلئوتید تنها بخشی از یک کدون است. مزایای یک کد ژنتیکی همپوشانی: فشردگی، وابستگی کمتر ساختار پروتئین به درج یا حذف یک نوکلئوتید. معایب: ساختار پروتئین به شدت به جایگزینی نوکلئوتید و محدودیت در همسایگان وابسته است. در سال 1976، DNA فاژ φX174 توالی یابی شد. دارای DNA دایره ای تک رشته ای متشکل از 5375 نوکلئوتید است. فاژ به عنوان کد کننده 9 پروتئین شناخته شده بود. برای 6 مورد از آنها، ژن هایی که یکی پس از دیگری قرار داشتند شناسایی شدند. معلوم شد که همپوشانی وجود دارد. ژن E به طور کامل در درون ژن قرار دارددی . کدون شروع آن از تغییر قاب یک نوکلئوتید حاصل می شود. ژنجی از جایی شروع می شود که ژن به پایان می رسددی . کدون شروع ژنجی با کدون توقف ژن همپوشانی دارددی در نتیجه جابجایی دو نوکلئوتید. این ساختار توسط تعدادی نوکلئوتید "تغییر قاب خواندن" نامیده می شود نه مضرب سه. تا به امروز، همپوشانی تنها برای چند فاژ نشان داده شده است. ظرفیت اطلاعاتی DNA 6 میلیارد نفر روی زمین زندگی می کنند. اطلاعات ارثیدر مورد آنها محصور در 6x10 9 اسپرم. طبق برآوردهای مختلف، یک فرد از 30 تا 50 دارد هزار ژن همه انسان ها دارای ~30x1013 ژن یا 30x1016 جفت باز هستند که 1017 کدون را تشکیل می دهند. متوسط صفحه کتاب شامل 25x10 2 کاراکتر است. DNA اسپرم 6x10 9 حاوی اطلاعاتی است که حجم آن تقریباً برابر است 4×10 13 صفحه کتاب. این صفحات فضای 6 ساختمان NSU را اشغال می کنند. 6×10 9 اسپرم نصف انگشتانه را می گیرد. DNA آنها کمتر از یک چهارم انگشتان را اشغال می کند.

DNA و RNA نوکلئوتیدها پورین ها: آدنین، گوانین پیریمیدین: سیتوزین، تیمین (اوراسیل)	کدون- یک سه گانه نوکلئوتید که یک اسید آمینه خاص را کد می کند.
برگه 1. آمینو اسیدهایی که معمولاً در پروتئین ها یافت می شوند
نام	مخفف
1. آلانین	آلا
2. آرژنین	ارگ
3. آسپاراژین	اسن
4. اسید آسپارتیک	Asp
5. سیستئین	Cys
6. اسید گلوتامیک	چسب
7. گلوتامین	Gln
8. گلیسین	گلی
9. هیستیدین	او
10. ایزولوسین	ایل
11. لوسین	لیو
12. لیزین	لیز
13. متیونین	ملاقات کرد
14. فنیل آلانین	Phe
15. پرولین	حرفه ای
16. سری	سر
17. ترئونین	Thr
18. تریپتوفان	Trp
19. تیروزین	تایر
20. والین	Val

کد ژنتیکی که کد اسید آمینه نیز نامیده می شود، سیستمی برای ثبت اطلاعات در مورد توالی اسیدهای آمینه در یک پروتئین با استفاده از توالی باقی مانده های نوکلئوتیدی در DNA است که حاوی یکی از 4 باز نیتروژنی است: آدنین (A)، گوانین (G). سیتوزین (C) و تیمین (T). با این حال، از آنجایی که مارپیچ DNA دو رشته ای به طور مستقیم در سنتز پروتئینی که توسط یکی از این رشته ها (به عنوان مثال، RNA) رمزگذاری شده است، درگیر نیست، کد به زبان RNA نوشته شده است که در عوض حاوی اوراسیل (U) است. از تیمین به همین دلیل، مرسوم است که بگوییم یک کد دنباله ای از نوکلئوتیدها است، نه جفت نوکلئوتیدها.

