सार्वत्रिक अनुवांशिक कोड. अनुवांशिक कोड: वर्णन, वैशिष्ट्ये, संशोधनाचा इतिहास

आनुवंशिक कोड, DNA रेणूंमध्ये (काही विषाणूंमध्ये - RNA) मधील न्यूक्लियोटाइड बेसच्या अनुक्रमाच्या स्वरूपात अनुवांशिक माहिती रेकॉर्ड करण्याची एक प्रणाली, जी प्रथिने (पॉलीपेप्टाइड) रेणूंमध्ये प्राथमिक रचना (अमीनो ऍसिड अवशेषांचे स्थान) निर्धारित करते. समस्या अनुवांशिक कोडडीएनए (अमेरिकन सूक्ष्मजीवशास्त्रज्ञ ओ. एव्हरी, के. मॅक्लिओड, एम. मॅककार्थी, 1944) ची अनुवांशिक भूमिका सिद्ध केल्यानंतर आणि त्याची रचना (जे. वॉटसन, एफ. क्रिक, 1953) उलगडून दाखविल्यानंतर, जीन्स संरचना निर्धारित करतात आणि एन्झाईम्सची कार्ये (जे. बीडल आणि ई. टॅटेम, 1941 द्वारे "एक जनुक - एक एंझाइम" चे तत्त्व) आणि प्रथिनांच्या स्थानिक रचना आणि क्रियाकलापांचे त्याच्या प्राथमिक संरचनेवर अवलंबून असते (एफ. सेंगर, 1955). प्रश्न असा आहे की 4 बेसचे संयोजन कसे न्यूक्लिक ऍसिडस्पॉलीपेप्टाइड्समधील 20 सामान्य अमीनो ऍसिडच्या अवशेषांचे बदल निश्चित करा, जी. गॅमो यांनी 1954 मध्ये प्रथम सांगितले.

एका प्रयोगाच्या आधारे ज्यामध्ये त्यांनी T4 बॅक्टेरियोफेजच्या जनुकांपैकी एकामध्ये न्यूक्लियोटाइड्सच्या जोडीच्या अंतर्भूत आणि हटवण्याच्या परस्परसंवादाचा अभ्यास केला, एफ. क्रिक आणि इतर शास्त्रज्ञांनी 1961 मध्ये निर्धारित केले. सामान्य गुणधर्मअनुवांशिक कोड: ट्रिपलेट, म्हणजे पॉलीपेप्टाइड साखळीतील प्रत्येक अमिनो आम्ल अवशेष जनुकाच्या डीएनएमधील तीन बेस (ट्रिपलेट किंवा कोडोन) च्या संचाशी संबंधित आहे; जीनमधील कोडॉनचे वाचन एका निश्चित बिंदूपासून, एका दिशेने आणि "स्वल्पविरामांशिवाय" होते, म्हणजेच, कोडन एकमेकांपासून कोणत्याही चिन्हांनी वेगळे केले जात नाहीत; अध:पतन, किंवा रिडंडंसी - समान अमीनो ऍसिडचे अवशेष अनेक कोडन (समानार्थी कोडन) द्वारे एन्कोड केले जाऊ शकतात. लेखकांनी असे गृहीत धरले की कोडन ओव्हरलॅप होत नाहीत (प्रत्येक बेस फक्त एका कोडॉनचा आहे). सिंथेटिक मेसेंजर RNA (mRNA) च्या नियंत्रणाखाली सेल-फ्री प्रोटीन संश्लेषण प्रणाली वापरून तिप्पटांच्या कोडिंग क्षमतेचा थेट अभ्यास चालू ठेवण्यात आला. 1965 पर्यंत, एस. ओचोआ, एम. निरेनबर्ग आणि एच. जी. कोराना यांच्या कार्यात अनुवांशिक कोड पूर्णपणे उलगडला गेला. जनुकीय संहितेचे रहस्य उलगडणे ही 20 व्या शतकातील जीवशास्त्रातील एक उल्लेखनीय कामगिरी होती.

सेलमध्ये अनुवांशिक कोडची अंमलबजावणी दोन मॅट्रिक्स प्रक्रियेदरम्यान होते - ट्रान्सक्रिप्शन आणि भाषांतर. जनुक आणि प्रथिने यांच्यातील मध्यस्थ mRNA आहे, जो DNA स्ट्रँडपैकी एकावर प्रतिलेखन करताना तयार होतो. या प्रकरणात, डीएनए बेसचा क्रम, जो प्रथिनांच्या प्राथमिक संरचनेबद्दल माहिती देतो, एमआरएनए बेसच्या क्रमाने "पुन्हा लिहिलेला" आहे. नंतर, राइबोसोम्सवरील भाषांतरादरम्यान, mRNA चा न्यूक्लियोटाइड क्रम हस्तांतरण RNAs (tRNAs) द्वारे वाचला जातो. नंतरचा एक स्वीकारकर्ता अंत असतो, ज्यामध्ये अमिनो आम्ल अवशेष जोडलेले असतात, आणि ॲडॉप्टर एंड, किंवा अँटीकोडॉन ट्रिपलेट, जे संबंधित mRNA कोडोन ओळखतात. कोडोन आणि अँटी-कोडॉनचा परस्परसंवाद पूरक आधार जोडणीच्या आधारावर होतो: ॲडेनाइन (ए) - युरासिल (यू), ग्वानिन (जी) - सायटोसिन (सी); या प्रकरणात, mRNA चा मूळ क्रम संश्लेषित प्रोटीनच्या अमीनो ऍसिड अनुक्रमात अनुवादित केला जातो. भिन्न जीव समान अमीनो आम्लासाठी भिन्न वारंवारता असलेले भिन्न समानार्थी कोडन वापरतात. पॉलीपेप्टाइड चेन एन्कोडिंग mRNA चे वाचन अमीनो ऍसिड मेथिओनाइनशी संबंधित AUG कोडोनसह सुरू होते (सुरू होते). कमी सामान्यतः, प्रोकेरिओट्समध्ये, इनिशिएशन कोडन GUG (व्हॅलाइन), UUG (ल्युसीन), AUU (आयसोल्युसीन), आणि युकेरियोट्समध्ये - UUG (leucine), AUA (isoleucine), ACG (threonine), CUG (leucine) असतात. हे भाषांतरादरम्यान वाचनाची तथाकथित फ्रेम, किंवा टप्पा सेट करते, म्हणजे, नंतर mRNA चा संपूर्ण न्यूक्लियोटाइड क्रम tRNA च्या तिप्पट द्वारे तिप्पट वाचला जातो जोपर्यंत तीन टर्मिनेटर कोडन, ज्याला स्टॉप कोडन म्हणतात, समोर येत नाही. mRNA: UAA, UAG, UGA (टेबल). या त्रिगुणांचे वाचन केल्याने पॉलीपेप्टाइड साखळीचे संश्लेषण पूर्ण होते.

AUG आणि stop codons अनुक्रमे पॉलीपेप्टाइड्स एन्कोडिंग mRNA क्षेत्राच्या सुरूवातीस आणि शेवटी दिसतात.

अनुवांशिक कोड अर्ध-सार्वभौमिक आहे. याचा अर्थ ऑब्जेक्ट्समधील काही कोडॉन्सच्या अर्थामध्ये किंचित फरक आहेत आणि हे प्रामुख्याने टर्मिनेटर कोडनवर लागू होते, जे महत्त्वपूर्ण असू शकतात; उदाहरणार्थ, काही युकेरियोट्स आणि मायकोप्लाझमाच्या मायटोकॉन्ड्रियामध्ये, UGA ट्रिप्टोफॅन एन्कोड करते. याव्यतिरिक्त, बॅक्टेरिया आणि युकेरियोट्सच्या काही mRNA मध्ये, UGA एक असामान्य अमीनो ऍसिड एन्कोड करते - सेलेनोसिस्टीन आणि यूएजी आर्किबॅक्टेरियापैकी एकामध्ये - पायरोलिसिन.

