Genetický kód vyjádřený v kodonech jesystém kódování informací o struktuře bílkovin, které jsou vlastní všem živým organismům planety. Jeho dekódování trvalo deset let, ale skutečnost, že existuje, věda pochopila téměř století. Univerzálnost, specificita, jednoznačnost a zejména degenerace genetického kódu mají velký biologický význam.
Problém kódování genetických informacíbyla vždy klíčová v biologii. K matricové struktuře genetického kódu se věda pohybovala poměrně pomalu. Od objevu J. Watsona a F. Cricka v roce 1953 začala dvojitá spirálová struktura DNA ve fázi odhalení samotné struktury kódu, která vyvolala víru ve velikost přírody. Lineární struktura proteinů a stejná struktura DNA naznačují existenci genetického kódu jako korespondence mezi dvěma texty, ale zaznamenávají se různými abecedami. A jestli byla známá abeceda bílkovin, DNA značky se staly předmětem studia biologů, fyziků a matematiků.
Nemá smysl popisovat všechny kroky v tomtohádanky. Přímý experiment, který dokázal a potvrdil, že existuje jasná a konzistentní korespondence mezi kodony DNA a aminokyselinami proteinu, byla provedena v roce 1964 J. Janowskim a S. Brennerem. A pak - doba dekódování genetického kódu in vitro (in vitro) za použití technik syntézy bílkovin v strukturách bez buněk.
Plně dešifrovaný kód E. Coli byla odhalena v roce 1966 na symposiu biologů v Cold Spring Harbor (USA). Poté byla objevena redundance (degenerace) genetického kódu. Co to znamená, bylo to prostě vysvětleno.
Získání údajů o dešifrování dědičnýchkód se stal jednou z nejvýznamnějších událostí minulého století. Dnes věda pokračuje v hloubkovém studiu mechanismů molekulového kódování a jeho systémových vlastností a nadbytku znaků, v nichž je vyjádřena degenerace genetického kódu. Samostatným oborem studia je vznik a vývoj kódovacího systému pro dědičný materiál. Důkaz spojení polynukleotidů (DNA) a polypeptidů (proteinů) dává impuls vývoji molekulární biologie. A to zase biotechnologie, bioinženýrství, objevy v chovu a pěstování rostlin.
Hlavní dogma molekulární biologie je informace přenášená z DNA na informační RNA a pak z ní na bílkovinu. V opačném směru je přenos možný s RNA na DNA a s RNA na jiné RNA.
Ale matrice nebo základna je vždy DNA. A všechny ostatní základní rysy přenosu informací jsou odrazem této maticové povahy přenosu. Konkrétně přenos pomocí syntézy na matrici jiných molekul, který se stane strukturou reprodukce dědičných informací.
Lineární kódování struktury proteinových molekulprostřednictvím komplementární kodony (trojčata) nukleotidy, které se pouze 4 (adein, guanin, cytosin, thymin (uracil)), které se samovolně vede k tvorbě dalších řetězců nukleotidů. Stejný počet a chemická komplementarita nukleotidů je hlavní podmínkou takové syntézy. Avšak tvorba kvalitních bílkovin molekuly odpovídající množství a kvalitu monomerů není (DNA nukleotidy - bílkoviny aminokyseliny). Jedná se o přírodní dědičný kód - záznamové zařízení v sekvenci nukleotidů (kodony) aminokyselinovou sekvenci proteinu.
Genetický kód má několik vlastností:
Zde je stručný popis, zaměřený na biologický význam.
Každá ze 61 aminokyselin odpovídá jednésémantický triplet (triplet) nukleotidů. Tři triplety nesou informace o aminokyselině a jsou stop kodony. Každý nukleotid v řetězci je součástí tripletu a neexistuje sám o sobě. Na konci a na začátku řetězce nukleotidů odpovědných za jediný protein jsou stop kodony. Zahajují nebo zastavují translaci (syntézu proteinové molekuly).
Každý kodon (triplet) kóduje pouze jedenaminokyseliny. Každá trojice nezávisí na sousední a nepřekrývá se. Jeden nukleotid může do řetězce vstoupit pouze jeden triplet. Syntéza proteinu je vždy pouze v jednom směru, který reguluje stop kodony.
Každý triplet nukleotidů kóduje jedenaminokyseliny. Celkem 64 nukleotidů, z nichž 61 kóduje aminokyseliny (sémantické kodony) a tři - bez významu, to znamená, že aminokyselina není kódovaná (stop kodony). Redundance (degenerace) genetického kódu, je to, že substituce mohou být provedeny v každé trojice - radikál (což vede k aminokyselinové nahrazení kyseliny) a konzervativní (aminokyseliny nemění třída). To lze snadno spočítat, že v případě, že triplet může být provedena 9 substituce (1, 2 a 3 pozice), každý nukleotid může být nahrazen 4 - 1 = 3, ostatní provedení je celkový počet možných substitucí nukleotidů bude 61 až 9 = 549.
Degenerace genetického kódu se projevuje vTo, že 549 variant je mnohem více než nezbytné pro kódování informací o 21 aminokyselinách. Z 549 variant, 23 výměn bude mít za následek vytvoření stop kodonů, 134 + 230 nahrazení jsou konzervativní a 162 substitucí je radikální.
Pokud mají dva kodony dva identické jako prvnínukleotid a zbývající jsou reprezentovány nukleotidy stejné třídy (purin nebo pyrimidin), pak nesou informace o stejné aminokyselině. Toto je pravidlo degenerace nebo nadbytečnosti genetického kódu. Dvě výjimky - AUA a UGA - první kóduje methionin, i když by musel existovat isoleucin a druhý - stop kodon, i když by musel zakódovat tryptofan.
Jsou to tyto dvě vlastnosti genetického kódu, které majínejvětší biologický význam. Všechny vlastnosti uvedené výše jsou charakteristické pro dědičnou informaci o všech formách živých organismů na naší planetě.
Degenerace genetického kódu máadaptivní hodnotu, jako je mnohočetná duplikace jednoho kódu aminokyselin. Navíc to znamená snížení významu (degenerace) třetího nukleotidu v kodonu. Tato možnost minimalizuje mutační poškození v DNA, což povede k hrubému porušení struktury proteinu. Jedná se o ochranný mechanismus živých organismů planety.
</ p>>