کد ژنتیکی با کلمات رمز خاصی به نام کدون نشان داده می شود.

اولین کلمه رمز توسط Nirenberg و Mattei در سال 1961 رمزگشایی شد. آنها عصاره ای از E. coli حاوی ریبوزوم و سایر عوامل لازم برای سنتز پروتئین به دست آوردند. نتیجه یک سیستم بدون سلول برای سنتز پروتئین بود که در صورت اضافه شدن mRNA لازم به محیط، می توانست پروتئین ها را از اسیدهای آمینه جمع کند. آنها با افزودن RNA مصنوعی متشکل از اوراسیل به محیط، دریافتند که پروتئینی تشکیل شده است که فقط از فنیل آلانین (پلی فنیل آلانین) تشکیل شده است. بنابراین، مشخص شد که سه گانه نوکلئوتید UUU (کدون) مربوط به فنیل آلانین است. در طی 5-6 سال آینده، تمام کدون های کد ژنتیکی تعیین شد.

کد ژنتیکی نوعی فرهنگ لغت است که متن نوشته شده با چهار نوکلئوتید را به متن پروتئینی که با 20 اسید آمینه نوشته شده است، ترجمه می کند. اسیدهای آمینه باقیمانده موجود در پروتئین، تغییراتی در یکی از 20 اسید آمینه است.

ویژگی های کد ژنتیکی

کد ژنتیکی دارای ویژگی های زیر است.

سه گانه- هر اسید آمینه مربوط به سه نوکلئوتید است. به راحتی می توان محاسبه کرد که 4 3 = 64 کدون وجود دارد. از این تعداد، 61 مورد معنایی و 3 مورد مزخرف هستند (خاتمه، کدون های توقف).
تداوم(بدون علائم جداکننده بین نوکلئوتیدها) - عدم وجود علائم نقطه گذاری درون ژنی.
در یک ژن، هر نوکلئوتید بخشی از یک کدون مهم است. در سال 1961 سیمور بنزر و فرانسیس کریک به طور تجربی ماهیت سه گانه کد و پیوستگی آن (فشرده بودن) را اثبات کردند. [نمایش]

ماهیت آزمایش: جهش "+" - درج یک نوکلئوتید. جهش "-" - از دست دادن یک نوکلئوتید.
یک جهش واحد ("+" یا "-") در ابتدای یک ژن یا یک جهش دوگانه ("+" یا "-") کل ژن را خراب می کند.
یک جهش سه گانه ("+" یا "-") در ابتدای یک ژن تنها بخشی از ژن را خراب می کند.
یک جهش چهارگانه "+" یا "-" دوباره کل ژن را خراب می کند.
آزمایش بر روی دو ژن فاژ مجاور انجام شد و نشان داد که
1. کد سه گانه است و هیچ نقطه گذاری در داخل ژن وجود ندارد
2. بین ژن ها علائم نگارشی وجود دارد
وجود علائم نگارشی بین ژنی- وجود سه قلو از کدون های آغازگر (آنها بیوسنتز پروتئین را آغاز می کنند) و کدون های پایان دهنده (که نشان دهنده پایان بیوسنتز پروتئین است).
به طور متعارف، کدون AUG، اولین پس از دنباله رهبر، نیز به علائم نگارشی تعلق دارد. این به عنوان یک حرف بزرگ عمل می کند. در این موقعیت فرمیل متیونین (در پروکاریوت ها) را کد می کند.
در انتهای هر ژنی که یک پلی پپتید را کد می کند، حداقل یکی از 3 کدون توقف یا سیگنال توقف وجود دارد: UAA، UAG، UGA. پخش را قطع می کنند.
هم خطی- مطابقت توالی خطی کدون های mRNA و اسیدهای آمینه در پروتئین.
خاص بودن- هر اسید آمینه فقط مربوط به کدون های خاصی است که نمی توانند برای اسید آمینه دیگری استفاده شوند.
یک طرفه بودن- کدون ها در یک جهت خوانده می شوند - از اولین نوکلئوتید تا نوکلئوتیدهای بعدی
انحطاط یا افزونگی، - یک اسید آمینه را می توان توسط چندین سه قلو رمزگذاری کرد (اسیدهای آمینه - 20، سه قلوهای ممکن - 64، 61 از آنها معنایی هستند، یعنی به طور متوسط، هر اسید آمینه با حدود 3 کدون مطابقت دارد). استثناها متیونین (Met) و تریپتوفان (Trp) هستند.
دلیل انحطاط کد این است که بار معنایی اصلی توسط دو نوکلئوتید اول در سه گانه حمل می شود و سومی چندان مهم نیست. از اینجا قانون انحطاط کد : اگر دو کدون دو نوکلئوتید اول یکسان داشته باشند و نوکلئوتید سوم آنها به یک کلاس (پورین یا پیریمیدین) تعلق داشته باشد، در این صورت همان اسید آمینه را کد می کنند.
با این حال، دو استثنا برای این قانون ایده آل وجود دارد. این کدون AUA است که نه با ایزولوسین، بلکه با متیونین و کدون UGA که یک کدون توقف است، در حالی که باید با تریپتوفان مطابقت داشته باشد. بدیهی است که انحطاط کد دارای اهمیت تطبیقی است.