असा एक दृष्टिकोन आहे ज्यानुसार अनुवांशिक कोड योगायोगाने उद्भवला (“गोठविलेल्या संधी” गृहीतक). ते विकसित होण्याची शक्यता जास्त आहे. या गृहितकाला कोडच्या एका सोप्या आणि वरवर पाहता, अधिक प्राचीन आवृत्तीच्या अस्तित्वाद्वारे समर्थित आहे, जे माइटोकॉन्ड्रियामध्ये "तीन पैकी दोन" नियमानुसार वाचले जाते, जेव्हा अमीनो ऍसिड तीनपैकी फक्त दोन बेसद्वारे निर्धारित केले जाते. तिहेरी मध्ये.

लिट.: क्रिक एफ. एन. ए. ओ. प्रथिनांसाठी अनुवांशिक कोडचे सामान्य स्वरूप // निसर्ग. 1961. खंड. १९२; अनुवांशिक कोड. एनवाय., 1966; Ichas M. जैविक कोड. एम., 1971; Inge-Vechtomov S.G. अनुवांशिक कोड कसा वाचला जातो: नियम आणि अपवाद // आधुनिक नैसर्गिक विज्ञान. एम., 2000. टी. 8; रॅटनर व्ही. ए. अनुवांशिक कोड एक प्रणाली म्हणून // सोरोस शैक्षणिक जर्नल. 2000. टी. 6. क्रमांक 3.

एस. जी. इंगे-वेचटोमोव्ह.

ते साखळ्यांमध्ये रांगेत उभे असतात आणि अशा प्रकारे अनुवांशिक अक्षरांचे अनुक्रम तयार करतात.

अनुवांशिक कोड

जवळजवळ सर्व सजीवांची प्रथिने केवळ 20 प्रकारच्या अमीनो ऍसिडपासून तयार केली जातात. या अमिनो आम्लांना कॅनोनिकल म्हणतात. प्रत्येक प्रथिने ही एक साखळी किंवा अमीनो ऍसिडच्या अनेक साखळ्या असतात ज्या काटेकोरपणे परिभाषित क्रमाने जोडलेल्या असतात. हा क्रम प्रथिनांची रचना ठरवतो आणि म्हणून त्याचे सर्व जैविक गुणधर्म.

सी

CUU (Leu/L)Leucin
CUC (Leu/L)Leucine
CUA (Leu/L)Leucine
CUG (Leu/L)Leucin

काही प्रथिनांमध्ये, सेलेनोसिस्टीन आणि पायरोलिसिन सारखी नॉनस्टँडर्ड अमीनो ऍसिडस्, mRNA मधील अनुक्रमांवर अवलंबून, स्टॉप कोडॉन वाचून राइबोसोमद्वारे घातली जातात. सेलेनोसिस्टीन हे आता 21वे आणि पायरोलिसिन हे 22वे, प्रथिने बनवणारे अमीनो ऍसिड मानले जाते.

हे अपवाद असूनही, सर्व सजीवांमध्ये सामान्य अनुवांशिक कोड असतात: कोडनमध्ये तीन न्यूक्लियोटाइड असतात, जेथे पहिले दोन निर्णायक असतात tRNA आणि राइबोसोम्स द्वारे एमिनो ऍसिड अनुक्रमात अनुवादित केले जातात;

मानक अनुवांशिक कोड पासून विचलन.

उदाहरण	कोडोन	सामान्य अर्थ	असे वाचतो:
यीस्टचे काही प्रकार कॅन्डिडा	C.U.G.	ल्युसीन	सेरीन
माइटोकॉन्ड्रिया, विशेषतः मध्ये Saccharomyces cerevisiae	CU(U, C, A, G)	ल्युसीन	सेरीन
उच्च वनस्पतींचे माइटोकॉन्ड्रिया	CGG	आर्जिनिन	ट्रिप्टोफॅन
माइटोकॉन्ड्रिया (अपवाद न करता सर्व अभ्यासलेल्या जीवांमध्ये)	U.G.A.	थांबा	ट्रिप्टोफॅन
सस्तन प्राण्यांमधील माइटोकॉन्ड्रिया, ड्रोसोफिला, S. cerevisiaeआणि अनेक प्रोटोझोआ	AUA	आयसोल्युसीन	मेथिओनिन = प्रारंभ करा
Prokaryotes	G.U.G.	व्हॅलिन	सुरू करा
युकेरियोट्स (दुर्मिळ)	C.U.G.	ल्युसीन	सुरू करा
युकेरियोट्स (दुर्मिळ)	G.U.G.	व्हॅलिन	सुरू करा
प्रोकेरियोट्स (दुर्मिळ)	UUG	ल्युसीन	सुरू करा
युकेरियोट्स (दुर्मिळ)	A.C.G.	थ्रोनिन	सुरू करा
सस्तन प्राणी माइटोकॉन्ड्रिया	AGC, AGU	सेरीन	थांबा
ड्रोसोफिला माइटोकॉन्ड्रिया	ए.जी.ए.	आर्जिनिन	थांबा
सस्तन प्राणी माइटोकॉन्ड्रिया	AG(A, G)	आर्जिनिन	थांबा

अनुवांशिक कोडबद्दलच्या कल्पनांचा इतिहास

तथापि, 20 व्या शतकाच्या 60 च्या दशकाच्या सुरुवातीस, नवीन डेटाने "स्वल्पविरामांशिवाय कोड" गृहीतकेची विसंगती प्रकट केली. नंतर प्रयोगांवरून असे दिसून आले की क्रिकने निरर्थक मानलेले कोडन, विट्रोमध्ये प्रथिने संश्लेषणास उत्तेजन देऊ शकतात आणि 1965 पर्यंत सर्व 64 त्रिगुणांचा अर्थ स्थापित झाला. असे दिसून आले की काही कोडन फक्त अनावश्यक असतात, म्हणजेच अमीनो ऍसिडची संपूर्ण मालिका दोन, चार किंवा सहा ट्रिपलेटद्वारे एन्कोड केलेली असते.

हे देखील पहा

नोट्स

अनुवांशिक कोड एका कोडोनद्वारे दोन अमीनो ऍसिडच्या लक्ष्यित अंतर्भूततेस समर्थन देतो. तुरानोव एए, लोबानोव एव्ही, फोमेंको डीई, मॉरिसन एचजी, सोगिन एमएल, क्लोबुचर एलए, हॅटफिल्ड डीएल, ग्लॅडिशेव्ह व्हीएन. विज्ञान. 2009 जानेवारी 9;323(5911):259-61.
AUG कोडॉन मेथिओनाइन एन्कोड करतो, परंतु त्याच वेळी स्टार्ट कोडॉन म्हणून काम करतो - भाषांतर सामान्यतः mRNA च्या पहिल्या AUG कोडॉनने सुरू होते.
NCBI: "द जेनेटिक कोड्स", आंद्रेज (अंजय) एलझानोव्स्की आणि जिम ऑस्टेल यांनी संकलित केले
ज्यूक्स टीएच, ओसावा एस, माइटोकॉन्ड्रिया आणि क्लोरोप्लास्टमधील अनुवांशिक कोड., अनुभव. 1990 डिसेंबर 1;46(11-12):1117-26.
Osawa S, Jukes TH, Watanabe K, Muto A (मार्च 1992). "अनुवांशिक कोडच्या उत्क्रांतीचा अलीकडील पुरावा." मायक्रोबायोल. रेव्ह. 56 (१): २२९–६४. PMID 1579111.
संगर एफ. (1952). "प्रथिनांमध्ये अमीनो ऍसिडची व्यवस्था." ॲड प्रोटीन केम. 7 : 1-67. PMID 14933251.
एम. इचासजैविक कोड. - जग, 1971.
वॉटसन जेडी, क्रिक एफएच. (एप्रिल १९५३). न्यूक्लिक ॲसिडची आण्विक रचना; डीऑक्सीरिबोज न्यूक्लिक ॲसिडची रचना." निसर्ग 171 : ७३७-७३८. PMID 13054692.
वॉटसन जेडी, क्रिक एफएच. (मे १९५३). "डीऑक्सीरिबोन्यूक्लिक ॲसिडच्या संरचनेचे अनुवांशिक परिणाम." निसर्ग 171 : ९६४-९६७. PMID 13063483.
क्रिक एफएच. (एप्रिल १९६६). "अनुवांशिक कोड - काल, आज आणि उद्या." कोल्ड स्प्रिंग हार्ब सिंप क्वांट बायोल.: 1-9. PMID 5237190.
G. GAMOW (फेब्रुवारी 1954). "डीऑक्सीरिबोन्यूक्लिक ॲसिड आणि प्रोटीन स्ट्रक्चर्समधील संभाव्य संबंध." निसर्ग 173 : 318. DOI:10.1038/173318a0. PMID 13882203.
GAMOW G, RICH A, YCAS M. (1956). "न्यूक्लिक ॲसिडपासून प्रथिनांमध्ये माहिती हस्तांतरणाची समस्या." ॲड बायोल मेड फिज. 4 : 23-68. PMID 13354508.
Gamow G, Ycas M. (1955). "प्रोटीन आणि रिबोन्यूक्लिक ॲसिड रचना यांचा सांख्यिकीय परस्परसंबंध. " Proc Natl Acad Sci U S A. 41 : 1011-1019. PMID 16589789.
Crick FH, Griffith JS, Orgel LE. (1957). "कॉमाशिवाय कोड. " Proc Natl Acad Sci U S A. 43 : ४१६-४२१. PMID 16590032.
हेस बी. (1998). "अनुवांशिक संहितेचा शोध." (पीडीएफ पुनर्मुद्रण). अमेरिकन शास्त्रज्ञ 86 : 8-14.

