Трайніковага код і функцыянальная адзінка генетычнага кода

Першыя жыхары нашай планеты, хутчэй за ўсё, мелі зусім маленькую працягласць жыцця. Эвалюцыйнае напрамак ўсяго жывога ішло ў бок павелічэння працягласці жыцця арганізма для паспяховага прыстасаванні да ўмоў навакольнага асяроддзя, выпрацоўцы механізмаў адаптацыі і магчымасці перадачы назапашанага вопыту наступным пакаленням. Стварэнне арганічных малекул у адпаведнасці з вызначаным планам дазволіла жыцця на Зямлі замацавацца і пачаць паспяховае развіццё. Механізм матрычнага запамінання і перадачы спадчыннай інфармацыі пераўтварыўся ў сістэму генетычнага кадавання, дзе галоўны складнік - гэта функцыянальная адзінка генетычнага кода.

Цэнтральная догма малекулярнай біялогіі

Спадчыннасць - гэта галоўная біялагічная складнік бесперапыннасці жыцця. Прырода стварыла механізмы перадачы і прайгравання спадчыннай інфармацыі з дапамогай кадавання складу бялкоў у ланцужку нуклеінавых кіслот. Функцыі нуклеінавых кіслот (ДНК і РНК) - захаванне інфармацыі і перадача яе на будынак бялкоў. А вавёркі пасродкам рэакцый метабалізму ажыццяўляюць фенатыпічнае праява гэтай інфармацыі. Генетычны код - матрычных лінейнае захаванне інфармацыі аб структуры бялку з дапамогай запісу яе тройкамі нуклеатыдаў у ланцужку нуклеінавых кіслот. Найменшая функцыянальная адзінка генетычнага кода, якая змяшчае інфармацыю аб мінімальнай структурнай адзінкі бялкоў - гэта трыплет нуклеатыдаў у ланцужку ДНК або РНК. Перадача інфармацыі ідзе ад ДНК на иРНК, і ад иРНК на іншыя РНК і на малекулы бялку.

Універсальная сістэма кадоўкі

На разуменне генетычнага кода ў навукі сышло стагоддзе, а на яго расшыфроўку - усяго толькі дзесяцігоддзі. З моманту з'яўлення канцэпцыі будынка двайны спіралі ДНК (Уотсан і Крык, 1953) прыйшло разуменне яе ролі як спадчыннага матэрыялу, і пачаўся пошук тых літар алфавіту, якімі запісаная на ёй інфармацыя. Ідэя пра тое, што функцыянальная адзінка генетычнага кода 1 нуклеатыд адразу не вытрымала крытыкі. Чатыры камплементарных нуклеатыдаў (адеин, Гуанінь, цитозин і тимин) ДНК не маглі забяспечыць кадаванне 21 амінакіслоты бялкоў. Матэматыкі, фізікі і біёлагі актыўна ўключыліся ў пошук сістэмы кадавання і даволі хутка высветлілі, што адну амінакіслату кадуе паслядоўнасць з трох нуклеатыдаў. Такім чынам, функцыянальная адзінка генетычнага кода - гэта трыплет нуклеатыдаў, які адказвае за сінтэз адной амінакіслоты бялку. Трыплет (кодонов) усяго 64, з іх 61 - гэта сэнсавыя кодоном (кадуюць амінакіслоты), а тыя, што засталіся 3 - бессэнсоўныя. Яны не нясуць інфармацыю аб амінакіслот, а выступаюць у ролі стоп-кодонов якія сканчаюць або ініцыюе сінтэз бялковай малекулы.

Трыплет - гэта функцыянальная адзінка генетычнага кода

Биополимерная малекула нуклеінавых кіслот складаецца з мономеров - нуклеатыдаў. Тыя, у сваю чаргу, ствараюць бесперапынную ДНК, з якой у працэсе транскрыпцыі інфармацыя перадаецца на иРНК ў адпаведнасці з рамкай счытвання, дзе найменшай кодавай значэннем валодае тройка нуклеатыдаў - трыплет. Рамка счытвання рухаецца аднанакіраваныя, а генетычны код мае выразную адназначнасць і звод (надмернасць).

Аднанакіраваная і адназначнасць

Інфармацыя трыплет адназначная, гэта значыць суадносіны 1 трыплет -1 амінакіслата ня варыябельнасць. Амінакіслата можа быць закадавана і некалькімі трыплет, але канкрэтны трыплет - гэта канкрэтная амінакіслата. Рамка счытвання заўсёды накіравана ў адным кірунку, і гэта абумоўлена наяўнасцю трыплет, ініцыюе счытванне і сканчаюць яго. Так захоўваецца стабільнасць структуры бялку. Яшчэ адна ўласцівасць трыплет - неперекрываемость. Гэта значыць, што нуклеатыд абавязкова ўваходзіць у склад трыплет, але выключна толькі аднаго.

прыродная надмернасць

Выраджэння (надмернасць) генетычнага кода - гэта як запас трываласці арганізма. Ён засцерагае клетку ад разбуральнага дзеяння мутацый. Кожная функцыянальная адзінка генетычнага кода можа перажываць замены 1, 2 і 3 нуклеатыдаў у трыплет. Такім чынам, 9 пазіцыйных замен у кожным трыплет, замены кожнага нуклеатыдаў на 4-1 = 3 магчымыя варыянты, і ў выніку мы атрымліваем 61 на 9 = 549 варыянтаў замен нуклеатыдаў у трыплет. Гэта нашмат больш, чым неабходна для кадавання 21 амінакіслоты. Гэтая переизбыточность, або зводу, і забяспечыла біялагічнае існаванне жыцця і звядзенне да мінімуму памылак пры счытванні генетычнай інфармацыі.

Кодон або трыплет?

У літаратуры тройка нуклеатыдаў, як функцыянальны кангламерат, называецца трыплет або кодон. У чым розніца і ці ёсць яна? Тэрмін "кодон" ужываюць пры непасрэдным працэсе трансляцыі - пераносу інфармацыі з РНК на малекулу бялку. Тэрмін "трыплет" ўжываецца ў больш шырокім сэнсавым кантэксце, пры апісанні рамкі счытвання інфармацыі як з РНК, так і з ДНК.