تطبیق پذیری- تمام ویژگی های فوق کد ژنتیکی مشخصه همه موجودات زنده است.

کدون	کد جهانی	کدهای میتوکندریایی
کدون	کد جهانی	مهره داران	بی مهرگان	مخمر	گیاهان
U.G.A.	توقف	Trp	Trp	Trp	توقف
AUA	ایل	ملاقات کرد	ملاقات کرد	ملاقات کرد	ایل
CUA	لیو	لیو	لیو	Thr	لیو
A.G.A.	ارگ	توقف	سر	ارگ	ارگ
AGG	ارگ	توقف	سر	ارگ	ارگ

در اخیرااصل جهانی بودن کد در ارتباط با کشف رمز ایده آل میتوکندری انسان توسط برل در سال 1979 متزلزل شد که در آن قاعده انحطاط کد رعایت می شود. در کد میتوکندری، کدون UGA مطابق با تریپتوفان و AUA با متیونین است، همانطور که توسط قانون انحطاط کد لازم است.

شاید در ابتدای تکامل، همه موجودات ساده رمزی مشابه میتوکندری داشتند و سپس دچار انحرافات جزئی شدند.

غیر همپوشانی- هر یک از سه قلوهای متن ژنتیکی مستقل از یکدیگر هستند، یک نوکلئوتید تنها در یک سه گانه گنجانده شده است. در شکل تفاوت بین کدهای همپوشانی و غیر همپوشانی را نشان می دهد.
در سال 1976 DNA فاژ φX174 توالی یابی شد. دارای DNA دایره ای تک رشته ای متشکل از 5375 نوکلئوتید است. فاژ به عنوان کد کننده 9 پروتئین شناخته شده بود. برای 6 مورد از آنها، ژن هایی که یکی پس از دیگری قرار داشتند شناسایی شدند.
معلوم شد که همپوشانی وجود دارد. ژن E به طور کامل در ژن D قرار دارد. کدون شروع آن در نتیجه تغییر قاب یک نوکلئوتید ظاهر می شود.
ژن J از جایی شروع می شود که ژن D به پایان می رسد کدون شروع ژن J در نتیجه یک جابجایی دو نوکلئوتیدی با کدون توقف ژن D همپوشانی دارد. این ساختار توسط تعدادی از نوکلئوتیدها "تغییر چارچوب خواندن" نامیده می شود نه مضرب سه. تا به امروز، همپوشانی تنها برای چند فاژ نشان داده شده است.ایمنی در برابر صدا
- نسبت تعداد تعویض های محافظه کارانه به تعداد تعویض های رادیکال.
جهش های جایگزین نوکلئوتیدی که منجر به تغییر در کلاس اسید آمینه کدگذاری شده نمی شوند محافظه کار نامیده می شوند. جهش های جایگزین نوکلئوتیدی که منجر به تغییر در کلاس اسید آمینه کدگذاری شده می شوند رادیکال می گویند.
از آنجایی که اسید آمینه یکسان می تواند توسط سه قلوهای مختلف رمزگذاری شود، برخی از جایگزینی ها در سه قلوها منجر به تغییر در اسید آمینه کدگذاری شده نمی شود (به عنوان مثال، UUU -> UUC فنیل آلانین را برگ می کند). برخی از جایگزینی ها یک اسید آمینه را از همان کلاس به دیگری تغییر می دهند (غیر قطبی، قطبی، بازی، اسیدی)، جانشینی های دیگر نیز کلاس اسید آمینه را تغییر می دهند.
در هر سه گانه، 9 تعویض تکی می توان انجام داد، یعنی. سه راه برای انتخاب موقعیت برای تغییر وجود دارد (1 یا 2 یا 3)، و حرف انتخاب شده (نوکلئوتید) را می توان به 4-1=3 حرف دیگر (نوکلئوتید) تغییر داد. تعداد کل جایگزینی های نوکلئوتیدی 61 در 9 = 549 است.