साहित्य

अझीमोव्ह ए. अनुवांशिक कोड. उत्क्रांतीच्या सिद्धांतापासून ते डीएनए उलगडण्यापर्यंत. - M.: Tsentrpoligraf, 2006. - 208 pp. - ISBN 5-9524-2230-6.
रॅटनर व्ही. ए. अनुवांशिक कोड एक प्रणाली म्हणून - सोरोस शैक्षणिक जर्नल, 2000, 6, क्रमांक 3, पृ. 17-22.
Crick FH, Barnett L, Brenner S, Watts-Tobin RJ. प्रथिनांसाठी अनुवांशिक कोडचे सामान्य स्वरूप - निसर्ग, 1961 (192), pp. १२२७-३२

दुवे

अनुवांशिक कोड- ग्रेट सोव्हिएत एनसायक्लोपीडिया मधील लेख

विकिमीडिया फाउंडेशन.

2010.

अनुवांशिक कोड ही न्यूक्लिक ॲसिड रेणूंमध्ये आनुवंशिक माहिती रेकॉर्ड करण्याची एक प्रणाली आहे, जी डीएनए किंवा आरएनएमधील न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमांच्या विशिष्ट बदलावर आधारित आहे, प्रथिनातील अमीनो ऍसिडशी संबंधित कोडन तयार करते.

अनुवांशिक कोडचे गुणधर्म.

अनुवांशिक कोडमध्ये अनेक गुणधर्म आहेत.

त्रिगुणता.

अध:पतन किंवा अतिरेक.

अस्पष्टता.

ध्रुवीयता.

नॉन-ओव्हरलॅपिंग.

कॉम्पॅक्टनेस.

अष्टपैलुत्व. हे नोंद घ्यावे की काही लेखक संबंधित कोडच्या इतर गुणधर्मांचा देखील प्रस्ताव देतातरासायनिक वैशिष्ट्ये

न्यूक्लियोटाइड्सच्या कोडमध्ये किंवा शरीरातील प्रथिनांमध्ये वैयक्तिक अमीनो ऍसिडच्या वारंवारतेसह समाविष्ट आहे. तथापि, हे गुणधर्म वर सूचीबद्ध केलेल्यांपैकी आहेत, म्हणून आम्ही त्यांचा तेथे विचार करू. ए. त्रिगुणता. अनुवांशिक कोड, अनेक गोष्टींप्रमाणे, क्लिष्ट आहेसंघटित प्रणाली सर्वात लहान संरचनात्मक आणि सर्वात लहान कार्यात्मक एकक आहे. ट्रिपलेट हे अनुवांशिक कोडचे सर्वात लहान संरचनात्मक एकक आहे. त्यात तीन न्यूक्लियोटाइड्स असतात. कोडोन हे अनुवांशिक कोडचे सर्वात लहान कार्यात्मक एकक आहे. सामान्यतः, mRNA च्या तिप्पटांना कोडोन म्हणतात. अनुवांशिक कोडमध्ये, कोडॉन अनेक कार्ये करते. प्रथम, त्याचे मुख्य कार्य हे आहे की ते एकल अमीनो ऍसिड एन्कोड करते. दुसरे म्हणजे, कोडॉन एमिनो ऍसिडसाठी कोड असू शकत नाही, परंतु, या प्रकरणात, ते दुसरे कार्य करते (खाली पहा). व्याख्येवरून पाहिले जाऊ शकते, तिहेरी ही एक संकल्पना आहे जी वैशिष्ट्यीकृत करते प्राथमिकस्ट्रक्चरल युनिट अनुवांशिक कोड (तीन न्यूक्लियोटाइड्स). कोडोन - वैशिष्ट्यपूर्णप्राथमिक सिमेंटिक युनिट

जीनोम - तीन न्यूक्लियोटाइड्स पॉलीपेप्टाइड साखळीला एका अमीनो ऍसिडचे संलग्नक निर्धारित करतात.

टेबलमध्ये सादर केलेल्या 64 न्यूक्लियोटाइड संयोजनांमध्ये दोन वैशिष्ट्ये आहेत. प्रथमतः, 64 ट्रिपलेट प्रकारांपैकी, फक्त 61 कोडॉन आहेत आणि कोणत्याही अमीनो ऍसिडला एन्कोड करतात, त्यांना म्हणतात. संवेदना कोडन. तीन तिप्पट एन्कोड करत नाहीत

amino ऍसिडस् a हे स्टॉप सिग्नल आहेत जे भाषांतराचा शेवट दर्शवतात. असे तीन त्रिगुण आहेत - UAA, UAG, UGA, त्यांना "अर्थहीन" (नॉनसेन्स कोडन) असेही म्हणतात. एका उत्परिवर्तनाचा परिणाम म्हणून, जे एका न्यूक्लियोटाइडच्या ट्रिपलेटमध्ये दुसऱ्यासह बदलण्याशी संबंधित आहे, अर्थहीन कोडोन सेन्स कोडॉनमधून उद्भवू शकतो. या प्रकारचे उत्परिवर्तन म्हणतात निरर्थक उत्परिवर्तन. जर असा स्टॉप सिग्नल जीनच्या आत तयार झाला असेल (त्याच्या माहितीच्या भागामध्ये), तर या ठिकाणी प्रथिने संश्लेषणादरम्यान प्रक्रियेत सतत व्यत्यय येईल - प्रथिनेचा फक्त पहिला (स्टॉप सिग्नलपूर्वी) भाग संश्लेषित केला जाईल. या पॅथॉलॉजी असलेल्या व्यक्तीला प्रथिनांची कमतरता जाणवेल आणि या कमतरतेशी संबंधित लक्षणे अनुभवतील. उदाहरणार्थ, हिमोग्लोबिन बीटा चेन एन्कोडिंग जनुकामध्ये या प्रकारचे उत्परिवर्तन ओळखले गेले. एक लहान निष्क्रिय हिमोग्लोबिन साखळी संश्लेषित केली जाते, जी त्वरीत नष्ट होते. परिणामी, बीटा साखळी नसलेला हिमोग्लोबिन रेणू तयार होतो. हे स्पष्ट आहे की अशा रेणूने आपली कर्तव्ये पूर्णपणे पूर्ण करण्याची शक्यता नाही. एक गंभीर रोग उद्भवतो जो हेमोलाइटिक ॲनिमिया म्हणून विकसित होतो (बीटा-शून्य थॅलेसेमिया, ग्रीक शब्द "थॅलस" पासून - भूमध्य समुद्र, जिथे हा रोग प्रथम सापडला होता).

