ԴՆԹ-ի գենետիկ կոդը կազմված է. Ի՞նչ է գենետիկ կոդը՝ ընդհանուր տեղեկատվություն

Ցանկացած բջիջում և օրգանիզմում անատոմիական, ձևաբանական և ֆունկցիոնալ բնույթի բոլոր հատկանիշները որոշվում են դրանցում ներառված սպիտակուցների կառուցվածքով։ Օրգանիզմի ժառանգական հատկությունը որոշակի սպիտակուցներ սինթեզելու կարողությունն է։ Ամինաթթուները գտնվում են պոլիպեպտիդային շղթայում, որից կախված են կենսաբանական բնութագրերը։
Յուրաքանչյուր բջիջ ունի նուկլեոտիդների իր հաջորդականությունը ԴՆԹ պոլինուկլեոտիդային շղթայում: Սա ԴՆԹ-ի գենետիկ կոդը է: Դրա միջոցով արձանագրվում է որոշակի սպիտակուցների սինթեզի մասին տեղեկություն։ Այն մասին, թե ինչ է իրենից ներկայացնում գենետիկ կոդը, դրա հատկությունները և գենետիկական տվյալները նկարագրված են այս հոդվածում:

Մի քիչ պատմություն

Գաղափարը, որ թերևս գոյություն ունի գենետիկական ծածկագիր, ձևակերպվել է Ջ. Գամոուի և Ա. Դաունի կողմից քսաներորդ դարի կեսերին: Նրանք նկարագրել են, որ որոշակի ամինաթթվի սինթեզի համար պատասխանատու նուկլեոտիդային հաջորդականությունը պարունակում է առնվազն երեք միավոր։ Հետագայում նրանք ապացուցեցին երեք նուկլեոտիդների ճշգրիտ թիվը (սա գենետիկ կոդի միավոր է), որը կոչվում էր եռյակ կամ կոդոն։ Ընդհանուր առմամբ կա վաթսունչորս նուկլեոտիդ, քանի որ թթվի մոլեկուլը, որտեղ կամ ՌՆԹ-ն առաջանում է, բաղկացած է չորս տարբեր նուկլեոտիդների մնացորդներից։

Ինչ է գենետիկ կոդը

Նուկլեոտիդների հաջորդականության շնորհիվ ամինաթթուների սպիտակուցային հաջորդականության կոդավորման մեթոդը բնորոշ է բոլոր կենդանի բջիջներին և օրգանիզմներին։ Ահա թե ինչ է գենետիկ կոդը:
ԴՆԹ-ում կան չորս նուկլեոտիդներ.

• ադենին - Ա;
• գուանին - G;
• ցիտոզին - C;
• տիմին - Տ.

Դրանք նշվում են լատիներեն կամ (ռուսալեզու գրականության մեջ) ռուսերեն մեծատառերով։
ՌՆԹ-ն ունի նաև չորս նուկլեոտիդ, բայց դրանցից մեկը տարբերվում է ԴՆԹ-ից.

• ադենին - Ա;
• գուանին - G;
• ցիտոզին - C;
• ուրացիլ - U.

Բոլոր նուկլեոտիդները շարվում են շղթաներով, և ԴՆԹ-ում ստացվում է կրկնակի խխունջ, իսկ ՌՆԹ-ում այն ​​միայնակ է:
Սպիտակուցները կառուցված են այնտեղ, որտեղ նրանք, որոնք գտնվում են որոշակի հաջորդականությամբ, որոշում են դրա կենսաբանական հատկությունները:

Գենետիկ կոդի հատկությունները

Եռակիություն. Գենետիկ կոդի միավորը բաղկացած է երեք տառից, այն եռյակ է։ Սա նշանակում է, որ գոյություն ունեցող քսան ամինաթթուները կոդավորված են երեք հատուկ նուկլեոտիդներով, որոնք կոչվում են կոդոններ կամ տրիլպետներ: Կան վաթսունչորս համակցություններ, որոնք կարող են ստեղծվել չորս նուկլեոտիդներից: Այս քանակությունը ավելի քան բավարար է քսան ամինաթթուների կոդավորման համար:
Այլասերվածություն. Յուրաքանչյուր ամինաթթու համապատասխանում է մեկից ավելի կոդոնի, բացառությամբ մեթիոնինի և տրիպտոֆանի:
Միանշանակություն. Մեկ կոդոնը կոդավորում է մեկ ամինաթթու: Օրինակ՝ հեմոգլոբինի բետա թիրախի մասին տեղեկություն ունեցող առողջ մարդու գենում GAG և GAA եռյակը կոդավորում է A-ն բոլորի մոտ, ովքեր ունեն մանգաղ բջջային անեմիա, փոխվում է մեկ նուկլեոտիդ։
Կոլինայնություն. Ամինաթթուների հաջորդականությունը միշտ համապատասխանում է գենի պարունակվող նուկլեոտիդային հաջորդականությանը:
Գենետիկ կոդը շարունակական է և կոմպակտ, ինչը նշանակում է, որ այն չունի «կետադրական նշաններ»։ Այսինքն՝ սկսած որոշակի կոդոնից, տեղի է ունենում շարունակական ընթերցում։ Օրինակ՝ AUGGUGTSUUAAAUGUG-ը կկարդա՝ AUG, GUG, CUU, AAU, GUG: Բայց ոչ AUG, UGG և այլն, կամ այլ կերպ:
Բազմակողմանիություն. Դա նույնն է բացարձակապես բոլոր երկրային օրգանիզմների համար՝ մարդկանցից մինչև ձկներ, սնկեր և բակտերիաներ։

Աղյուսակ

Ներկայացված աղյուսակում առկա են ոչ բոլոր հասանելի ամինաթթուները: Հիդրօքսիպրոլինը, հիդրօքսիլիզինը, ֆոսֆոսերինը, թիրոզինի, ցիստինի և մի քանի այլ ածանցյալներ բացակայում են, քանի որ դրանք այլ ամինաթթուների ածանցյալներ են, որոնք կոդավորված են mRNA-ով և ձևավորվում են թարգմանության արդյունքում սպիտակուցի ձևափոխումից հետո:
Գենետիկ կոդի հատկություններից հայտնի է, որ մեկ կոդոնն ունակ է կոդավորել մեկ ամինաթթու։ Բացառություն է գենետիկ կոդը, որն իրականացնում է վալինի և մեթիոնինի լրացուցիչ գործառույթներ և ծածկագրեր: ՌՆԹ-ն, լինելով սկզբում կոդոնով, կցում է t-RNA, որը կրում է ֆորմիլ մեթիոն։ Սինթեզի ավարտից հետո այն ինքն իրեն պառակտում է և իր հետ տանում ֆորմիլային մնացորդը՝ վերածվելով մեթիոնինի մնացորդի։ Այսպիսով, վերը նշված կոդոնները հանդիսանում են պոլիպեպտիդների շղթայի սինթեզի նախաձեռնողներ։ Եթե ​​սկզբում չեն, ուրեմն ոչնչով չեն տարբերվում մյուսներից։

գենետիկ տեղեկատվություն

Այս հայեցակարգը նշանակում է հատկությունների ծրագիր, որը փոխանցվում է նախնիներից: Այն ներդրված է ժառանգականության մեջ՝ որպես գենետիկ կոդ։
Սպիտակուցի սինթեզի ընթացքում իրականացված գենետիկ կոդը.

• տեղեկատվություն և ՌՆԹ;
• ռիբոսոմային rRNA.