با محاسبه مستقیم با استفاده از جدول کد ژنتیکی، می توانید این موارد را تأیید کنید: 23 جایگزینی نوکلئوتید منجر به ظهور کدون ها - پایان دهنده های ترجمه می شود.

پروتئین های تقریباً همه موجودات زنده تنها از 20 نوع اسید آمینه ساخته شده اند. این اسیدهای آمینه را متعارف می نامند. هر پروتئین یک زنجیره یا چندین زنجیره از اسیدهای آمینه است که در یک توالی کاملاً مشخص به هم متصل شده اند. این توالی ساختار پروتئین و در نتیجه تمام خواص بیولوژیکی آن را تعیین می کند.

با این حال، در اوایل دهه 60 قرن بیستم، داده های جدید ناسازگاری فرضیه "کد بدون کاما" را نشان داد. سپس آزمایش‌ها نشان داد که کدون‌هایی که توسط کریک بی‌معنی در نظر گرفته می‌شوند، می‌توانند سنتز پروتئین را در شرایط آزمایشگاهی تحریک کنند و تا سال 1965 معنای تمام 64 سه قلو مشخص شد. معلوم شد که برخی از کدون ها به سادگی اضافی هستند، یعنی یک سری کامل از اسیدهای آمینه توسط دو، چهار یا حتی شش سه قلو کدگذاری می شوند.

خواص

جداول مطابقت بین کدون های mRNA و اسیدهای آمینه

کد ژنتیکی مشترک برای اکثر پرو و یوکاریوت ها. جدول تمام 64 کدون و اسیدهای آمینه مربوطه را نشان می دهد. ترتیب پایه از انتهای 5 تا 3 اینچ mRNA است.

کد ژنتیکی استاندارد

1 پایه	پایه 2								3 پایه
1 پایه	U		سی		الف		جی		3 پایه
U	UUU	(Phe/F) فنیل آلانین	UCU	(Ser/S) سرین	UAU	(Tyr/Y) تیروزین	UGU	(Cys/C) سیستئین	U
	UUC	(Phe/F) فنیل آلانین	UCC		UAC	(Tyr/Y) تیروزین	UGC	(Cys/C) سیستئین	سی
	UUA	(Leu/L) لوسین	UCA		UAA	توقف ( اخر)	U.G.A.	توقف ( عقیق)	الف
	UUG		UCG		UAG	توقف ( کهربا)	UGG	(Trp/W) تریپتوفان	جی
سی	CUU		CCU	(Pro/P) پرولین	CAU	(His/H) هیستیدین	C.G.U.	(ارگ/ر) آرژنین	U
	CUC		CCC		CAC	(His/H) هیستیدین	C.G.C.		سی
	CUA		CCA		CAA	(Gln/Q) گلوتامین	C.G.A.		الف
	C.U.G.		CCG		CAG	(Gln/Q) گلوتامین	CGG		جی
الف	AUU	(Ile/I) ایزولوسین	ACU	(Thr/T) ترئونین	AAU	(اسن/ن) آسپاراژین	AGU	(Ser/S) سرین	U
	AUC		ACC		A.A.C.	(اسن/ن) آسپاراژین	A.G.C.	(Ser/S) سرین	سی
	AUA		ACA		AAA	(Lys/K) لیزین	A.G.A.	(ارگ/ر) آرژنین	الف
	آگوست	(Met/M) متیونین	A.C.G.		AAG	(Lys/K) لیزین	AGG	(ارگ/ر) آرژنین	جی
جی	GUU	(Val/V) والین	G.C.U.	(علا/ا) آلانین	GAU	(Asp/D) آسپارتیک اسید	GGU	(Gly/G) گلیسین	U
	GUC		شورای همکاری خلیج فارس		GAC	(Asp/D) آسپارتیک اسید	GGC		سی
	GUA		G.C.A.		GAA	(Glu/E) اسید گلوتامیک	GGA		الف
	G.U.G.		GCG		GAG	(Glu/E) اسید گلوتامیک	GGG		جی