स्टॉप कोडनच्या क्रियेची यंत्रणा सेन्स कोडनच्या क्रियेच्या यंत्रणेपेक्षा वेगळी असते. अमीनो ऍसिड एन्कोडिंग करणाऱ्या सर्व कोडनसाठी, संबंधित टीआरएनए आढळले या वस्तुस्थितीवरून हे घडते. निरर्थक कोडनसाठी कोणतेही टीआरएनए आढळले नाहीत. परिणामी, टीआरएनए प्रथिने संश्लेषण थांबवण्याच्या प्रक्रियेत भाग घेत नाही.

कोडोनAUG (बॅक्टेरियामध्ये कधीकधी GUG) केवळ अमिनो ॲसिड मेथिओनाइन आणि व्हॅलाइन एन्कोड करत नाहीत तरप्रसारण आरंभकर्ता .

b अध:पतन किंवा अतिरेक.

64 पैकी 61 तिप्पट 20 एमिनो ऍसिड एन्कोड करतात. एमिनो ऍसिडच्या संख्येपेक्षा तिप्पट संख्येच्या तीन पटीने जास्त हे सूचित करते की माहितीच्या हस्तांतरणासाठी दोन कोडिंग पर्याय वापरले जाऊ शकतात. प्रथम, सर्व 64 कोडन 20 एमिनो ऍसिडच्या एन्कोडिंगमध्ये गुंतले जाऊ शकत नाहीत, परंतु फक्त 20 आणि दुसरे म्हणजे, अनेक कोडनद्वारे एमिनो ऍसिड एन्कोड केले जाऊ शकतात. संशोधनात असे दिसून आले आहे की निसर्गाने नंतरचा पर्याय वापरला.

त्याची पसंती उघड आहे. जर 64 प्रकारातील तिप्पटांपैकी फक्त 20 एमिनो ऍसिड कोडिंगमध्ये गुंतले असतील, तर 44 तिप्पट (64 पैकी) नॉन-कोडिंग राहतील, म्हणजे. निरर्थक (नॉनसेन्स कोडन). उत्परिवर्तनाच्या परिणामी कोडींग ट्रिपलेटचे रूपांतर निरर्थक कोडनमध्ये होणे सेलच्या जीवनासाठी किती धोकादायक आहे हे आम्ही यापूर्वी निदर्शनास आणून दिले होते - हे लक्षणीयरीत्या व्यत्यय आणते सामान्य कामआरएनए पॉलिमरेसेस, शेवटी रोगांच्या विकासास कारणीभूत ठरतात. सध्या, आपल्या जीनोममधील तीन कोडन हे मूर्खपणाचे आहेत, परंतु आता कल्पना करा की जर मूर्खपणाच्या कोडनची संख्या 15 पटीने वाढली तर काय होईल. हे स्पष्ट आहे की अशा परिस्थितीत सामान्य कोडॉनचे नॉनसेन्स कोडनमध्ये संक्रमण होण्याचे प्रमाण खूप जास्त असेल.

ज्या कोडमध्ये एक अमिनो आम्ल अनेक त्रिगुणांनी एन्कोड केलेले असते त्याला डीजनरेट किंवा रिडंडंट म्हणतात. जवळजवळ प्रत्येक अमीनो ऍसिडमध्ये अनेक कोडन असतात. अशा प्रकारे, अमीनो ऍसिड ल्युसीन सहा त्रिगुणांनी एन्कोड केले जाऊ शकते - UUA, UUG, TSUU, TsUC, TsUA, TsUG. व्हॅलिन चार त्रिगुणांनी एन्कोड केलेले आहे, फेनिलॅलानिन दोन आणि फक्त ट्रिप्टोफॅन आणि मेथिओनाइनएका कोडनद्वारे एन्कोड केलेले. भिन्न चिन्हांसह समान माहिती रेकॉर्ड करण्याशी संबंधित असलेल्या गुणधर्मास म्हणतात अध:पतन

एका अमिनो आम्लासाठी नियुक्त केलेल्या कोडनची संख्या प्रथिनांमध्ये अमीनो आम्लाच्या वारंवारतेशी उत्तम प्रकारे संबंधित आहे.

आणि हे बहुधा अपघाती नाही. प्रथिनांमध्ये अमीनो आम्लाची वारंवारिता जितकी जास्त असेल तितकी जास्त वेळा या अमिनो आम्लाचा कोडॉन जीनोममध्ये दर्शविला जातो, म्युटेजेनिक घटकांमुळे त्याचे नुकसान होण्याची शक्यता जास्त असते. त्यामुळे, हे स्पष्ट आहे की उत्परिवर्तित कोडॉनला त्याच अमीनो आम्लाचे एन्कोडिंग होण्याची अधिक शक्यता असते जर ते अत्यंत क्षीण होत असेल. या दृष्टीकोनातून, अनुवांशिक कोडची झीज ही एक यंत्रणा आहे जी मानवी जीनोमचे नुकसान होण्यापासून संरक्षण करते.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की अधोगती हा शब्द आण्विक अनुवांशिकतेमध्ये दुसर्या अर्थाने वापरला जातो. अशा प्रकारे, कोडॉनमधील माहितीचा मोठा भाग पहिल्या दोन न्यूक्लियोटाइड्समध्ये असतो; या घटनेला "तिसऱ्या पायाची अधोगती" असे म्हणतात. नंतरचे वैशिष्ट्य उत्परिवर्तनांचा प्रभाव कमी करते. उदाहरणार्थ, हे ज्ञात आहे की लाल रक्तपेशींचे मुख्य कार्य म्हणजे फुफ्फुसातून ऊतींमध्ये ऑक्सिजन वाहून नेणे आणि कार्बन डायऑक्साइडऊतकांपासून फुफ्फुसांपर्यंत. हे कार्य श्वसन रंगद्रव्य - हिमोग्लोबिनद्वारे केले जाते, जे एरिथ्रोसाइटचे संपूर्ण साइटोप्लाझम भरते. त्यात प्रथिने भाग असतो - ग्लोबिन, जो संबंधित जीनद्वारे एन्कोड केलेला असतो. प्रथिने व्यतिरिक्त, हिमोग्लोबिन रेणूमध्ये हेम असते, ज्यामध्ये लोह असते. ग्लोबिन जीन्समधील उत्परिवर्तनांमुळे देखावा होतो विविध पर्यायहिमोग्लोबिन बर्याचदा, उत्परिवर्तन संबद्ध आहेत एका न्यूक्लियोटाइडच्या जागी दुसऱ्या न्यूक्लियोटाइडला बदलणे आणि जनुकामध्ये नवीन कोडॉन दिसणे, जे हिमोग्लोबिन पॉलीपेप्टाइड साखळीमध्ये नवीन अमीनो ऍसिड एन्कोड करू शकते. ट्रिपलेटमध्ये, उत्परिवर्तनाच्या परिणामी, कोणताही न्यूक्लियोटाइड बदलला जाऊ शकतो - पहिला, दुसरा किंवा तिसरा. ग्लोबिन जनुकांच्या अखंडतेवर परिणाम करणारे शेकडो उत्परिवर्तन ज्ञात आहेत. जवळ 400 जे एका जनुकातील सिंगल न्यूक्लियोटाइड्सच्या बदलीशी आणि पॉलीपेप्टाइडमध्ये संबंधित अमीनो ऍसिड बदलण्याशी संबंधित आहेत. यापैकी फक्त 100 बदलीमुळे हिमोग्लोबिनची अस्थिरता आणि सौम्य ते अत्यंत गंभीर असे विविध प्रकारचे रोग होतात. 300 (अंदाजे 64%) प्रतिस्थापन उत्परिवर्तन हिमोग्लोबिनच्या कार्यावर परिणाम करत नाही आणि पॅथॉलॉजीकडे नेत नाही. यामागील एक कारण म्हणजे वर नमूद केलेले “तिसऱ्या पायाचे अध:पतन” हे आहे, जेव्हा सेरीन, ल्युसीन, प्रोलिन, आर्जिनिन आणि काही इतर अमीनो ऍसिडस् ट्रिपलेट एन्कोडिंगमध्ये तिसरे न्यूक्लियोटाइड बदलल्यास समानार्थी कोडोन दिसायला लागतो. समान अमीनो ऍसिड एन्कोडिंग. असे उत्परिवर्तन स्वतःला phenotypically प्रकट होणार नाही. याउलट, १००% प्रकरणांमध्ये पहिल्या किंवा दुसऱ्या न्यूक्लियोटाइडच्या बदलामुळे नवीन हिमोग्लोबिन प्रकार दिसू शकतो. परंतु या प्रकरणात देखील, गंभीर फेनोटाइपिक विकार असू शकत नाहीत. याचे कारण म्हणजे हिमोग्लोबिनमधील एमिनो आम्ल पहिल्यासारखेच दुसरे ॲमिनो ॲसिड बदलणे. भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म. उदाहरणार्थ, जर हायड्रोफिलिक गुणधर्म असलेले एमिनो आम्ल दुसर्या अमीनो आम्लाने बदलले असेल, परंतु त्याच गुणधर्मांसह.