Տեղեկատվությունը փոխանցվում է ուղիղ կապով (ԴՆԹ-ՌՆԹ-սպիտակուց) և հակադարձ (միջավայր-սպիտակուց-ԴՆԹ):
Օրգանիզմները կարող են ստանալ, պահել, փոխանցել այն և օգտագործել առավել արդյունավետ:
Լինելով ժառանգական՝ տեղեկատվությունը որոշում է օրգանիզմի զարգացումը։ Բայց շրջակա միջավայրի հետ փոխազդեցության պատճառով վերջինիս ռեակցիան խեղաթյուրվում է, ինչի պատճառով տեղի է ունենում էվոլյուցիա և զարգացում։ Այսպիսով, նոր տեղեկատվություն է դրվում մարմնում:

Մոլեկուլային կենսաբանության օրենքների հաշվարկը և գենետիկ կոդի հայտնաբերումը ցույց տվեցին գենետիկան Դարվինի տեսության հետ համատեղելու անհրաժեշտությունը, որի հիման վրա առաջացավ էվոլյուցիայի սինթետիկ տեսություն՝ ոչ դասական կենսաբանություն։
Ժառանգականությունը, փոփոխականությունը և Դարվինի բնական ընտրությունը լրացվում են գենետիկորեն որոշված ​​ընտրությամբ: Էվոլյուցիան իրականացվում է գենետիկ մակարդակում պատահական մուտացիաների և շրջակա միջավայրին առավել հարմարեցված ամենաարժեքավոր հատկանիշների ժառանգման միջոցով:

Մարդկային ծածկագրի վերծանում

90-ականներին մեկնարկեց «Մարդու գենոմի նախագիծը», որի արդյունքում 2000-ականներին հայտնաբերվեցին գենոմի բեկորներ, որոնք պարունակում էին մարդու գեների 99,99%-ը։ Բեկորները, որոնք ներգրավված չեն սպիտակուցի սինթեզում և կոդավորված չեն, մնացին անհայտ: Նրանց դերը դեռ հայտնի չէ։

1-ին քրոմոսոմը, որը վերջին անգամ հայտնաբերվել է 2006 թվականին, ամենաերկարն է գենոմում: Ավելի քան երեք հարյուր հիսուն հիվանդություններ, այդ թվում՝ քաղցկեղը, հայտնվում են նրա խանգարումների և մուտացիաների արդյունքում։

Նման հետազոտության դերը դժվար թե կարելի է գերագնահատել։ Երբ նրանք հայտնաբերեցին, թե որն է գենետիկ կոդը, հայտնի դարձավ, թե ինչ օրինաչափություններ են առաջանում, ինչպես են ձևավորվում անհատների մորֆոլոգիական կառուցվածքը, հոգեկանը, որոշակի հիվանդությունների հակվածությունը, նյութափոխանակությունը և արատները:

Գեն- ժառանգականության կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ միավոր, որը վերահսկում է որոշակի հատկանիշի կամ հատկության զարգացումը: Ծնողները վերարտադրության ընթացքում իրենց սերունդներին փոխանցում են գեների մի շարք: Գենի ուսումնասիրության մեջ մեծ ներդրում են ունեցել ռուս գիտնականները՝ Սիմաշկևիչ Է.Ա., Գավրիլովա Յու.Ա., Բոգոմազովա Օ.Վ. (2011)

Ներկայումս մոլեկուլային կենսաբանության մեջ հաստատվել է, որ գեները ԴՆԹ-ի հատվածներ են, որոնք կրում են ցանկացած ամբողջական տեղեկատվություն՝ մեկ սպիտակուցի մոլեկուլի կամ մեկ ՌՆԹ մոլեկուլի կառուցվածքի մասին: Այս և այլ ֆունկցիոնալ մոլեկուլները որոշում են օրգանիզմի զարգացումը, աճը և գործունեությունը։

Միևնույն ժամանակ, յուրաքանչյուր գենը բնութագրվում է մի շարք հատուկ կարգավորող ԴՆԹ հաջորդականությամբ, ինչպիսիք են պրոմոտորները, որոնք անմիջականորեն մասնակցում են գենի արտահայտման կարգավորմանը: Կարգավորող հաջորդականությունները կարող են տեղակայվել կա՛մ սպիտակուցը կոդավորող բաց ընթերցման շրջանակի մոտ, կա՛մ ՌՆԹ-ի հաջորդականության սկզբում, ինչպես դա պրոմոտորների դեպքում է (այսպես կոչված. cis cis-կարգավորող տարրեր), և շատ միլիոնավոր բազային զույգերի (նուկլեոտիդների) հեռավորության վրա, ինչպես ուժեղացուցիչների, մեկուսիչների և ճնշողների դեպքում (երբեմն դասակարգվում են որպես տրանս- կարգավորող տարրեր տրանսկարգավորիչ տարրեր): Այսպիսով, գենի հասկացությունը չի սահմանափակվում ԴՆԹ-ի կոդավորման շրջանով, այլ ավելի լայն հասկացություն է, որը ներառում է կարգավորող հաջորդականություններ:

Ի սկզբանե տերմինը գենհայտնվել է որպես դիսկրետ ժառանգական տեղեկատվության փոխանցման տեսական միավոր։ Կենսաբանության պատմությունը հիշում է վեճերը, թե որ մոլեկուլները կարող են լինել ժառանգական տեղեկատվության կրողներ։ Հետազոտողների մեծամասնությունը կարծում էր, որ միայն սպիտակուցները կարող են լինել այդպիսի կրիչներ, քանի որ դրանց կառուցվածքը (20 ամինաթթուներ) թույլ է տալիս ստեղծել ավելի շատ տարբերակներ, քան ԴՆԹ-ի կառուցվածքը, որը բաղկացած է ընդամենը չորս տեսակի նուկլեոտիդներից: Հետագայում փորձնականորեն ապացուցվեց, որ հենց ԴՆԹ-ն է ներառում ժառանգական տեղեկատվություն, որն արտահայտվել է որպես մոլեկուլային կենսաբանության կենտրոնական դոգմա։

Գեները կարող են ենթարկվել մուտացիաների՝ պատահական կամ նպատակային փոփոխություններ ԴՆԹ-ի շղթայում նուկլեոտիդների հաջորդականության մեջ: Մուտացիաները կարող են հանգեցնել հաջորդականության փոփոխության և, հետևաբար, սպիտակուցի կամ ՌՆԹ-ի կենսաբանական բնութագրերի փոփոխության, ինչը, իր հերթին, կարող է հանգեցնել օրգանիզմի ընդհանուր կամ տեղային փոփոխության կամ աննորմալ գործունեության: Նման մուտացիաները որոշ դեպքերում պաթոգեն են, քանի որ դրանց արդյունքը հիվանդություն է կամ մահացու՝ սաղմնային մակարդակով։ Այնուամենայնիվ, նուկլեոտիդային հաջորդականության ոչ բոլոր փոփոխությունները հանգեցնում են սպիտակուցի կառուցվածքի փոփոխության (գենետիկ կոդի այլասերվածության ազդեցության պատճառով) կամ հաջորդականության զգալի փոփոխության և ախտածին չեն: Մասնավորապես, մարդու գենոմը բնութագրվում է մեկ նուկլեոտիդային պոլիմորֆիզմով և պատճենների թվի տատանումներով։ պատճենեք թվերի տատանումները), ինչպիսիք են ջնջումները և կրկնօրինակումները, որոնք կազմում են մարդու ամբողջ նուկլեոտիդային հաջորդականության մոտ 1%-ը։ Հատկապես մեկ նուկլեոտիդային պոլիմորֆիզմները սահմանում են նույն գենի տարբեր ալելներ։

ԴՆԹ-ի շղթաներից յուրաքանչյուրը կազմող մոնոմերները բարդ օրգանական միացություններ են, որոնք ներառում են ազոտային հիմքեր՝ ադենին (A) կամ թիմին (T) կամ ցիտոզին (C) կամ գուանին (G), հինգ ատոմ շաքարավազ-պենտոզա-դեօքսիրիբոզա, որից հետո և ստացել է բուն ԴՆԹ-ի անվանումը, ինչպես նաև ֆոսֆորական թթվի մնացորդը։Այս միացությունները կոչվում են նուկլեոտիդներ։

