Генетски код: опис, карактеристике, историја истраживања

Сваки живи организам има посебан скуп протеина. Одређена једињења нуклеотида и њихова секвенца у ДНА молецуле формирају генетски код. Она преноси информације о структури протеина. У генетици је усвојен одређени концепт. Према њој, један ензим (полипептид) одговара једном гену. Треба рећи да су истраживања о нуклеинским киселинама и протеинима спроведена током прилично дугог периода. Даље у чланку ћемо детаљније размотрити генетски код и његове особине. Такође ће бити дата кратка хронологија истраживања.

Терминологија

Генетски код је метода за кодирање секвенце амино киселинских протеина који укључују нуклеотидну секвенцу. Овај метод формирања информација је карактеристичан за све живе организме. Протеини су природне органске супстанце високе молекуларне тежине. Ова једињења су такође присутна у живим организмима. Састоје се од 20 врста аминокиселина, које се називају канонске. Аминокиселине су распоређене у ланцу и повезане у строго дефинисаној секвенци. Дефинише протеинска структура и његова биолошка својства. У протеину постоји и неколико ланаца аминокиселина.

ДНК и РНК

Деоксирибонуклеинска киселина је макромолекула. Она је одговорна за пренос, чување и имплементацију насљедних информација. ДНК користи четири азотне базе. Они укључују аденин, гванин, цитозин, тимин. РНА се састоји од истих нуклеотида, поред тога, који садржи тимин. Уместо тога, постоји нуклеотид који садржи урацил (У). РНК и ДНК молекуле су нуклеотидни ланци. Због ове структуре формирају се секвенце - "генетска абецеда".

Имплементација информација

Синтеза протеина, који је кодиран геном, остварује се комбиновањем мРНА на ДНК шаблону (транскрипција). Такође, пренос генетског кода у аминокиселинску секвенцу. То јест, постоји синтеза полипептидног ланца на мРНА. За шифровање свих аминокиселина и сигнала крај протеинске секвенце је довољно 3 нуклеотида. Овај ланац се назива триплет.

Историја истраживања

Проучавање протеина и нуклеинске киселине дуго. Средином 20. века коначно су се појавиле прве идеје о природи генетског кода. Године 1953. пронађено је да су неки протеини састављени од аминокиселинских секвенци. Истина, они још нису могли да утврде њихов тачан број, и било је бројних спорова по овом питању. Године 1953. објављена су два рада аутора Ватсона и Црицка. Прва је декларисала секундарну структуру ДНК, друга је говорила о њеном прихватљивом копирању користећи синтезу матрице. Поред тога, нагласак је стављен на чињеницу да је специфична секвенца база код који носи насљедне информације. Амерички и совјетски физичар Георги Гамов дозволио је хипотезу кодирања и пронашао метод за његову верификацију. Године 1954. објављен је његов рад, током којег је изнио приједлог за успостављање подударности између бочних аминокиселинских ланаца и "рупа" које имају ромбоидни облик и користе га као механизам кодирања. Онда су га звали ромбични. Објашњавајући свој рад, Гамов је признао да генетски код може бити триплет. Физика рада је била једна од првих међу онима који су сматрани блиским истини.

Класификација

Након неколико година предложени су различити модели генетских кодова, који представљају два типа: преклапање и не-преклапање. Основа првог је улазак једног нуклеотида у неколико кодона. Њему припада триангуларни, секвенцијални и главни мањи генетски код. Други модел обухвата два типа. Непреклапање је комбинационо и "код без зареза". Прва варијанта се заснива на кодирању аминокиселина триплета нуклеотида, а главна ствар је њен састав. Према "коду без зареза", одређене тројке одговарају аминокиселинама, а остале не. У овом случају, веровало се да ако би се било који значајан тројка секвенцијално распоредио, други који су били у другачијем оквиру читања били би непотребни. Научници су вјеровали да постоји могућност одабира нуклеотидне секвенце која ће задовољити ове захтјеве, те да постоји точно 20 тројки. Иако је Гамов и други доводили у питање такав модел, сматрало се да је најисправнији за наредних пет година. На почетку друге половине 20. века појавили су се нови подаци који су открили неке недостатке у "коду без зареза". Утврђено је да су кодони способни да изазову синтезу протеина ин витро. До 1965. године, схваћен је принцип свих 64 тројке. Као резултат тога, откривена је редундантност неких кодона. Другим речима, аминокиселинска секвенца је кодирана са неколико тројки.

Дистинцтиве феатурес

Својства генетског кода укључују:

1. Триплет. Секвенца од три нуклеотида је значајна јединица кода.
2. Континуитет. Тројке немају знакове интерпункције постоји стално читање информација.
3. Оверлаппинг. Нуклеотид је део само једног триплета. Код неких гена вируса, бактерија и митохондрија, кодирано је неколико протеина, и долази до читања помака оквира.
4. Унамбигуити. Специфични кодон одговара не више од једне амино киселине. Истина, Еуплотесцрассус УГА може да кодира цистеин и силеноцистеин.
5. Дегенераци Специфична амино киселина одговара неколико кодона.
6. Разноврсност. Генетски код функционише по истом принципу у организмима различите сложености. То је суштина генетског инжењеринга. Међутим, постоје изузеци.
7. Имунитет на буку. Мутацијске нуклеотидне супституције су конзервативне и радикалне. Први не доводи до промене класе кодиране аминокиселине. Радикалне мутације мењају класу кодиране аминокиселине.

Варијације

По први пут, одступање генетског кода од стандардног откривено је 1979. године док је проучавао митохондријске гене у људском телу. Даље, идентификоване су више сличних варијанти, укључујући мноштво алтернативних митохондријалних кодова. То укључује декодирање ЦАА стоп кодона, који се користи као дефиниција триптофана у микоплазми. ГУГ и ЦЦГ у архејама и бактеријама се често користе као почетне варијанте. Понекад гени кодирају протеин из стартног кодона који се разликује од стандарда који користи ова врста. Поред тога, у неким протеинима, селеноцистеин и пиролизин, који су нестандардне аминокиселине, убацују рибозом. Она чита стоп кодон. Зависи од секвенци које се налазе у мРНА. Тренутно се селеноцистеин сматра 21., пиролизаном - 22. аминокиселином присутном у саставу протеина.

Заједничке карактеристике генетског кода

Међутим, сви изузеци су ретки. У живим организмима, углавном генетски код има низ заједничких особина. Они укључују састав кодона, који укључује три нуклеотида (прва два припадају одлучујућем), трансфер тона тРНА и рибосома у аминокиселинској секвенци.