हिमोग्लोबिनमध्ये हेमचा लोह पोर्फिरिन गट असतो (ऑक्सिजन आणि कार्बन डायऑक्साइडचे रेणू त्यास जोडलेले असतात) आणि प्रथिने - ग्लोबिन. प्रौढ हिमोग्लोबिन (HbA) मध्ये दोन समान असतात - साखळी आणि दोन - साखळी. रेणू - साखळीमध्ये 141 अमीनो ऍसिडचे अवशेष असतात, साखळी - 146, - आणि - अनेक अमीनो ऍसिडच्या अवशेषांमध्ये साखळी भिन्न असतात. प्रत्येक ग्लोबिन साखळीचा अमीनो आम्ल अनुक्रम त्याच्या स्वतःच्या जनुकाद्वारे एन्कोड केलेला असतो. जीन एन्कोडिंग - साखळी क्रोमोसोम 16 च्या लहान हातामध्ये स्थित आहे, -जीन - क्रोमोसोम 11 च्या लहान हातामध्ये. जीन एन्कोडिंगमध्ये प्रतिस्थापन -पहिल्या किंवा दुसऱ्या न्यूक्लियोटाइडची हिमोग्लोबिन साखळी जवळजवळ नेहमीच प्रथिनांमध्ये नवीन अमीनो ऍसिड तयार करते, हिमोग्लोबिनच्या कार्यामध्ये व्यत्यय आणते आणि रुग्णासाठी गंभीर परिणाम होतात. उदाहरणार्थ, ट्रिपलेट CAU (हिस्टिडाइन) मध्ये “C” ची जागा “Y” ने घेतल्याने नवीन ट्रिपलेट UAU दिसू लागेल, जे दुसरे अमिनो ॲसिड एन्कोड करेल - फेनोटाइपिकली हे गंभीर आजारात प्रकट होईल.. ए स्थिती 63 मध्ये समान प्रतिस्थापन हिस्टिडाइन पॉलीपेप्टाइड ते टायरोसिनच्या साखळीमुळे हिमोग्लोबिन अस्थिर होते. मेथेमोग्लोबिनेमिया हा रोग विकसित होतो. उत्परिवर्तनाच्या परिणामी, ग्लूटामिक ऍसिडचे 6 व्या स्थानावर व्हॅलिनसह बदलणे - चेन हे सर्वात गंभीर रोगाचे कारण आहे - सिकल सेल ॲनिमिया. चला दुःखाची यादी चालू ठेवू नका. आपण फक्त हे लक्षात घेऊया की पहिल्या दोन न्यूक्लियोटाइड्सची जागा घेताना, पूर्वीच्या समान भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांसह एक अमिनो आम्ल दिसू शकते. अशा प्रकारे, ग्लूटामिक ऍसिड (जीएए) एन्कोडिंग ट्रिपलेटपैकी एकामध्ये 2 रा न्यूक्लियोटाइड बदलणे -“U” सह साखळीमुळे नवीन ट्रिपलेट (GUA) दिसायला लागते, व्हॅलाइनचे एन्कोडिंग होते आणि पहिल्या न्यूक्लियोटाइडच्या जागी “A” ने ट्रिपलेट AAA बनते, एमिनो ऍसिड लायसिन एन्कोडिंग करते. ग्लूटामिक ऍसिड आणि लाइसिन भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांमध्ये समान आहेत - ते दोन्ही हायड्रोफिलिक आहेत. व्हॅलिन हे हायड्रोफोबिक अमीनो आम्ल आहे. म्हणून, हायड्रोफिलिक ग्लुटामिक ऍसिडच्या जागी हायड्रोफोबिक व्हॅलाइनने हिमोग्लोबिनच्या गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय बदल होतो, ज्यामुळे शेवटी सिकल सेल ॲनिमियाचा विकास होतो, तर हायड्रोफिलिक ग्लूटामिक ऍसिडच्या जागी हायड्रोफिलिक लायसिनने हिमोग्लोबिनचे कार्य कमी प्रमाणात बदलते - रुग्णांना कमी प्रमाणात विकसित होते. अशक्तपणा. तिसरा बेस बदलण्याच्या परिणामी, नवीन ट्रिपलेट मागील प्रमाणेच समान अमीनो ऍसिड एन्कोड करू शकतो. उदाहरणार्थ, जर सीएसी ट्रिपलेटमध्ये युरेसिलची जागा सायटोसिनने घेतली आणि सीएसी ट्रिपलेट दिसले, तर मानवांमध्ये व्यावहारिकदृष्ट्या कोणतेही फेनोटाइपिक बदल आढळणार नाहीत. हे समजण्यासारखे आहे, कारण एकाच अमिनो आम्लासाठी दोन्ही तिहेरी कोड - हिस्टिडाइन.

शेवटी, जनुकीय संहितेची अध:पतन आणि सामान्य जैविक दृष्टिकोनातून तिसऱ्या पायाची अधोगती यावर जोर देणे योग्य आहे. संरक्षण यंत्रणा, जे डीएनए आणि आरएनएच्या अद्वितीय संरचनेत उत्क्रांतीत अंतर्भूत आहेत.

व्ही. अस्पष्टता.

प्रत्येक तिहेरी (नॉनसेन्स वगळता) फक्त एक अमीनो आम्ल एन्कोड करते. अशा प्रकारे, कोडॉन - अमीनो आम्ल या दिशेने अनुवांशिक कोड अस्पष्ट आहे, अमीनो आम्ल - कोडॉन दिशेने ते संदिग्ध आहे (डीजनरेट).

निःसंदिग्ध

एमिनो ऍसिड कोडोन

अधोगती

आणि या प्रकरणात, अनुवांशिक कोडमध्ये अस्पष्टतेची आवश्यकता स्पष्ट आहे. दुसऱ्या पर्यायामध्ये, समान कोडॉनचे भाषांतर करताना, प्रथिनांच्या साखळीमध्ये भिन्न अमीनो ऍसिड समाविष्ट केले जातील आणि परिणामी, भिन्न प्राथमिक संरचना आणि भिन्न कार्ये असलेले प्रथिने तयार होतील. सेल चयापचय ऑपरेशनच्या "एक जनुक - अनेक पॉलीपेप्टाइड्स" मोडवर स्विच करेल. हे स्पष्ट आहे की अशा परिस्थितीत जनुकांचे नियामक कार्य पूर्णपणे नष्ट होईल.

g. ध्रुवीयता

डीएनए आणि एमआरएनए मधील माहिती वाचणे केवळ एकाच दिशेने होते. ध्रुवीयता आहे महत्वाचेउच्च क्रम संरचना निश्चित करण्यासाठी (दुय्यम, तृतीयक, इ.). याआधी आम्ही खालच्या-ऑर्डर स्ट्रक्चर्स उच्च-ऑर्डर संरचना कशा ठरवतात याबद्दल बोललो. संश्लेषित आरएनए साखळी डीएनए रेणू सोडते किंवा पॉलीपेप्टाइड साखळी रायबोसोममधून बाहेर पडताच प्रथिनांमध्ये तृतीयक रचना आणि उच्च क्रम संरचना तयार होतात. आरएनए किंवा पॉलीपेप्टाइडच्या मुक्त टोकाला तृतीयक रचना प्राप्त होत असताना, साखळीचे दुसरे टोक डीएनए (आरएनए लिप्यंतरण असल्यास) किंवा राइबोसोम (जर पॉलीपेप्टाइड लिप्यंतरण केले असल्यास) वर संश्लेषित केले जाते.