Գենի հատկությունները

1. դիսկրետություն - գեների անխառնելիություն;
2. կայունություն - կառուցվածքը պահպանելու ունակություն;
3. անկայունություն - բազմիցս մուտացիայի ենթարկվելու ունակություն;
4. բազմակի ալելիզմ - բազմաթիվ գեներ գոյություն ունեն պոպուլյացիայի մեջ տարբեր մոլեկուլային ձևերով.
5. ալելիզմ - դիպլոիդ օրգանիզմների գենոտիպում գենի միայն երկու ձև.
6. յուրահատկություն - յուրաքանչյուր գեն կոդավորում է իր սեփական հատկանիշը.
7. պլեյոտրոպիա - գենի բազմակի ազդեցություն;
8. արտահայտիչություն - գենի արտահայտման աստիճանը հատկանիշի մեջ.
9. ներթափանցում - ֆենոտիպում գենի դրսևորման հաճախականությունը.
10. ուժեղացում - գենի կրկնօրինակների քանակի ավելացում:

Դասակարգում

1. Կառուցվածքային գեները գենոմի եզակի բաղադրիչներն են, որոնք ներկայացնում են որոշակի պրոտեին կամ ՌՆԹ-ի որոշ տեսակներ կոդավորող մեկ հաջորդականություն: (Տե՛ս նաև տնային տնտեսության գեներ հոդվածը):
2. Ֆունկցիոնալ գեներ - կարգավորում են կառուցվածքային գեների աշխատանքը:

Գենետիկ կոդը- մեթոդ, որը բնորոշ է բոլոր կենդանի օրգանիզմներին՝ սպիտակուցների ամինաթթուների հաջորդականությունը կոդավորելու համար՝ օգտագործելով նուկլեոտիդների հաջորդականությունը:

ԴՆԹ-ում օգտագործվում են չորս նուկլեոտիդներ՝ ադենին (A), գուանին (G), ցիտոզին (C), թիմին (T), որոնք ռուսալեզու գրականության մեջ նշվում են A, G, C և T տառերով։ Այս տառերը կազմում են։ գենետիկ կոդի այբուբենը. ՌՆԹ-ում օգտագործվում են նույն նուկլեոտիդները, բացառությամբ տիմինի, որը փոխարինվում է նմանատիպ նուկլեոտիդով՝ ուրացիլով, որը նշվում է U տառով (ռուսալեզու գրականության մեջ U)։ ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի մոլեկուլներում նուկլեոտիդները շարվում են շղթաներով և այդպիսով ստացվում են գենետիկական տառերի հաջորդականություններ։

Գենետիկ կոդը

Բնության մեջ կան 20 տարբեր ամինաթթուներ, որոնք օգտագործվում են սպիտակուցներ ստեղծելու համար: Յուրաքանչյուր սպիտակուց ամինաթթուների շղթա է կամ մի քանի շղթա՝ խիստ սահմանված հաջորդականությամբ: Այս հաջորդականությունը որոշում է սպիտակուցի կառուցվածքը և հետևաբար նրա բոլոր կենսաբանական հատկությունները: Ամինաթթուների հավաքածուն ունիվերսալ է նաև գրեթե բոլոր կենդանի օրգանիզմների համար։

Կենդանի բջիջներում գենետիկ տեղեկատվության ներդրումը (այսինքն՝ գենով կոդավորված սպիտակուցի սինթեզը) իրականացվում է երկու մատրիցային գործընթացների միջոցով՝ տրանսկրիպցիա (այսինքն՝ mRNA-ի սինթեզ ԴՆԹ-ի կաղապարի վրա) և գենետիկ կոդի թարգմանություն։ ամինաթթուների հաջորդականության մեջ (պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզ mRNA-ի վրա): Երեք անընդմեջ նուկլեոտիդները բավարար են 20 ամինաթթուների կոդավորման համար, ինչպես նաև կանգառի ազդանշանը, որը նշանակում է սպիտակուցի հաջորդականության ավարտ։ Երեք նուկլեոտիդների հավաքածուն կոչվում է եռյակ: Ամինաթթուներին և կոդոններին համապատասխան ընդունված հապավումները ներկայացված են նկարում:

Հատկություններ

1. Եռակիություն- Կոդի զգալի միավորը երեք նուկլեոտիդների (եռյակ կամ կոդոն) համակցությունն է:
2. Շարունակականություն- Եռյակների միջև չկան կետադրական նշաններ, այսինքն՝ տեղեկատվությունը շարունակաբար կարդացվում է։
3. ոչ համընկնող- միևնույն նուկլեոտիդը չի կարող միաժամանակ լինել երկու կամ ավելի եռյակի մաս (չի նկատվում վիրուսների, միտոքոնդրիաների և բակտերիաների համընկնող որոշ գեների համար, որոնք կոդավորում են մի քանի շրջանակի փոփոխական սպիտակուցներ):
4. Միանշանակություն (կոնկրետություն)- որոշակի կոդոն համապատասխանում է միայն մեկ ամինաթթվի (սակայն, UGA կոդոնը Euplotes crassusերկու ամինաթթուների կոդերը՝ ցիստեին և սելենոցիստեին)
5. Դեգեներացիա (ավելորդություն)Մի քանի կոդոններ կարող են համապատասխանել նույն ամինաթթունին։
6. Բազմակողմանիություն- գենետիկ կոդը նույն կերպ է գործում բարդության տարբեր մակարդակների օրգանիզմներում՝ վիրուսներից մինչև մարդ (գենետիկական ինժեներիայի մեթոդները հիմնված են դրա վրա. կան մի շարք բացառություններ, որոնք ներկայացված են «Ստանդարտ գենետիկ կոդի տատանումներ» աղյուսակում. «ստորև բերված բաժինը):
7. Աղմուկի իմունիտետ- նուկլեոտիդային փոխարինումների մուտացիաները, որոնք չեն հանգեցնում կոդավորված ամինաթթվի դասի փոփոխության, կոչվում են. պահպանողական; նուկլեոտիդային փոխարինող մուտացիաները, որոնք հանգեցնում են կոդավորված ամինաթթվի դասի փոփոխությանը, կոչվում են. արմատական.

Սպիտակուցների կենսասինթեզը և դրա քայլերը

Սպիտակուցի կենսասինթեզ- ամինաթթուների մնացորդներից պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզի բարդ բազմաստիճան գործընթաց, որը տեղի է ունենում կենդանի օրգանիզմների բջիջների ռիբոսոմների վրա mRNA և tRNA մոլեկուլների մասնակցությամբ:

Սպիտակուցների կենսասինթեզը կարելի է բաժանել տառադարձման, մշակման և թարգմանության փուլերի։ Տրանսկրիպցիայի ընթացքում ԴՆԹ-ի մոլեկուլներում կոդավորված գենետիկական տեղեկատվությունը կարդացվում է և այդ տեղեկատվությունը գրվում է mRNA մոլեկուլների մեջ: Մշակման հաջորդական փուլերի ընթացքում որոշ բեկորներ, որոնք անհարկի են հետագա փուլերում, հանվում են mRNA-ից, և նուկլեոտիդային հաջորդականությունները խմբագրվում են։ Կոդը միջուկից ռիբոսոմներ տեղափոխելուց հետո տեղի է ունենում սպիտակուցի մոլեկուլների իրական սինթեզ՝ ամինաթթուների առանձին մնացորդներ կցելով աճող պոլիպեպտիդային շղթային:

Տրանսկրիպցիայի և թարգմանության միջև mRNA մոլեկուլը ենթարկվում է մի շարք հաջորդական փոփոխությունների, որոնք ապահովում են պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզի գործող կաղապարի հասունացումը: 5' ծայրին կցվում է գլխարկ, իսկ 3' ծայրին կցված է պոլի-Ա պոչ, ինչը մեծացնում է mRNA-ի կյանքի տևողությունը: Էուկարիոտիկ բջիջում վերամշակման գալուստով հնարավոր դարձավ միավորել գենային էկզոնները՝ ստանալով սպիտակուցների ավելի մեծ տեսականի, որոնք կոդավորված են մեկ ԴՆԹ նուկլեոտիդային հաջորդականությամբ՝ այլընտրանքային զուգավորում:

Թարգմանությունը բաղկացած է պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզից՝ ըստ հաղորդագրության ՌՆԹ-ում կոդավորված տեղեկատվության: Ամինաթթուների հաջորդականությունը դասավորվում է օգտագործելով տրանսպորտՌՆԹ (tRNA), որոնք կազմում են համալիրներ ամինաթթուների հետ՝ aminoacyl-tRNA: Յուրաքանչյուր ամինաթթու ունի իր սեփական tRNA-ն, որն ունի համապատասխան հակակոդոն, որը «համապատասխանում է» mRNA կոդոնին: Թարգմանության ընթացքում ռիբոսոմը շարժվում է mRNA-ի երկայնքով, քանի որ կուտակվում է պոլիպեպտիդային շղթա: Սպիտակուցների սինթեզի էներգիան ապահովում է ATP-ն:

Այնուհետև պատրաստի սպիտակուցի մոլեկուլը կտրվում է ռիբոսոմից և տեղափոխվում բջջի ճիշտ տեղը: Որոշ սպիտակուցներ իրենց ակտիվ վիճակին հասնելու համար պահանջում են լրացուցիչ հետթարգմանական փոփոխություն:

ԴՆԹ-ի գենետիկ գործառույթներըկայանում է նրանում, որ այն ապահովում է ժառանգական տեղեկատվության պահպանում, փոխանցում և իրականացում, որը տեղեկատվություն է սպիտակուցների առաջնային կառուցվածքի (այսինքն՝ դրանց ամինաթթուների կազմի մասին): ԴՆԹ-ի կապը սպիտակուցի սինթեզի հետ կանխագուշակել էին կենսաքիմիկոսներ Ջ. Բիդլը և Է. Թաթումը դեռևս 1944 թվականին՝ Նեյրոսպորայի բորբոս սնկերի մուտացիաների մեխանիզմն ուսումնասիրելիս: Տեղեկատվությունը գրանցվում է որպես ազոտային հիմքերի հատուկ հաջորդականություն ԴՆԹ-ի մոլեկուլում՝ օգտագործելով գենետիկ կոդը: Գենետիկ կոդի վերծանումը համարվում է 20-րդ դարի բնական գիտության մեծ հայտնագործություններից մեկը։ և իրենց կարևորությամբ հավասարեցվում են ֆիզիկայում միջուկային էներգիայի հայտնաբերմանը։ Այս ոլորտում հաջողությունը կապված է ամերիկացի գիտնական Մ.Նիրենբերգի անվան հետ, որի լաբորատորիայում վերծանվել է առաջին կոդոնը՝ YYY-ը։ Սակայն վերծանման ողջ գործընթացը տևել է ավելի քան 10 տարի, դրան մասնակցել են բազմաթիվ հայտնի գիտնականներ տարբեր երկրներից, և ոչ միայն կենսաբաններ, այլև ֆիզիկոսներ, մաթեմատիկոսներ, կիբեռնետիկներ։ Գենետիկական տեղեկատվության գրանցման մեխանիզմի մշակման գործում վճռորոշ ներդրումն է ունեցել Գ.Գամովը, ով առաջինն է առաջարկել, որ կոդոնը բաղկացած է երեք նուկլեոտիդից։ Գիտնականների համատեղ ջանքերով տրվել է գենետիկ կոդի ամբողջական բնութագրում։

Ներքին շրջանի տառերը կոդոնի 1-ին դիրքի հիմքերն են, երկրորդ շրջանի տառերը՝
2-րդ դիրքի հիմքերը և երկրորդ շրջանագծից դուրս գտնվող տառերը 3-րդ դիրքի հիմքերն են:
Վերջին շրջանում՝ ամինաթթուների կրճատ անվանումները։ NP - ոչ բևեռային,
P - բևեռային ամինաթթուների մնացորդներ:

Գենետիկ կոդի հիմնական հատկություններն են. եռակիություն, այլասերվածությունև ոչ համընկնող. Եռակիությունը նշանակում է, որ երեք հիմքերի հաջորդականությունը որոշում է սպիտակուցի մոլեկուլում կոնկրետ ամինաթթվի ընդգրկումը (օրինակ՝ AUG - մեթիոնին): Կոդի այլասերվածությունն այն է, որ նույն ամինաթթուն կարող է կոդավորվել երկու կամ ավելի կոդոններով: Չհամընկնող նշանակում է, որ նույն հիմքը չի կարող առկա լինել երկու հարակից կոդոններում:

Կոդը պարզվել է ունիվերսալ, այսինքն. Գենետիկական տեղեկատվության գրանցման սկզբունքը բոլոր օրգանիզմներում նույնն է։

Եռյակները, որոնք ծածկագրում են նույն ամինաթթուն, կոչվում են հոմանիշ կոդոններ։ Նրանք սովորաբար ունեն նույն հիմքերը 1-ին և 2-րդ դիրքերում և տարբերվում են միայն երրորդ հիմքում: Օրինակ՝ ամինաթթվի ալանինի ընդգրկումը սպիտակուցի մոլեկուլում կոդավորված է ՌՆԹ-ի մոլեկուլի հոմանիշ կոդոններով՝ GCA, GCC, GCG, GCY: Գենետիկ կոդը պարունակում է երեք ոչ կոդավորող եռյակ (անհեթեթ կոդոններ՝ UAG, UGA, UAA), որոնք ստոպ ազդանշանների դեր են խաղում տեղեկատվության ընթերցման գործընթացում։

Հաստատվել է, որ գենետիկ կոդի ունիվերսալությունը բացարձակ չէ։ Պահպանելով բոլոր օրգանիզմների համար ընդհանուր կոդավորման սկզբունքը և կոդի բնութագրերը, որոշ դեպքերում նկատվում է առանձին ծածկագրային բառերի իմաստային բեռի փոփոխություն։ Այս երևույթը կոչվում էր գենետիկ կոդի երկիմաստություն, իսկ ինքը՝ կոդը գրեթե ունիվերսալ.

Կարդացեք նաև այլ հոդվածներ թեմաներ 6 «Ժառանգականության մոլեկուլային հիմքերը»:

Անցեք կարդալու գրքի այլ թեմաներ «Գենետիկա և ընտրություն. տեսություն. առաջադրանքներ. պատասխաններ».

Դասախոսություն 5 Գենետիկ կոդը

Հայեցակարգի սահմանում

Գենետիկ կոդը սպիտակուցներում ամինաթթուների հաջորդականության մասին տեղեկատվության գրանցման համակարգ է՝ օգտագործելով ԴՆԹ-ում նուկլեոտիդների հաջորդականությունը:

Քանի որ ԴՆԹ-ն ուղղակիորեն ներգրավված չէ սպիտակուցի սինթեզում, կոդը գրված է ՌՆԹ-ի լեզվով: ՌՆԹ-ն թիմինի փոխարեն պարունակում է ուրացիլ:

Գենետիկ կոդի հատկությունները

1. Եռակիություն

Յուրաքանչյուր ամինաթթու կոդավորված է 3 նուկլեոտիդների հաջորդականությամբ:

Սահմանում. Եռյակը կամ կոդոնը երեք նուկլեոտիդների հաջորդականություն է, որը ծածկագրում է մեկ ամինաթթու:

Կոդը չի կարող լինել միապաղաղ, քանի որ 4-ը (տարբեր նուկլեոտիդների թիվը ԴՆԹ-ում) 20-ից փոքր է: Կոդը չի կարող կրկնապատկվել, քանի որ 16-ը (4 նուկլեոտիդների համակցությունների և փոխակերպումների թիվը 2-ով) փոքր է 20-ից: Կոդը կարող է եռապատիկ լինել, քանի որ. 64-ը (համակցությունների և փոխակերպումների թիվը 4-ից 3-ը) 20-ից մեծ է։

2. Դեգեներացիա.