کدون AUG متیونین را کد می کند و همچنین محل شروع ترجمه است: اولین کدون AUG در ناحیه کد کننده mRNA به عنوان آغاز سنتز پروتئین عمل می کند. جدول معکوس (کدون های هر اسید آمینه و همچنین کدون های توقف نشان داده شده است)

علا/ع	GCU، GCC، GCA، GCG	Leu/L	UUA، UUG، CUU، CUC، CUA، CUG
ارگ/ر	CGU، CGC، CGA، CGG، AGA، AGG	Lys/K	AAA، AAG
اسن/ن	AAU، AAC	Met/M	آگوست
Asp/D	GAU، GAC	Phe/F	UUU، UUC
Cys/C	UGU، UGC	Pro/P	CCU، CCC، CCA، CCG
Gln/Q	CAA، CAG	Ser/S	UCU، UCC، UCA، UCG، AGU، AGC
Glu/E	GAA، GAG	Thr/T	ACU، ACC، ACA، ACG
گلی/جی	GGU، GGC، GGA، GGG	Trp/W	UGG
او/ح	CAU، CAC	Tyr/Y	UAU، UAC
Ile/I	AUU، AUC، AUA	Val/V	GUU، GUC، GUA، GUG
شروع کنید	آگوست	توقف	UAG، UGA، UAA

تغییرات در کد ژنتیکی استاندارد

اولین نمونه از انحراف از کد ژنتیکی استاندارد در سال 1979 در طی مطالعه ای بر روی ژن های میتوکندری انسانی کشف شد. از آن زمان، چندین نوع مشابه پیدا شده است، از جمله انواع کدهای میتوکندری جایگزین، به عنوان مثال، خواندن کدون توقف UGA به عنوان کدون مشخص کننده تریپتوفان در مایکوپلاسماها. در باکتری ها و باستانی ها، HG و UG اغلب به عنوان کدون های شروع استفاده می شوند. در برخی موارد، ژن‌ها شروع به کدگذاری پروتئینی در کدون شروع می‌کنند که با کدون‌هایی که معمولاً توسط گونه استفاده می‌شود متفاوت است.

در برخی از پروتئین ها، اسیدهای آمینه غیر استاندارد، مانند سلنوسیستئین و پیرولیزین، بسته به توالی موجود در mRNA توسط ریبوزوم که کدون توقف را می خواند، وارد می شود. سلنوسیستئین در حال حاضر بیست و یکمین و پیرولیزین بیست و دومین اسید آمینه تشکیل دهنده پروتئین ها در نظر گرفته می شود.

با وجود این استثنائات، همه موجودات زنده دارای کد ژنتیکی هستند ویژگی های مشترککدون ها از سه نوکلئوتید تشکیل شده اند که دو کدون اول تعیین کننده هستند توسط tRNA و ریبوزوم ها به یک توالی اسید آمینه تبدیل می شوند.