म्हणून, माहिती वाचण्याची एकदिशात्मक प्रक्रिया (आरएनए आणि प्रथिनांच्या संश्लेषणादरम्यान) केवळ संश्लेषित पदार्थातील न्यूक्लियोटाइड्स किंवा अमीनो ऍसिडचा क्रम निश्चित करण्यासाठीच नव्हे तर दुय्यम, तृतीयक इत्यादींच्या कठोर निर्धारासाठी आवश्यक आहे. संरचना

d. नॉन-ओव्हरलॅपिंग.

कोड ओव्हरलॅपिंग किंवा नॉन-ओव्हरलॅपिंग असू शकतो. बहुतेक जीवांमध्ये नॉन-ओव्हरलॅपिंग कोड असतो. ओव्हरलॅपिंग कोड काही फेजमध्ये आढळतो.

नॉन-ओव्हरलॅपिंग कोडचे सार हे आहे की एका कोडॉनचा न्यूक्लियोटाइड एकाच वेळी दुसर्या कोडॉनचा न्यूक्लियोटाइड असू शकत नाही. जर कोड ओव्हरलॅप होत असेल, तर सात न्यूक्लियोटाइड्सचा क्रम (GCUGCUG) नॉन-ओव्हरलॅपिंग कोडच्या बाबतीत दोन अमिनो ॲसिड (ॲलानाईन-ॲलानाइन) (चित्र 33, ए) एन्कोड करू शकत नाही, परंतु तीन (जर असेल तर एक न्यूक्लियोटाइड सामाईक) (चित्र 33, बी) किंवा पाच (जर दोन न्यूक्लियोटाइड सामान्य असतील तर) (चित्र 33, सी पहा). शेवटच्या दोन प्रकरणांमध्ये, कोणत्याही न्यूक्लियोटाइडच्या उत्परिवर्तनामुळे दोन, तीन, इत्यादींच्या अनुक्रमात उल्लंघन होते. amino ऍसिडस्.

तथापि, हे स्थापित केले गेले आहे की एका न्यूक्लियोटाइडचे उत्परिवर्तन नेहमीच पॉलीपेप्टाइडमध्ये एका अमीनो ऍसिडच्या समावेशामध्ये व्यत्यय आणते. हा एक महत्त्वपूर्ण युक्तिवाद आहे की कोड नॉन-ओव्हरलॅपिंग आहे.

आकृती 34 मध्ये हे स्पष्ट करूया. ठळक रेषा नॉन-ओव्हरलॅपिंग आणि ओव्हरलॅपिंग कोडच्या बाबतीत अमीनो ऍसिडचे एन्कोडिंग ट्रिपलेट दाखवतात. प्रयोगांनी स्पष्टपणे दर्शविले आहे की अनुवांशिक कोड नॉन-ओव्हरलॅपिंग आहे. प्रयोगाच्या तपशीलात न जाता, आम्ही लक्षात घेतो की जर तुम्ही न्यूक्लियोटाइड्सच्या अनुक्रमात तिसरे न्यूक्लियोटाइड बदलले तर (चित्र 34 पहा)यू (तारकाने चिन्हांकित) दुसऱ्या गोष्टीसाठी:

1. नॉन-ओव्हरलॅपिंग कोडसह, या अनुक्रमाद्वारे नियंत्रित प्रोटीनमध्ये एक (प्रथम) अमीनो आम्ल (तारकाने चिन्हांकित) बदलले जाईल.

2. पर्याय A मध्ये ओव्हरलॅपिंग कोडसह, दोन (प्रथम आणि द्वितीय) अमीनो ऍसिडमध्ये (तारकाने चिन्हांकित) एक प्रतिस्थापन होईल. पर्याय B अंतर्गत, प्रतिस्थापन तीन अमीनो ऍसिडवर परिणाम करेल (तारकांनी चिन्हांकित).

तथापि, असंख्य प्रयोगांनी असे दर्शविले आहे की जेव्हा DNA मधील एक न्यूक्लियोटाइड विस्कळीत होतो, तेव्हा प्रथिनातील व्यत्यय नेहमी फक्त एका अमीनो ऍसिडवर परिणाम करतो, जो नॉन-ओव्हरलॅपिंग कोडसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण आहे.

ग्झुग्झुग ग्झुग्झुग ग्झुग्झुग

GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU

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

Alanin - Alanin Ala - Cis - Ley Ala - Ley - Le - Ala - Ley

A B C

नॉन-ओव्हरलॅपिंग कोड ओव्हरलॅपिंग कोड

तांदूळ. 34. जीनोममध्ये नॉन-ओव्हरलॅपिंग कोडची उपस्थिती स्पष्ट करणारा आकृती (मजकूरातील स्पष्टीकरण).

अनुवांशिक कोडचा नॉन-ओव्हरलॅप दुसर्या मालमत्तेशी संबंधित आहे - माहितीचे वाचन एका विशिष्ट बिंदूपासून सुरू होते - दीक्षा सिग्नल. mRNA मधील असा आरंभ सिग्नल म्हणजे कोडोन एन्कोडिंग मेथिओनाइन AUG.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की मानवांमध्ये अजूनही कमी संख्येने जीन्स आहेत जे विचलित होतात सामान्य नियमआणि ओव्हरलॅप.

e. कॉम्पॅक्टनेस.

कोडनमध्ये कोणतेही विरामचिन्हे नाहीत. दुसऱ्या शब्दांत, त्रिगुण एकमेकांपासून विभक्त होत नाहीत, उदाहरणार्थ, एका अर्थहीन न्यूक्लियोटाइडद्वारे. अनुवांशिक कोडमध्ये "विरामचिन्हे" ची अनुपस्थिती प्रयोगांमध्ये सिद्ध झाली आहे.

आणि अष्टपैलुत्व.

कोड पृथ्वीवर राहणाऱ्या सर्व जीवांसाठी समान आहे. अनुवांशिक कोडच्या सार्वत्रिकतेचा थेट पुरावा डीएनए अनुक्रमांची संबंधित प्रथिने अनुक्रमांशी तुलना करून प्राप्त केला गेला. असे दिसून आले की सर्व जीवाणू आणि युकेरियोटिक जीनोम समान कोड मूल्यांचा वापर करतात. अपवाद आहेत, पण बरेच नाहीत.

अनुवांशिक कोडच्या सार्वत्रिकतेचे पहिले अपवाद काही प्राणी प्रजातींच्या माइटोकॉन्ड्रियामध्ये आढळले. हे टर्मिनेटर कोडॉन UGA शी संबंधित आहे, जे कोडॉन UGG प्रमाणेच वाचते, अमीनो ऍसिड ट्रिप्टोफॅन एन्कोडिंग करते. सार्वत्रिकतेतील इतर दुर्मिळ विचलन देखील आढळले.

डीएनए कोड सिस्टम.

डीएनएच्या अनुवांशिक कोडमध्ये न्यूक्लियोटाइड्सच्या 64 तिप्पट असतात. या त्रिगुणांना कोडोन म्हणतात. प्रथिने संश्लेषणात वापरल्या जाणाऱ्या 20 अमीनो आम्लांपैकी प्रत्येक कोडॉन कोडन तयार करतो. हे कोडमध्ये काही रिडंडंसी देते: बहुतेक अमीनो ऍसिड एकापेक्षा जास्त कोडॉनद्वारे कोड केले जातात.
एक कोडोन दोन परस्परसंबंधित कार्ये करतो: ते भाषांतराच्या सुरुवातीस सूचित करते आणि वाढत्या पॉलीपेप्टाइड साखळीमध्ये अमीनो ऍसिड मेथिओनाइन (मेट) च्या समावेशास एन्कोड करते. डीएनए कोडींग सिस्टीमची रचना केली गेली आहे जेणेकरून अनुवांशिक कोड आरएनए कोडन किंवा डीएनए कोडन म्हणून व्यक्त केला जाऊ शकतो. आरएनए कोडन आरएनए (एमआरएनए) मध्ये आढळतात आणि हे कोडन पॉलीपेप्टाइड्सच्या संश्लेषणादरम्यान माहिती वाचण्यास सक्षम असतात (एक प्रक्रिया ज्याला भाषांतर म्हणतात). परंतु प्रत्येक mRNA रेणू संबंधित जनुकातून ट्रान्सक्रिप्शनमध्ये न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम प्राप्त करतो.