Բոլոր ամինաթթուները, բացառությամբ մեթիոնինի և տրիպտոֆանի, կոդավորված են մեկից ավելի եռյակով.

2 ԱԿ 1 եռյակի համար = 2:

9 AKs x 2 եռյակ = 18:

1 AK 3 եռյակ = 3.

5 AKs x 4 եռյակ = 20:

3 AKs x 6 եռյակ = 18:

Ընդհանուր առմամբ 20 ամինաթթուների 61 եռակի կոդավորում:

3. Միջգենային կետադրական նշանների առկայությունը.

Սահմանում:

Գեն ԴՆԹ-ի մի հատված է, որը ծածկագրում է մեկ պոլիպեպտիդային շղթա կամ մեկ մոլեկուլ tPHK, rՌՆԹ կամsPHK.

ԳեներtPHK, rPHK, sPHKսպիտակուցները չեն կոդավորում:

Պոլիպեպտիդ կոդավորող յուրաքանչյուր գենի վերջում կա 3 եռյակներից առնվազն մեկը, որոնք կոդավորում են ՌՆԹ-ի կանգառի կոդոնները կամ կանգառի ազդանշանները: mRNA-ում դրանք այսպիսի տեսք ունեն. UAA, UAG, UGA . Նրանք դադարեցնում են (ավարտում) հեռարձակումը։

Պայմանականորեն կոդոնը կիրառվում է նաև կետադրական նշանների նկատմամբՕԳ - առաջինը առաջատարի հաջորդականությունից հետո: (Տես դասախոսություն 8) Այն կատարում է մեծատառի ֆունկցիա: Այս դիրքում այն ​​կոդավորում է ֆորմիլմեթիոնինի համար (պրոկարիոտներում):

4. Յուրահատուկություն.

Յուրաքանչյուր եռյակ կոդավորում է միայն մեկ ամինաթթու կամ թարգմանության տերմինատոր է:

Բացառություն է կազմում կոդոնըՕԳ . Պրոկարիոտների մոտ առաջին դիրքում (մեծատառ) այն կոդավորում է ֆորմիլմեթիոնին, իսկ ցանկացած այլ դիրքում՝ մեթիոնին։

5. Կոմպակտություն, կամ ներգենային կետադրական նշանների բացակայություն։
Գենի ներսում յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ զգալի կոդոնի մասն է:

1961 թվականին Սեյմուր Բենզերը և Ֆրենսիս Քրիկը փորձարարական կերպով ապացուցեցին, որ կոդը եռակի և կոմպակտ է։

Փորձի էությունը՝ «+» մուտացիա՝ մեկ նուկլեոտիդի ներդրում։ «-» մուտացիա - մեկ նուկլեոտիդի կորուստ: Մեկ «+» կամ «-» մուտացիան գենի սկզբում փչացնում է ամբողջ գենը: Կրկնակի «+» կամ «-» մուտացիան նույնպես փչացնում է ամբողջ գենը:

Եռակի «+» կամ «-» մուտացիան գենի սկզբում փչացնում է դրա միայն մի մասը։ «+» կամ «-» քառակի մուտացիան կրկին փչացնում է ամբողջ գենը:

Փորձը դա է ապացուցում կոդը եռակի է, և գենի ներսում կետադրական նշաններ չկան:Փորձն իրականացվել է երկու հարակից ֆագային գեների վրա և ցույց է տվել, ի լրումն. գեների միջև կետադրական նշանների առկայությունը.

6. Բազմակողմանիություն.

Երկրի վրա ապրող բոլոր արարածների համար գենետիկ կոդը նույնն է:

1979 թվականին Բուրելը բացվեց իդեալականմարդու միտոքոնդրիալ ծածկագիրը.

Սահմանում:

«Իդեալը» գենետիկական ծածկագիրն է, որում կատարվում է քվազի-կրկնակի կոդի այլասերվածության կանոնը. Եթե երկու եռյակի առաջին երկու նուկլեոտիդները համընկնում են, իսկ երրորդ նուկլեոտիդները պատկանում են նույն դասին (երկուսն էլ պուրիններ են կամ երկուսն էլ պիրիմիդիններ) , ապա այս եռյակները կոդավորում են նույն ամինաթթուն :

Ընդհանուր կոդում այս կանոնից երկու բացառություն կա: Ունիվերսալի իդեալական կոդից երկուսն էլ շեղումները վերաբերում են հիմնական կետերին՝ սպիտակուցի սինթեզի սկզբին և ավարտին.

կոդոն	Ունիվերսալ կոդը	Միտոքոնդրիալ կոդերը
		Ողնաշարավորներ	Անողնաշարավորներ	Խմորիչ	Բույսեր
	STOP				STOP
UA-ի հետ
Ա Գ Ա		STOP
		STOP			230 փոխարինումը չի փոխում կոդավորված ամինաթթվի դասը: դեպի պատռելիություն։ 1956 թվականին Գեորգի Գամովն առաջարկեց համընկնող ծածկագրի տարբերակ։ Համաձայն Gamow ծածկագրի՝ յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ, սկսած գենի երրորդից, 3 կոդոնների մասն է։ Երբ գենետիկ կոդը վերծանվեց, պարզվեց, որ այն չի համընկնում, այսինքն. յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ միայն մեկ կոդոնի մասն է: Համընկնող գենետիկ կոդի առավելությունները. կոմպակտություն, սպիտակուցի կառուցվածքի ավելի փոքր կախվածություն նուկլեոտիդի ներդիրից կամ ջնջումից: Թերությունը՝ սպիտակուցի կառուցվածքի բարձր կախվածությունը նուկլեոտիդների փոխարինումից և սահմանափակումը հարևաններից: 1976 թվականին ֆX174 ֆագի ԴՆԹ-ի հաջորդականությունը կատարվեց։ Այն ունի 5375 նուկլեոտիդների միաշղթա շրջանաձև ԴՆԹ: Հայտնի էր, որ ֆագը կոդավորում է 9 սպիտակուց: Նրանցից 6-ի համար բացահայտվել են մեկը մյուսի հետևից տեղակայված գեները։ Պարզվեց, որ համընկնում կա. E գենը ամբողջությամբ գտնվում է գենի մեջԴ . Նրա մեկնարկային կոդոնը հայտնվում է ընթերցման մեկ նուկլեոտիդային տեղաշարժի արդյունքում: ԳենՋ սկսվում է այնտեղ, որտեղ ավարտվում է գենըԴ . Գենի մեկնարկային կոդոնՋ համընկնում է գենի ավարտական ​​կոդոնի հետԴ երկու նուկլեոտիդների տեղաշարժի պատճառով: Դիզայնը կոչվում է «կարդալու շրջանակի տեղաշարժ» մի շարք նուկլեոտիդների կողմից, որոնք երեքի բազմապատիկ չեն: Մինչ օրս համընկնումը ցուցադրվել է միայն մի քանի ֆագերի համար: ԴՆԹ-ի տեղեկատվական կարողությունները Երկրի վրա կա 6 միլիարդ մարդ: Նրանց մասին ժառանգական տեղեկություններ պարփակված 6x10 9 սպերմատոզոիդների մեջ: Տարբեր գնահատականներով մարդն ունի 30-ից 50 հազար գեներ. Բոլոր մարդիկ ունեն ~30x10 13 գեն կամ 30x10 16 բազային զույգ, որոնք կազմում են 10 17 կոդոն: Գրքի միջին էջը պարունակում է 25x10 2 նիշ: 6x10 9 սպերմատոզոիդների ԴՆԹ-ն պարունակում է տեղեկատվություն մոտավորապես ծավալով 4x10 13 գրքի էջ. Այս էջերը կզբաղեցնեն 6 NSU շենքերի տարածքը: 6x10 9 սերմնահեղուկը զբաղեցնում է մատնոցի կեսը: Նրանց ԴՆԹ-ն զբաղեցնում է մատնոցի մեկ քառորդից պակաս:

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի քիմիական կազմը և կառուցվածքային կազմակերպումը:

Նուկլեինաթթվի մոլեկուլները շատ երկար շղթաներ են, որոնք բաղկացած են հարյուրավոր և նույնիսկ միլիոնավոր նուկլեոտիդներից: Ցանկացած նուկլեինաթթու պարունակում է ընդամենը չորս տեսակի նուկլեոտիդներ: Նուկլեինաթթվի մոլեկուլների գործառույթները կախված են դրանց կառուցվածքից, դրանց բաղկացուցիչ նուկլեոտիդներից, շղթայում դրանց քանակից և մոլեկուլում միացությունների հաջորդականությունից։

Յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ կազմված է երեք բաղադրիչներից՝ ազոտային հիմք, ածխաջրածին և ֆոսֆորաթթու։ AT միացությունյուրաքանչյուր նուկլեոտիդ ԴՆԹներառված է ազոտային հիմքերի չորս տեսակներից մեկը (ադենին - A, թիմին - T, գուանին - G կամ ցիտոսին - C), ինչպես նաև ածխածնի դեզօքսիրիբոզ և ֆոսֆորաթթվի մնացորդ:

Այսպիսով, ԴՆԹ նուկլեոտիդները տարբերվում են միայն ազոտային հիմքի տեսակով։
ԴՆԹ-ի մոլեկուլը բաղկացած է հսկայական թվով նուկլեոտիդներից, որոնք միացված են շղթայով որոշակի հաջորդականությամբ։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլների յուրաքանչյուր տեսակ ունի նուկլեոտիդների իր թիվը և հաջորդականությունը:

ԴՆԹ-ի մոլեկուլները շատ երկար են: Օրինակ՝ մարդու մեկ բջջի (46 քրոմոսոմ) ԴՆԹ-ի մոլեկուլներում նուկլեոտիդների հաջորդականությունը գրելու համար անհրաժեշտ կլինի մոտ 820000 էջանոց գիրք։ Չորս տեսակի նուկլեոտիդների փոփոխությունը կարող է ձևավորել ԴՆԹ-ի մոլեկուլների անսահման թվով տարբերակներ։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլների կառուցվածքի այս առանձնահատկությունները թույլ են տալիս նրանց պահել հսկայական քանակությամբ տեղեկատվություն օրգանիզմների բոլոր նշանների մասին:

1953 թվականին ամերիկացի կենսաբան Ջ. Ուոթսոնը և անգլիացի ֆիզիկոս Ֆ. Կրիկը ստեղծեցին ԴՆԹ մոլեկուլի կառուցվածքի մոդելը։ Գիտնականները պարզել են, որ ԴՆԹ-ի յուրաքանչյուր մոլեկուլ բաղկացած է երկու շղթաներից՝ փոխկապակցված և պարուրաձև ոլորված։ Կարծես կրկնակի խխունջ լինի։ Յուրաքանչյուր շղթայում չորս տեսակի նուկլեոտիդներ փոխարինվում են որոշակի հաջորդականությամբ:

Նուկլեոտիդ ԴՆԹ-ի կազմըտարբերվում է բակտերիաների, սնկերի, բույսերի, կենդանիների տարբեր տեսակներով: Բայց դա տարիքի հետ չի փոխվում, քիչ է կախված շրջակա միջավայրի փոփոխություններից։ Նուկլեոտիդները զուգակցված են, այսինքն՝ ԴՆԹ-ի ցանկացած մոլեկուլում ադենինի նուկլեոտիդների թիվը հավասար է թիմիդինի նուկլեոտիդների թվին (A-T), իսկ ցիտոսինի նուկլեոտիդների թիվը՝ գուանինի նուկլեոտիդների (C-G) թվին։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ ԴՆԹ-ի մոլեկուլում երկու շղթաների միմյանց միացումը ենթարկվում է որոշակի կանոնի, այն է՝ մի շղթայի ադենինը միշտ կապված է երկու ջրածնային կապերով միայն մյուս շղթայի Թիմինի հետ, իսկ գուանինը երեք ջրածնով։ կապերը ցիտոզինի հետ, այսինքն՝ մեկ մոլեկուլի ԴՆԹ-ի նուկլեոտիդային շղթաները փոխլրացնող են, լրացնում են միմյանց։

Նուկլեինաթթվի մոլեկուլները - ԴՆԹ-ն և ՌՆԹ-ն կազմված են նուկլեոտիդներից: ԴՆԹ նուկլեոտիդների կազմը ներառում է ազոտային հիմք (A, T, G, C), դեզօքսիրիբոզ ածխաջրածին և ֆոսֆորաթթվի մոլեկուլի մնացորդ: ԴՆԹ-ի մոլեկուլը կրկնակի խխունջ է, որը բաղկացած է երկու շղթաներից, որոնք միացված են ջրածնային կապերով՝ փոխլրացման սկզբունքով։ ԴՆԹ-ի գործառույթը ժառանգական տեղեկատվության պահպանումն է:

ԴՆԹ-ի հատկություններն ու գործառույթները.

ԴՆԹգենետիկական տեղեկատվության կրող է՝ գրված նուկլեոտիդների հաջորդականության տեսքով՝ օգտագործելով գենետիկ կոդը։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլները կապված են երկու հիմնարար հետ ապրելու հատկություններըօրգանիզմներ՝ ժառանգականություն և փոփոխականություն։ ԴՆԹ-ի վերարտադրություն կոչվող գործընթացի ընթացքում ձևավորվում է սկզբնական շղթայի երկու օրինակ, որոնք ժառանգվում են դուստր բջիջների կողմից, երբ դրանք բաժանվում են, այնպես որ ստացված բջիջները գենետիկորեն նույնական են բնօրինակին:

Գենետիկական տեղեկատվությունը իրացվում է գեների արտահայտման ժամանակ՝ տրանսկրիպցիայի (ՌՆԹ մոլեկուլների սինթեզ ԴՆԹ-ի կաղապարի վրա) և թարգմանության (ՌՆԹ կաղապարի վրա սպիտակուցների սինթեզ) գործընթացներում։

Նուկլեոտիդների հաջորդականությունը «կոդավորում է» տեղեկատվություն ՌՆԹ-ի տարբեր տեսակների մասին՝ տեղեկատվություն կամ ձևանմուշ (mRNA), ռիբոսոմային (rRNA) և տրանսպորտային (tRNA): ՌՆԹ-ի այս բոլոր տեսակները սինթեզվում են ԴՆԹ-ից տառադարձման գործընթացում: Նրանց դերը սպիտակուցների կենսասինթեզի (թարգմանության գործընթացում) տարբեր է։ Մեսսենջեր ՌՆԹ-ն պարունակում է տեղեկատվություն սպիտակուցում ամինաթթուների հաջորդականության մասին, ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն հիմք է հանդիսանում ռիբոսոմների համար (նուկլեոպրոտեինների բարդ կոմպլեքսներ, որոնց հիմնական գործառույթը մՌՆԹ-ի հիման վրա առանձին ամինաթթուներից սպիտակուց հավաքելն է), ՌՆԹ-ն փոխանցել ամինին։ թթուները դեպի սպիտակուցների հավաքման վայր՝ դեպի ռիբոսոմի ակտիվ կենտրոն՝ «սողացող» mRNA-ի երկայնքով:

Գենետիկ կոդը, դրա հատկությունները.