انحراف از کد ژنتیکی استاندارد

مثال	کدون	معنای عادی	چنین می خواند:
برخی از انواع مخمر کاندیدا	C.U.G.	لوسین	سرین
میتوکندری، به ویژه در ساکارومایسس سرویزیه	CU (U، C، A، G)	لوسین	سرین
میتوکندری گیاهان عالی	CGG	آرژنین	تریپتوفان
میتوکندری (در همه موجودات مورد مطالعه بدون استثنا)	U.G.A.	توقف کنید	تریپتوفان
ژنوم هسته ای مژه داران Euplotes	U.G.A.	توقف کنید	سیستئین یا سلنوسیستئین
میتوکندری پستانداران، مگس سرکه، S. cerevisiaeو بسیاری از تک یاخته ها	AUA	ایزولوسین	متیونین = شروع
پروکاریوت ها	G.U.G.	والین	شروع کنید
یوکاریوت ها (نادر)	C.U.G.	لوسین	شروع کنید
یوکاریوت ها (نادر)	G.U.G.	والین	شروع کنید
پروکاریوت ها (نادر)	UUG	لوسین	شروع کنید
یوکاریوت ها (نادر)	A.C.G.	ترئونین	شروع کنید
میتوکندری پستانداران	AGC، AGU	سرین	توقف کنید
میتوکندری مگس سرکه	A.G.A.	آرژنین	توقف کنید
میتوکندری پستانداران	AG (A, G)	آرژنین	توقف کنید

تکامل

اعتقاد بر این است که کد سه گانه در اوایل تکامل زندگی توسعه یافته است. اما وجود تفاوت در برخی از موجودات که در مراحل مختلف تکامل ظاهر شده اند نشان می دهد که او همیشه اینگونه نبوده است.

طبق برخی مدل‌ها، کد ابتدا به شکل اولیه وجود داشت، زمانی که تعداد کمی از کدون‌ها تعداد نسبتاً کمی از اسیدهای آمینه را تعیین کردند. معانی کدون دقیق تر و اسیدهای آمینه بیشتری را می توان بعداً معرفی کرد. در ابتدا، تنها دو پایه اول از سه پایه را می‌توان برای تشخیص استفاده کرد [که به ساختار tRNA بستگی دارد.

- لوین بی.ژن ها م.: 1987. ص 62.

همچنین ببینید

یادداشت ها

سانگر اف (1952). "آرایش آمینو اسیدها در پروتئین ها." Adv. پروتئین شیمیایی. 7 : 1-67. PMID.
ایچاس ام.کد بیولوژیکی - م.: میر، 1350.
Watson J. D., Crick F. H. (آوریل 1953). ساختار مولکولی اسیدهای نوکلئیک. ساختاری برای اسید نوکلئیک دئوکسی ریبوز. طبیعت. 171 : 737-738. PMID. مرجع)
Watson J. D., Crick F. H. (مه 1953). پیامدهای ژنتیکی ساختار اسید دئوکسی ریبونوکلئیک. طبیعت. 171 : 964-967. PMID. از پارامتر |month= منسوخ شده استفاده می کند (راهنما)
Crick F. H. (آوریل 1966). "کد ژنتیکی - دیروز، امروز و فردا." کولد اسپرینگ هارب. علائم مقدار. Biol.: 1-9. PMID. از پارامتر |month= منسوخ شده استفاده می کند (راهنما)
Gamow G. (فوریه 1954). "رابطه احتمالی بین دئوکسی ریبونوکلئیک اسید و ساختارهای پروتئین." طبیعت. 173 : 318. DOI:10.1038/173318a0. PMID. از پارامتر |month= منسوخ شده استفاده می کند (راهنما)
Gamow G., Rich A., Ycas M. (1956). مشکل انتقال اطلاعات از اسیدهای نوکلئیک به پروتئین ها. Adv. Bio.l Med. فیزیک. 4 : 23-68. PMID.
Gamow G, Ycas M. (1955). "همبستگی آماری ترکیب پروتئین و ریبونوکلئیک اسید". Proc. Natl. آکادمی علمی ایالات متحده آمریکا. 41 : 1011-1019. PMID.
Crick F. H.، Griffith J. S.، Orgel L. E. (1957).