दोन अमीनो ऍसिड (मेट आणि टीआरपी) वगळता सर्व 2 ते 6 भिन्न कोडनद्वारे एन्कोड केले जाऊ शकतात. तथापि, बहुतेक जीवांचे जीनोम असे दर्शविते की विशिष्ट कोडन इतरांपेक्षा जास्त पसंत करतात. मानवांमध्ये, उदाहरणार्थ, GCG पेक्षा चारपट जास्त वेळा GCC द्वारे ॲलनाइन एन्कोड केले जाते. हे कदाचित काही कोडनसाठी भाषांतर उपकरणाची (उदाहरणार्थ, राइबोसोम) अधिक भाषांतर कार्यक्षमता दर्शवते.

अनुवांशिक कोड जवळजवळ सार्वत्रिक आहे. समान कोडन अमीनो ऍसिडच्या समान विभागात नियुक्त केले जातात आणि तेच प्रारंभ आणि थांबण्याचे संकेत प्राणी, वनस्पती आणि सूक्ष्मजीवांमध्ये मोठ्या प्रमाणात समान असतात. तथापि, काही अपवाद आढळले आहेत. बहुतेक तीनपैकी एक किंवा दोन स्टॉप कोडोन अमीनो ऍसिडला नियुक्त करणे समाविष्ट आहे.

अनुवांशिक कोड हे रेणूंचा वापर करून आनुवंशिक माहितीचे एक विशेष एन्क्रिप्शन आहे, त्यावर आधारित, जीन्स शरीरातील प्रथिने आणि एन्झाईम्सचे संश्लेषण योग्यरित्या नियंत्रित करतात, ज्यामुळे चयापचय निर्धारित होते. या बदल्यात, वैयक्तिक प्रथिनांची रचना आणि त्यांची कार्ये अमीनो ऍसिडचे स्थान आणि रचना - प्रथिने रेणूची संरचनात्मक एकके द्वारे निर्धारित केली जातात.

गेल्या शतकाच्या मध्यात, जीन्स ओळखले गेले जे वेगळे विभाग आहेत (संक्षिप्त डीएनए). न्यूक्लियोटाइड युनिट्स हेलिक्सच्या आकारात एकत्रित केलेल्या वैशिष्ट्यपूर्ण दुहेरी साखळी तयार करतात.

शास्त्रज्ञांना जीन्स आणि वैयक्तिक प्रथिनांची रासायनिक रचना यांच्यातील संबंध सापडला आहे, ज्याचा सार असा आहे की प्रथिनांच्या रेणूंमधील अमीनो ऍसिडचा संरचनात्मक क्रम जीनमधील न्यूक्लियोटाइड्सच्या क्रमाशी पूर्णपणे जुळतो. हे कनेक्शन स्थापित केल्यावर, शास्त्रज्ञांनी अनुवांशिक कोडचा उलगडा करण्याचा निर्णय घेतला, म्हणजे. डीएनएमधील न्यूक्लियोटाइड्स आणि प्रथिनांमधील एमिनो ॲसिड्सच्या संरचनात्मक ऑर्डरमधील पत्रव्यवहाराचे नियम स्थापित करा.

न्यूक्लियोटाइड्सचे फक्त चार प्रकार आहेत:

1) ए - ॲडेनाइल;

2) जी - ग्वानिल;

3) टी - थायमिडिल;

4) क - सायटीडिल.

प्रथिनांमध्ये वीस प्रकारची मूलभूत अमीनो आम्ल असतात. अनुवांशिक कोडचा उलगडा करण्यात अडचणी निर्माण झाल्या, कारण एमिनो ऍसिडपेक्षा न्यूक्लियोटाइड्स खूप कमी आहेत. या समस्येचे निराकरण करताना, असे सुचवण्यात आले की अमीनो ऍसिड एन्कोड केलेले आहेत विविध संयोजनतीन न्यूक्लियोटाइड्सचे (कोडॉन किंवा ट्रिपलेट म्हणतात).

शिवाय, जनुकाच्या बाजूने तिप्पट कसे स्थित आहेत हे स्पष्ट करणे आवश्यक होते. अशा प्रकारे, सिद्धांतांचे तीन मुख्य गट उद्भवले:

1) तिहेरी एकमेकांना सतत फॉलो करतात, उदा. एक सतत कोड तयार करा;

2) तिप्पट पर्यायी "अर्थहीन" विभागांसह व्यवस्थित केले जातात, उदा. तथाकथित "स्वल्पविराम" आणि "परिच्छेद" कोडमध्ये तयार केले जातात;

3) तिप्पट ओव्हरलॅप करू शकतात, उदा. पहिल्या ट्रिपलेटचा शेवट पुढची सुरुवात होऊ शकतो.

सध्या, कोडच्या सातत्य सिद्धांताचा प्रामुख्याने वापर केला जातो.

अनुवांशिक कोड आणि त्याचे गुणधर्म

1) कोड ट्रिपलेट आहे - त्यात तीन न्यूक्लियोटाइड्सचे अनियंत्रित संयोजन असतात जे कोडन बनवतात.

2) अनुवांशिक कोड निरर्थक आहे - त्याचे त्रिगुण. एक अमिनो आम्ल अनेक कोडॉन्सद्वारे एन्कोड केले जाऊ शकते, कारण गणितीय गणनेनुसार, एमिनो ॲसिडपेक्षा तिप्पट कोडन असतात. काही कोडन विशिष्ट समाप्ती कार्ये करतात: काही "स्टॉप सिग्नल" असू शकतात जे एमिनो ऍसिड साखळीच्या उत्पादनाच्या समाप्तीचे कार्यक्रम करतात, तर काही कोड वाचनाची सुरुवात दर्शवू शकतात.

3) अनुवांशिक कोड अस्पष्ट आहे - प्रत्येक कोडॉन फक्त एका अमीनो ऍसिडशी संबंधित असू शकतो.

4) अनुवांशिक कोड समरेखीय आहे, म्हणजे. न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम आणि अमीनो आम्ल अनुक्रम एकमेकांशी स्पष्टपणे जुळतात.

5) कोड सतत आणि संक्षिप्तपणे लिहिलेला आहे; त्यात कोणतेही "अर्थहीन" न्यूक्लियोटाइड नाहीत. हे एका विशिष्ट ट्रिपलेटने सुरू होते, जे ब्रेकशिवाय पुढील बदलले जाते आणि स्टॉप कोडोनसह समाप्त होते.

6) अनुवांशिक कोड सार्वत्रिक आहे - कोणत्याही जीवाचे जीन्स प्रथिनांची माहिती अगदी त्याच प्रकारे एन्कोड करतात. हे जीवाच्या संघटनेच्या जटिलतेच्या पातळीवर किंवा त्याच्या प्रणालीगत स्थितीवर अवलंबून नाही.

आधुनिक विज्ञानअनुवांशिक कोड हाडांच्या पदार्थापासून नवीन जीवाच्या निर्मिती दरम्यान थेट उद्भवतो असे सूचित करते. यादृच्छिक बदल आणि उत्क्रांती प्रक्रिया कोणत्याही कोड प्रकारांना शक्य करतात, उदा. amino ऍसिडस् कोणत्याही क्रमाने पुनर्रचना केली जाऊ शकते. हा विशिष्ट प्रकारचा कोड उत्क्रांतीदरम्यान का टिकून राहिला, कोड सार्वत्रिक का आहे आणि त्याची रचना समान आहे? अनुवांशिक कोडच्या घटनेबद्दल विज्ञान जितके अधिक शिकेल तितकी नवीन रहस्ये उद्भवतील.