Գենետիկ կոդը- մեթոդ, որը բնորոշ է բոլոր կենդանի օրգանիզմներին՝ սպիտակուցների ամինաթթուների հաջորդականությունը կոդավորելու համար՝ օգտագործելով նուկլեոտիդների հաջորդականությունը: ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ:

1. Եռակիություն- Կոդի զգալի միավորը երեք նուկլեոտիդների (եռյակ կամ կոդոն) համակցությունն է:
2. Շարունակականություն- Եռյակների միջև չկան կետադրական նշաններ, այսինքն՝ տեղեկատվությունը շարունակաբար կարդացվում է։
3. ոչ համընկնող- միևնույն նուկլեոտիդը չի կարող միաժամանակ լինել երկու կամ ավելի եռյակի մաս (չի նկատվում վիրուսների, միտոքոնդրիաների և բակտերիաների համընկնող որոշ գեների համար, որոնք կոդավորում են մի քանի շրջանակի փոփոխական սպիտակուցներ):
4. Միանշանակություն (կոնկրետություն)- որոշակի կոդոն համապատասխանում է միայն մեկ ամինաթթվի (սակայն, UGA կոդոնը Euplotes crassusերկու ամինաթթուների կոդերը՝ ցիստեին և սելենոցիստեին)
5. Դեգեներացիա (ավելորդություն)Մի քանի կոդոններ կարող են համապատասխանել նույն ամինաթթունին։
6. Բազմակողմանիություն- գենետիկ կոդը նույն կերպ է գործում բարդության տարբեր մակարդակների օրգանիզմներում՝ վիրուսներից մինչև մարդ (գենետիկական ինժեներիայի մեթոդները հիմնված են դրա վրա. կան մի շարք բացառություններ, որոնք ներկայացված են «Ստանդարտ գենետիկ կոդի տատանումներ» աղյուսակում. «ստորև բերված բաժինը):
7. Աղմուկի իմունիտետ- նուկլեոտիդային փոխարինումների մուտացիաները, որոնք չեն հանգեցնում կոդավորված ամինաթթվի դասի փոփոխության, կոչվում են. պահպանողական; նուկլեոտիդային փոխարինող մուտացիաները, որոնք հանգեցնում են կոդավորված ամինաթթվի դասի փոփոխությանը, կոչվում են. արմատական.

5. ԴՆԹ-ի ինքնավերարտադրություն: Replicon և դրա գործունեությունը .

Նուկլեինաթթվի մոլեկուլների ինքնավերարտադրման գործընթացը, որն ուղեկցվում է ժառանգականությամբ (բջջից բջիջ) գենետիկական տեղեկատվության ճշգրիտ պատճենների փոխանցմամբ. Ռ. իրականացվում է մի շարք հատուկ ֆերմենտների մասնակցությամբ (հելիկազ<ուղղաթիռ>, որը վերահսկում է մոլեկուլի լուծարումը ԴՆԹ, ԴՆԹ- պոլիմերազ<ԴՆԹ պոլիմերազ> I և III, ԴՆԹ- լիգազ<ԴՆԹ լիգազ>), անցնում է կիսապահպանողական տիպի միջով` կրկնօրինակման պատառաքաղի ձևավորմամբ<կրկնօրինակման պատառաքաղ>; շղթաներից մեկի վրա<առաջատար շարանը> կոմպլեմենտար շղթայի սինթեզը շարունակական է, իսկ մյուս կողմից<ուշացած շարանը> առաջանում է Դկազակիի բեկորների առաջացման պատճառով<Օկազակիի բեկորներ>; Ռ. - բարձր ճշգրտության գործընթաց, որի սխալի մակարդակը չի գերազանցում 10 -9; էուկարիոտներում Ռ. կարող է առաջանալ միևնույն մոլեկուլի միանգամից մի քանի կետերում ԴՆԹ; արագություն Ռ. էուկարիոտներն ունեն մոտ 100, իսկ բակտերիաները՝ մոտ 1000 նուկլեոտիդ վայրկյանում։

6. Էուկարիոտների գենոմի կազմակերպման մակարդակները .

Էուկարիոտ օրգանիզմներում տրանսկրիպցիոն կարգավորման մեխանիզմը շատ ավելի բարդ է։ Էուկարիոտային գեների կլոնավորման և հաջորդականության արդյունքում հայտնաբերվել են տրանսկրիպցիայի և թարգմանության մեջ ներգրավված հատուկ հաջորդականություններ։
Էուկարիոտիկ բջիջը բնութագրվում է.
1. ԴՆԹ-ի մոլեկուլում ինտրոնների և էկզոնների առկայությունը:
2. i-RNA-ի հասունացում՝ ինտրոնների հեռացում և էկզոնների կարում։
3. Տրանսկրիպցիան կարգավորող կարգավորող տարրերի առկայությունը, ինչպիսիք են՝ ա) պրոմոութերները՝ 3 տեսակ, որոնցից յուրաքանչյուրում նստած է կոնկրետ պոլիմերազ։ Pol I-ը կրկնօրինակում է ռիբոսոմային գեները, Pol II-ը՝ սպիտակուցային կառուցվածքային գեները, Pol III-ը՝ փոքր ՌՆԹ-ներ կոդավորող գեները: Pol I և Pol II խթանիչները գտնվում են տրանսկրիպցիայի մեկնարկի վայրից վերևում, Pol III պրոմոուտերը գտնվում է կառուցվածքային գենի շրջանակներում; բ) մոդուլատորներ - ԴՆԹ-ի հաջորդականություններ, որոնք բարձրացնում են տրանսկրիպցիայի մակարդակը. գ) ուժեղացուցիչներ - հաջորդականություններ, որոնք բարձրացնում են տրանսկրիպցիայի մակարդակը և գործում են անկախ իրենց դիրքից գենի կոդավորող մասի և ՌՆԹ-ի սինթեզի մեկնարկային կետի վիճակից. դ) տերմինատորներ՝ հատուկ հաջորդականություններ, որոնք դադարեցնում են և՛ թարգմանությունը, և՛ արտագրումը:
Այս հաջորդականությունները տարբերվում են պրոկարիոտային հաջորդականություններից իրենց առաջնային կառուցվածքով և տեղակայմամբ՝ սկզբնական կոդոնի համեմատ, և բակտերիալ ՌՆԹ պոլիմերազը չի «ճանաչում» դրանք։ Այսպիսով, պրոկարիոտ բջիջներում էուկարիոտ գեների արտահայտման համար գեները պետք է լինեն պրոկարիոտային կարգավորող տարրերի հսկողության տակ։ Այս հանգամանքը պետք է հաշվի առնել արտահայտման համար վեկտորներ կառուցելիս։

7. Քրոմոսոմների քիմիական և կառուցվածքային բաղադրությունը .

Քիմիական քրոմոսոմային կազմը - ԴՆԹ - 40%, Հիստոնային սպիտակուցներ - 40%: Ոչ հիստոն - 20% մի փոքր ՌՆԹ: Լիպիդներ, պոլիսախարիդներ, մետաղական իոններ:

Քրոմոսոմի քիմիական բաղադրությունը նուկլեինաթթուների համալիր է սպիտակուցներով, ածխաջրերով, լիպիդներով և մետաղներով: Գենային ակտիվության կարգավորումը և դրանց վերականգնումը քիմիական կամ ճառագայթային վնասման դեպքում տեղի է ունենում քրոմոսոմում։

ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԱԿԱՆ????

Քրոմոսոմներ- Բջջային միջուկի նուկլեոպրոտեինների կառուցվածքային տարրերը, որոնք պարունակում են ԴՆԹ, որը պարունակում է օրգանիզմի ժառանգական տեղեկատվություն, կարող են ինքնավերարտադրվել, ունեն կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ անհատականություն և պահպանում են այն մի շարք սերունդների ընթացքում:

միտոտիկ ցիկլում նկատվում են քրոմոսոմների կառուցվածքային կազմակերպման հետևյալ հատկանիշները.

Կան քրոմոսոմների կառուցվածքային կազմակերպման միտոտիկ և միջֆազային ձևեր, որոնք փոխադարձաբար անցնում են միտոտիկ ցիկլում միմյանց մեջ, դրանք ֆունկցիոնալ և ֆիզիոլոգիական փոխակերպումներ են:

8. Էուկարիոտներում ժառանգական նյութի փաթեթավորման մակարդակները .

Էուկարիոտների ժառանգական նյութի կազմակերպման կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ մակարդակները

Ժառանգականությունը և փոփոխականությունը ապահովում են.