सेलमधील ट्रान्सक्रिप्शनच्या प्रक्रियेबद्दल धन्यवाद, माहिती डीएनए मधून प्रथिनेमध्ये हस्तांतरित केली जाते: डीएनए - एमआरएनए - प्रोटीन. डीएनए आणि एमआरएनएमध्ये असलेली अनुवांशिक माहिती रेणूंमधील न्यूक्लियोटाइड्सच्या अनुक्रमात समाविष्ट आहे. न्यूक्लियोटाइड्सच्या "भाषेतून" अमीनो ऍसिडच्या "भाषेत" माहिती कशी हस्तांतरित केली जाते? हे भाषांतर अनुवांशिक कोड वापरून केले जाते. कोड, किंवा सायफर, ही एक प्रकारची माहिती दुसऱ्यामध्ये अनुवादित करण्यासाठी चिन्हांची एक प्रणाली आहे. अनुवांशिक कोड ही मेसेंजर RNA मधील न्यूक्लियोटाइड्सचा क्रम वापरून प्रथिनांमधील अमीनो ऍसिडच्या अनुक्रमाविषयी माहिती रेकॉर्ड करण्याची एक प्रणाली आहे. माहितीचा अर्थ समजून घेण्यासाठी आणि जतन करण्यासाठी समान घटकांच्या (आरएनए मधील चार न्यूक्लियोटाइड्स) व्यवस्थेचा क्रम नेमका किती महत्त्वाचा आहे हे एका साध्या उदाहरणात पाहिले जाऊ शकते: शब्द कोडमधील अक्षरांची पुनर्रचना केल्याने, आपल्याला एक वेगळा शब्द मिळतो. अर्थ - डॉक. अनुवांशिक कोडमध्ये कोणते गुणधर्म आहेत?

1. कोड ट्रिपलेट आहे. RNA मध्ये 4 न्यूक्लियोटाइड्स असतात: A, G, C, U. जर आपण एका न्यूक्लियोटाइडसह एक अमिनो आम्ल नियुक्त करण्याचा प्रयत्न केला, तर 20 पैकी 16 अमिनो ॲसिड एनक्रिप्टेड राहतील. दोन-अक्षरी कोड 16 एमिनो ऍसिड एन्क्रिप्ट करेल (चार न्यूक्लियोटाइड 16 भिन्न संयोजन तयार करण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात, प्रत्येकामध्ये दोन न्यूक्लियोटाइड्स असतात). निसर्गाने तीन-अक्षरी, किंवा तिहेरी, कोड तयार केला आहे. याचा अर्थ असा की प्रत्येक 20 अमीनो ऍसिड तीन न्यूक्लियोटाइड्सच्या अनुक्रमाने एन्कोड केलेले असतात, ज्याला ट्रिपलेट किंवा कोडॉन म्हणतात. 4 न्यूक्लियोटाइड्समधून तुम्ही प्रत्येकी 3 न्यूक्लियोटाइड्सचे 64 वेगवेगळे संयोजन तयार करू शकता (4*4*4=64). हे 20 एमिनो ऍसिड एन्कोड करण्यासाठी पुरेसे आहे आणि असे दिसते की 44 कोडॉन अनावश्यक आहेत. मात्र, हे खरे नाही.

2. कोड डिजनरेट आहे. याचा अर्थ असा की प्रत्येक अमीनो आम्ल एकापेक्षा जास्त कोडोन (दोन ते सहा पर्यंत) द्वारे एनक्रिप्ट केलेले आहे. अपवाद म्हणजे मेथिओनाइन आणि ट्रिप्टोफॅन ही अमिनो आम्ले, ज्यापैकी प्रत्येकाला फक्त एक ट्रिपलेट एन्कोड केलेले आहे. (हे अनुवांशिक कोड सारणीमध्ये पाहिले जाऊ शकते.) मेथिओनाइनला एकल आउट ट्रिपलेटद्वारे एन्कोड केलेले आहे या वस्तुस्थितीचा एक विशेष अर्थ आहे जो तुम्हाला नंतर स्पष्ट होईल (16).

3. कोड अस्पष्ट आहे. प्रत्येक कोडोन फक्त एका अमिनो आम्लासाठी कोड करतो. सर्व निरोगी लोकांमध्ये, जनुकामध्ये, माहिती वाहून नेणेहिमोग्लोबिनच्या बीटा साखळीवर, तिहेरी GAA किंवा GAG, I सहाव्या स्थानावर, ग्लूटामिक ऍसिड एन्कोड करतो. सिकल सेल ॲनिमिया असलेल्या रूग्णांमध्ये, या तिहेरीतील दुसरा न्यूक्लियोटाइड यू ने बदलला जातो. सारणीवरून पाहिल्याप्रमाणे, GUA किंवा GUG हे ट्रिपलेट्स, जे या प्रकरणात तयार होतात, अमिनो ऍसिड व्हॅलाइन एन्कोड करतात. डीएनए वरील विभागातून अशा बदलामुळे काय होते हे तुम्हाला आधीच माहित आहे.

4. जनुकांमध्ये "विरामचिन्हे" असतात. छापील मजकुरात प्रत्येक वाक्यांशाच्या शेवटी एक कालावधी असतो. अनेक संबंधित वाक्ये परिच्छेद बनवतात. अनुवांशिक माहितीच्या भाषेत, असा परिच्छेद म्हणजे ओपेरॉन आणि त्याचे पूरक mRNA. ओपेरॉनमधील प्रत्येक जनुक एक पॉलीपेप्टाइड चेन एन्कोड करते - एक वाक्यांश. काही प्रकरणांमध्ये mRNA मॅट्रिक्समधून अनेक वेगवेगळ्या पॉलीपेप्टाइड साखळ्या अनुक्रमे तयार केल्या जात असल्याने, त्या एकमेकांपासून विभक्त केल्या पाहिजेत. या उद्देशासाठी, अनुवांशिक कोडमध्ये तीन विशेष तिप्पट आहेत - UAA, UAG, UGA, ज्यापैकी प्रत्येक एक पॉलीपेप्टाइड साखळीच्या संश्लेषणाची समाप्ती दर्शवते. अशा प्रकारे, हे त्रिगुण विरामचिन्हे म्हणून कार्य करतात. ते प्रत्येक जनुकाच्या शेवटी आढळतात. जनुकाच्या आत कोणतेही "विरामचिन्हे" नाहीत. अनुवांशिक कोड भाषेसारखाच असल्याने, आपण त्रिगुणांनी बनलेल्या वाक्यांशाचे उदाहरण वापरून या गुणधर्माचे विश्लेषण करूया: एकेकाळी एक शांत मांजर होती, ती मांजर मला प्रिय होती. विरामचिन्हे नसतानाही जे लिहिले आहे त्याचा अर्थ स्पष्ट आहे, जर आपण पहिल्या शब्दातील एक अक्षर (जीनमधील एक न्यूक्लियोटाइड) काढून टाकले, परंतु अक्षरांच्या तिप्पटांमध्ये देखील वाचले तर त्याचा परिणाम मूर्खपणाचा होईल: ilb ylk. ott ilb yls erm ilm no otk जेव्हा जनुकातून एक किंवा दोन न्यूक्लियोटाइड्स नष्ट होतात तेव्हा देखील असे होते की अशा क्षतिग्रस्त जनुकातून वाचले जाणारे प्रथिने सामान्य जनुकाद्वारे एन्कोड केलेल्या प्रथिनाशी साम्य नसतात. .

6. कोड सार्वत्रिक आहे. पृथ्वीवर राहणाऱ्या सर्व प्राण्यांसाठी अनुवांशिक कोड समान आहे. जिवाणू आणि बुरशी, गहू आणि कापूस, मासे आणि कृमी, बेडूक आणि मानवांमध्ये, समान तिहेरी समान अमीनो ऍसिड एन्कोड करतात.

आपल्याला खालील सामग्रीमध्ये स्वारस्य असू शकते