1) անհատական ​​(դիսկրետ) ժառանգություն և անհատական ​​հատկանիշների փոփոխություններ.

2) յուրաքանչյուր սերնդի անհատների մեջ որոշակի կենսաբանական տեսակի օրգանիզմների մորֆոլոգիական և ֆունկցիոնալ բնութագրերի ամբողջ համալիրի վերարտադրությունը.

3) վերաբաշխում սեռական բազմացում ունեցող տեսակների մեջ ժառանգական հակումների վերարտադրության գործընթացում, որի արդյունքում սերունդն ունենում է բնավորությունների համակցություն, որը տարբերվում է ծնողների մոտ դրանց համակցությունից. Հատկանիշների ժառանգականության և փոփոխականության օրինաչափությունները և դրանց համակցությունները բխում են գենետիկական նյութի կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ կազմակերպման սկզբունքներից։

Էուկարիոտիկ օրգանիզմների ժառանգական նյութի կազմակերպման երեք մակարդակ կա՝ գենային, քրոմոսոմային և գենոմային (գենոտիպային մակարդակ)։

Գենի մակարդակի տարրական կառուցվածքը գենն է: Նրա մոտ որոշակի հատկանիշների զարգացման համար անհրաժեշտ է գեների փոխանցումը ծնողներից սերունդ։ Թեև հայտնի են կենսաբանական փոփոխականության մի քանի ձևեր, միայն գեների կառուցվածքի խախտումն է փոխում ժառանգական տեղեկատվության իմաստը, որի համաձայն ձևավորվում են հատուկ հատկություններ և հատկություններ: Գենային մակարդակի առկայության պատճառով հնարավոր է անհատական, առանձին (դիսկրետ) և ինքնուրույն ժառանգականություն և անհատական ​​հատկանիշների փոփոխություններ։

Էուկարիոտային բջիջների գեները խմբերով բաշխված են քրոմոսոմների երկայնքով։ Սրանք բջջի միջուկի կառուցվածքներն են, որոնք բնութագրվում են անհատականությամբ և մի շարք սերունդներում անհատական ​​կառուցվածքային հատկանիշների պահպանմամբ վերարտադրվելու կարողությամբ։ Քրոմոսոմների առկայությունը որոշում է ժառանգական նյութի կազմակերպման քրոմոսոմային մակարդակի բաշխումը: Գենների տեղադրումը քրոմոսոմներում ազդում է հատկությունների հարաբերական ժառանգության վրա, հնարավորություն է տալիս ազդել գենի ֆունկցիայի վրա նրա անմիջական գենետիկ միջավայրից՝ հարևան գեներից։ Ժառանգական նյութի քրոմոսոմային կազմակերպումը անհրաժեշտ պայման է ծառայում սեռական վերարտադրության ընթացքում սերունդների մեջ ծնողների ժառանգական հակումների վերաբաշխման համար։

Չնայած տարբեր քրոմոսոմների վրա բաշխվածությանը, գեների ամբողջ շարքը ֆունկցիոնալորեն իրեն պահում է որպես ամբողջություն՝ ձևավորելով ժառանգական նյութի կազմակերպման գենոմային (գենոտիպային) մակարդակը: Այս մակարդակում առկա է ժառանգական հակումների լայն փոխազդեցություն և փոխադարձ ազդեցություն՝ տեղայնացված ինչպես մեկ, այնպես էլ տարբեր քրոմոսոմներում։ Արդյունքը տարբեր ժառանգական հակումների գենետիկական տեղեկատվության փոխադարձ համապատասխանությունն է և, հետևաբար, օնտոգենեզի գործընթացում ժամանակի, տեղի և ինտենսիվության հավասարակշռված գծերի զարգացումը։ Գեների ֆունկցիոնալ ակտիվությունը, վերարտադրման եղանակը և ժառանգական նյութի մուտացիոն փոփոխությունները նույնպես կախված են օրգանիզմի կամ բջջի գենոտիպի բնութագրերից։ Դրա մասին է վկայում, օրինակ, գերակայության հատկության հարաբերականությունը։

Eu - և հետերոքրոմատին:

Որոշ քրոմոսոմներ հայտնվում են խտացված և ինտենսիվ գունավորված բջիջների բաժանման ժամանակ: Նման տարբերությունները կոչվում էին հետերոպիկնոզ: Տերմին " հետերոքրոմատին«. Գոյություն ունեն էուխրոմատինը՝ միտոտիկ քրոմոսոմների հիմնական մասը, որը միտոզի ժամանակ ենթարկվում է խտացման դեկոմպակտացման սովորական ցիկլը, և հետերոքրոմատին- քրոմոսոմների շրջաններ, որոնք մշտապես գտնվում են կոմպակտ վիճակում:

Էուկարիոտ տեսակների մեծ մասում քրոմոսոմները պարունակում են երկուսն էլ եվրո- և հետերոխրոմատիկ շրջաններ, վերջիններս գենոմի զգալի մասն են: Հետերոքրոմատինգտնվում է ցենտրոմերային, երբեմն՝ տելոմերային շրջաններում։ Քրոմոսոմների էխրոմատիկ թևերում հայտնաբերվել են հետերոխրոմատիկ շրջաններ։ Նրանք նման են հետերոքրոմատինի ինտերկալացիաների (ինտերկալացիաների) էուքրոմատինի մեջ: Այդպիսին հետերոքրոմատինկոչվում է միջանկյալ: Քրոմատինի խտացում.Էխրոմատին և հետերոքրոմատինտարբերվում են կոմպակտացման ցիկլերով: Եվր. անցնում է կոմպակտացում-դեկոմբակտացման ամբողջական ցիկլով միջֆազից ինտերֆազ, հետերո։ պահպանում է հարաբերական կոմպակտության վիճակը. Դիֆերենցիալ ներկում.Հետերոքրոմատինի տարբեր հատվածներ ներկված են տարբեր ներկերով, որոշ հատվածներ՝ մեկով, մյուսները՝ մի քանի: Օգտագործելով տարբեր ներկանյութեր և օգտագործելով քրոմոսոմային վերադասավորումներ, որոնք կոտրում են հետերոխրոմատիկ շրջանները, Drosophila-ում շատ փոքր շրջաններ են բնութագրվել, որտեղ գույնի նկատմամբ մերկությունը տարբերվում է հարևան շրջաններից:

10. Մետաֆազային քրոմոսոմի մորֆոլոգիական առանձնահատկությունները .

Մետաֆազային քրոմոսոմը բաղկացած է դեզօքսիռիբոնուկլեոպրոտեինի երկու երկայնական թելերից՝ քրոմատիդներից, որոնք միմյանց հետ կապված են առաջնային նեղացման շրջանում՝ ցենտրոմեր: Centromere - քրոմոսոմի հատուկ կազմակերպված հատված, որը ընդհանուր է երկու քույր քրոմատիդների համար: Ցենտրոմերը քրոմոսոմի մարմինը բաժանում է երկու թեւերի։ Կախված առաջնային կծկման տեղակայությունից՝ առանձնանում են քրոմոսոմների հետևյալ տեսակները. անհավասար թեւեր (ենթամետասենտրիկ), երբ ցենտրոմերը տեղաշարժված է քրոմոսոմի կեսից, իսկ թեւերը անհավասար երկարություն ունեն. ձողաձև (ակրոկենտրոն), երբ ցենտրոմերը տեղափոխվում է քրոմոսոմի մի ծայր, իսկ մի թեւը շատ կարճ է։ Կան նաև կետային (տելոցենտրիկ) քրոմոսոմներ, նրանք չունեն մեկ թեւ, բայց չեն գտնվում մարդու կարիոտիպի մեջ (քրոմոսոմային հավաքածու)։ Որոշ քրոմոսոմներում կարող են լինել երկրորդական սեղմումներ, որոնք առանձնացնում են արբանյակ կոչվող շրջանը քրոմոսոմի մարմնից: