DNA 유전자 코드는 구성되어 있습니다. 유전자 코드는 무엇입니까: 일반 정보

모든 세포와 유기체에서 해부학 적, 형태 학적 및 기능적 특성의 모든 특징은 포함 된 단백질의 구조에 의해 결정됩니다. 유기체의 유전적 특성은 특정 단백질을 합성하는 능력입니다. 아미노산은 생물학적 특성이 의존하는 폴리펩타이드 사슬에 위치합니다.
각 세포는 DNA 폴리뉴클레오타이드 사슬에 고유한 뉴클레오타이드 서열을 가지고 있습니다. 이것은 DNA의 유전자 코드입니다. 이를 통해 특정 단백질의 합성에 대한 정보가 기록됩니다. 유전 코드가 무엇인지, 그 속성 및 유전 정보에 대해 이 기사에서 설명합니다.

약간의 역사

유전 암호가 존재할 수 있다는 생각은 20세기 중반 J. Gamow와 A. Down에 의해 공식화되었습니다. 그들은 특정 아미노산의 합성을 담당하는 뉴클레오티드 서열이 적어도 3개의 연결을 포함한다고 설명했습니다. 나중에 그들은 삼중항 또는 코돈이라고 불리는 3개의 뉴클레오티드(이것은 유전 암호의 단위임)의 정확한 수를 증명했습니다. RNA가 발생하는 산 분자는 4개의 다른 뉴클레오티드의 잔기로 구성되어 있기 때문에 총 64개의 뉴클레오티드가 있습니다.

유전자 코드는 무엇입니까

뉴클레오타이드의 서열로 인해 아미노산의 단백질 서열을 코딩하는 방법은 모든 살아있는 세포와 유기체의 특징입니다. 그것이 바로 유전자 코드입니다.
DNA에는 4개의 뉴클레오티드가 있습니다.

아데닌 - A;
구아닌 - G;
시토신 - C;
티민 - T.

라틴어 또는 (러시아어 문학에서) 러시아어 대문자로 표시됩니다.
RNA에도 4개의 뉴클레오티드가 있지만 그 중 하나는 DNA와 다릅니다.

아데닌 - A;
구아닌 - G;
시토신 - C;
우라실 - W.

모든 뉴클레오티드는 사슬로 정렬되어 있으며 DNA에서는 이중 나선이 얻어지고 RNA에서는 단일입니다.
단백질은 특정 서열에 위치하여 생물학적 특성을 결정하는 위치에 구축됩니다.

유전자 코드의 속성

삼중성. 유전자 코드의 단위는 세 글자로 구성되며 삼중항입니다. 이것은 20개의 기존 아미노산이 코돈 또는 삼중항이라고 하는 3개의 특정 뉴클레오티드에 의해 코딩됨을 의미합니다. 4개의 뉴클레오티드로 만들 수 있는 조합은 64가지입니다. 이 양은 20개의 아미노산을 인코딩하기에 충분합니다.
퇴화. 각 아미노산은 메티오닌과 트립토판을 제외하고 하나 이상의 코돈에 해당합니다.
명확성. 하나의 코돈은 하나의 아미노산을 암호화합니다. 예를 들어, 겸상 적혈구 빈혈이 있는 모든 사람의 헤모글로빈 베타 표적, GAG 및 GAA의 삼중항 코드 A에 대한 정보가 있는 건강한 사람의 유전자에서 하나의 뉴클레오티드가 변경됩니다.
공선성. 아미노산 서열은 항상 유전자가 포함하는 뉴클레오티드 서열과 일치합니다.
유전자 코드는 연속적이고 간결하므로 "구두점"이 없습니다. 즉, 특정 코돈에서 시작하여 연속 판독이 있습니다. 예를 들어, AUGGUGTSUUAAAUGUG는 AUG, GUG, CUU, AAU, GUG로 읽힙니다. 그러나 AUG, UGG 등 또는 다른 방식으로는 그렇지 않습니다.
다재. 그것은 인간에서 물고기, 균류, 박테리아에 이르기까지 절대적으로 모든 육상 유기체에 대해 동일합니다.

테이블

사용 가능한 모든 아미노산이 제시된 표에 있는 것은 아닙니다. 히드록시프롤린, 히드록실리신, 포스포세린, 티로신의 요오도 유도체, 시스틴 등은 mRNA에 의해 암호화되고 번역의 결과 단백질 변형 후에 형성되는 다른 아미노산의 유도체이기 때문에 존재하지 않습니다.
유전암호의 성질상 하나의 코돈이 하나의 아미노산을 암호할 수 있는 것으로 알려져 있다. 예외는 발린과 메티오닌에 대한 추가 기능과 코드를 수행하는 유전자 코드입니다. 코돈으로 시작하는 RNA는 포르밀 메티온을 운반하는 t-RNA를 부착합니다. 합성이 완료되면 스스로 분리되어 포르밀 잔기를 함께 취하여 메티오닌 잔기로 변형됩니다. 따라서 위의 코돈은 폴리펩티드 사슬 합성의 개시자입니다. 그들이 처음에 없다면 다른 사람들과 다르지 않습니다.

유전 정보

이 개념은 조상으로부터 물려받은 속성의 프로그램을 의미합니다. 그것은 유전 코드로 유전에 내재되어 있습니다.
단백질 합성 유전자 코드 동안 구현:

정보 및 RNA;
리보솜 rRNA.

정보는 직접 통신(DNA-RNA-단백질)과 역(환경-단백질-DNA)으로 전달됩니다.
유기체는 그것을 받고, 저장하고, 옮길 수 있으며 가장 효과적으로 사용할 수 있습니다.
유전되는 정보는 유기체의 발달을 결정합니다. 그러나 환경과의 상호 작용으로 인해 후자의 반응이 왜곡되어 진화와 발전이 일어납니다. 따라서 새로운 정보가 신체에 배치됩니다.

분자 생물학 법칙의 계산과 유전 코드의 발견은 유전학을 다윈의 이론과 결합할 필요가 있음을 보여주었고, 이를 기반으로 진화론의 합성 이론인 비고전 생물학이 등장했습니다.
유전, 가변성 및 다윈의 자연 선택은 유전적으로 결정된 선택으로 보완됩니다. 진화는 무작위 돌연변이와 환경에 가장 적합한 가장 가치 있는 형질의 유전을 통해 유전적 수준에서 실현됩니다.

휴먼 코드 해독

90년대에는 인간 게놈 프로젝트가 시작되어 2000년대에는 인간 유전자의 99.99%를 포함하는 게놈 단편이 발견되었습니다. 단백질 합성에 관여하지 않고 암호화되지 않은 단편은 알려지지 않은 채로 남아 있습니다. 그들의 역할은 아직 알려지지 않았습니다.

2006년에 마지막으로 발견된 1번 염색체는 게놈에서 가장 길다. 암을 포함한 350개 이상의 질병이 장애와 돌연변이의 결과로 나타납니다.

그러한 연구의 역할은 거의 과대평가될 수 없습니다. 유전암호가 무엇인지 알아내자, 어떤 패턴 발달이 일어나는지, 형태학적 구조, 정신, 특정 질병에 대한 소인, 신진대사 및 개인의 악덕이 어떻게 형성되는지에 따라 알려지게 되었습니다.

유전자- 특정 특성이나 속성의 발달을 제어하는 유전의 구조적 및 기능적 단위. 부모는 번식하는 동안 일련의 유전자를 자손에게 전달합니다.Simashkevich E.A., Gavrilova Yu.A., Bogomazova O.V.(2011)

현재 분자 생물학에서 유전자는 하나의 단백질 분자 또는 하나의 RNA 분자의 구조에 대한 모든 필수 정보를 전달하는 DNA 부분이라는 것이 확립되었습니다. 이들 및 기타 기능적 분자는 유기체의 발달, 성장 및 기능을 결정합니다.

동시에, 각 유전자는 유전자의 발현 조절에 직접적으로 관여하는 프로모터와 같은 다수의 특정 조절 DNA 서열을 특징으로 합니다. 조절 서열은 단백질을 암호화하는 오픈 리딩 프레임(open reading frame)에 매우 근접하거나 프로모터(소위 시스 시스 조절 요소), 그리고 인핸서, 절연체 및 억제제(때때로 트랜스- 규제 요소 규제를 초월한 요소). 따라서 유전자의 개념은 DNA의 암호화 영역에 국한되지 않고 조절 서열을 포함하는 더 넓은 개념입니다.

원래 용어 유전자이산 유전 정보의 전송을 위한 이론적인 단위로 나타났습니다. 생물학의 역사는 유전 정보의 운반자가 될 수 있는 분자에 대한 논쟁을 기억합니다. 대부분의 연구자들은 단백질의 구조(20개 아미노산)가 단 4가지 유형의 뉴클레오티드로 구성된 DNA 구조보다 더 많은 옵션을 생성할 수 있기 때문에 단백질만이 그러한 운반체가 될 수 있다고 믿었습니다. 이후 분자생물학의 중심 교리로 표현되었던 유전 정보를 담고 있는 것이 DNA라는 것이 실험적으로 증명되었다.

유전자는 돌연변이를 겪을 수 있습니다. 즉, DNA 사슬의 뉴클레오타이드 서열이 무작위로 또는 의도적으로 변경됩니다. 돌연변이는 서열의 변화로 이어질 수 있고, 따라서 단백질이나 RNA의 생물학적 특성의 변화를 초래할 수 있으며, 이는 차례로 유기체의 일반적 또는 국부적 변경 또는 비정상적 기능을 초래할 수 있습니다. 그러한 돌연변이는 결과가 질병이거나 배아 수준에서 치명적이기 때문에 어떤 경우에는 병원성입니다. 그러나 뉴클레오타이드 서열의 모든 변화가 단백질 구조의 변화(유전 암호의 퇴화의 영향으로 인해) 또는 서열의 상당한 변화를 초래하고 병원성이 없는 것은 아닙니다. 특히, 인간 게놈은 단일 염기 다형성 및 카피 수 변이를 특징으로 한다. 사본 번호 변형), 전체 인간 뉴클레오티드 서열의 약 1%를 구성하는 결실 및 복제와 같은. 특히 단일 뉴클레오티드 다형성은 동일한 유전자의 서로 다른 대립 유전자를 정의합니다.

각 DNA 사슬을 구성하는 단량체는 질소 염기를 포함하는 복잡한 유기 화합물입니다: 아데닌(A) 또는 티민(T) 또는 시토신(C) 또는 구아닌(G) 그 후 인산의 잔기뿐만 아니라 DNA 자체의 이름을 받았습니다.이 화합물을 뉴클레오티드라고합니다.

유전자 속성

이산성 - 유전자의 비혼화성;
안정성 - 구조를 유지하는 능력;
불안정성 - 반복적으로 돌연변이하는 능력;
다중 대립 유전자 - 많은 유전자가 다양한 분자 형태로 집단에 존재합니다.
대립 유전자 - 이배체 유기체의 유전자형에서 두 가지 형태의 유전자 만;
특이성 - 각 유전자는 고유한 특성을 인코딩합니다.
다면발현 - 유전자의 다중 효과;
표현력 - 형질에서 유전자의 발현 정도;
침투성 - 표현형에서 유전자 발현의 빈도;
증폭 - 유전자 사본 수의 증가.

분류

구조 유전자는 특정 단백질 또는 일부 유형의 RNA를 인코딩하는 단일 서열을 나타내는 게놈의 고유한 구성요소입니다. (또한 하우스키핑 유전자 문서 참조).
기능 유전자 - 구조 유전자의 작용을 조절합니다.

유전자 코드- 뉴클레오티드의 서열을 사용하여 단백질의 아미노산 서열을 암호화하는 모든 살아있는 유기체에 고유한 방법.

4개의 뉴클레오티드가 DNA에 사용됩니다 - 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T), 러시아어 문헌에서는 A, G, C 및 T 문자로 표시됩니다. 이 문자는 구성 유전자 코드의 알파벳. RNA에서는 문자 U(러시아어 문헌의 U)로 표시되는 유사한 뉴클레오티드인 우라실로 대체되는 티민을 제외하고 동일한 뉴클레오티드가 사용됩니다. DNA 및 RNA 분자에서 뉴클레오티드는 사슬로 정렬되어 유전 문자의 서열을 얻습니다.

유전자 코드

자연에서 단백질을 만드는 데 사용되는 20가지 다른 아미노산이 있습니다. 각 단백질은 엄격하게 정의된 서열의 사슬 또는 여러 아미노산 사슬입니다. 이 서열은 단백질의 구조와 그에 따른 모든 생물학적 특성을 결정합니다. 아미노산 세트는 또한 거의 모든 살아있는 유기체에 보편적입니다.

살아있는 세포에서 유전 정보의 구현(즉, 유전자에 의해 암호화된 단백질 합성)은 전사(즉, DNA 주형에서 mRNA 합성) 및 유전 코드 번역의 두 가지 매트릭스 프로세스를 사용하여 수행됩니다. 아미노산 서열로 (mRNA에 폴리펩타이드 사슬 합성). 3개의 연속적인 뉴클레오티드는 20개의 아미노산과 단백질 서열의 끝을 의미하는 정지 신호를 인코딩하기에 충분합니다. 세 개의 뉴클레오티드 집합을 삼중항이라고 합니다. 아미노산 및 코돈에 해당하는 허용되는 약어가 그림에 나와 있습니다.

속성

삼중성- 코드의 중요한 단위는 3개의 뉴클레오티드(삼중항 또는 코돈)의 조합입니다.
연속성- 삼중항 사이에 구두점이 없어야 합니다. 즉, 정보를 계속해서 읽습니다.
겹치지 않는- 동일한 뉴클레오티드가 동시에 두 개 이상의 삼중항의 일부일 수 없습니다(여러 프레임이동 단백질을 암호화하는 바이러스, 미토콘드리아 및 박테리아의 일부 중복 유전자에서는 관찰되지 않음).
명확성(특이성)- 특정 코돈은 하나의 아미노산에만 해당합니다(그러나 UGA 코돈은 유플로테스 크라수스시스테인과 셀레노시스테인의 두 가지 아미노산 코드)
퇴화(중복)여러 코돈이 동일한 아미노산에 해당할 수 있습니다.
다재- 유전자 코드는 바이러스에서 인간에 이르기까지 다양한 수준의 복잡성을 가진 유기체에서 동일한 방식으로 작동합니다(유전 공학 방법은 이에 기반합니다. "표준 유전자 코드의 변형 " 섹션 아래).
노이즈 내성- 암호화된 아미노산의 종류에 변화를 일으키지 않는 뉴클레오티드 치환의 돌연변이를 보수적인; 암호화된 아미노산의 종류에 변화를 일으키는 뉴클레오티드 치환 돌연변이를 근본적인.

단백질 생합성 및 그 단계

단백질 생합성- mRNA 및 tRNA 분자의 참여로 살아있는 유기체 세포의 리보솜에서 발생하는 아미노산 잔기로부터 폴리펩티드 사슬 합성의 복잡한 다단계 과정.

단백질 생합성은 전사, 가공 및 번역의 단계로 나눌 수 있습니다. 전사하는 동안 DNA 분자에 암호화된 유전 정보가 판독되고 이 정보가 mRNA 분자에 기록됩니다. 일련의 연속적인 처리 단계 동안 후속 단계에서 필요하지 않은 일부 단편이 mRNA에서 제거되고 뉴클레오티드 서열이 편집됩니다. 코드가 핵에서 리보솜으로 수송된 후 단백질 분자의 실제 합성은 개별 아미노산 잔기를 성장하는 폴리펩타이드 사슬에 부착함으로써 발생합니다.

전사와 번역 사이에서 mRNA 분자는 폴리펩티드 사슬 합성을 위한 기능 템플릿의 성숙을 보장하는 일련의 연속적인 변화를 겪습니다. 5'말단에는 cap을, 3'말단에는 poly-A tail을 부착하여 mRNA의 수명을 연장시킨다. 진핵 세포에서 처리의 출현으로 유전자 엑손을 결합하여 단일 DNA 뉴클레오티드 서열에 의해 암호화된 더 다양한 단백질을 얻는 것이 가능하게 되었습니다.

번역은 메신저 RNA에 암호화된 정보에 따라 폴리펩타이드 사슬을 합성하는 것으로 구성됩니다. 아미노산 서열은 다음을 사용하여 배열됩니다. 수송아미노산과 복합체를 형성하는 RNA(tRNA) - 아미노아실-tRNA. 각 아미노산에는 mRNA 코돈과 "일치하는" 상응하는 안티코돈이 있는 고유한 tRNA가 있습니다. 번역하는 동안 리보솜은 폴리펩티드 사슬이 형성됨에 따라 mRNA를 따라 움직입니다. 단백질 합성을 위한 에너지는 ATP에 의해 제공됩니다.

완성된 단백질 분자는 리보솜에서 절단되어 세포의 올바른 위치로 운반됩니다. 일부 단백질은 활성 상태에 도달하기 위해 추가적인 번역 후 변형이 필요합니다.

DNA의 유전적 기능단백질의 기본 구조(즉, 아미노산 구성)에 대한 정보인 유전 정보의 저장, 전달 및 구현을 제공한다는 사실에 있습니다. DNA와 단백질 합성의 관계는 1944년 생화학자 J. Beadle과 E. Tatum이 곰팡이 균인 Neurospora의 돌연변이 메커니즘을 연구하면서 예측했습니다. 정보는 유전 코드를 사용하여 DNA 분자의 특정 질소 염기 서열로 기록됩니다. 유전 암호 해독은 20세기 자연 과학의 위대한 발견 중 하나로 간주됩니다. 그리고 물리학에서 원자력 에너지의 발견과 중요성이 동등합니다. 이 분야의 성공은 그의 실험실에서 첫 번째 코돈인 YYY가 해독된 미국 과학자 M. Nirenberg의 이름과 관련이 있습니다. 그러나 해독의 전체 과정은 10년 이상이 걸렸으며 생물학뿐만 아니라 물리학자, 수학자, 사이버네틱스 등 여러 나라의 유명 과학자들이 참여했습니다. 유전자 정보를 기록하는 메커니즘의 개발에 결정적인 공헌을 한 사람은 G. Gamow입니다. 그는 코돈이 3개의 뉴클레오티드로 구성되어 있다고 처음으로 제안했습니다. 과학자들의 공동 노력을 통해 유전자 코드의 완전한 특성이 제공되었습니다.

안쪽 원의 문자는 코돈의 첫 번째 위치에 있는 염기이고 두 번째 원의 문자는
두 번째 위치의 염기와 두 번째 원 밖의 문자가 세 번째 위치의 염기입니다.
마지막 원 - 아미노산의 약칭. NP - 비극성,
P - 극성 아미노산 잔기.

유전자 코드의 주요 속성은 다음과 같습니다. 삼중성, 퇴화그리고 겹치지 않는. 삼중성은 3개 염기의 서열이 단백질 분자(예: AUG - 메티오닌)에 특정 아미노산의 포함을 결정한다는 것을 의미합니다. 코드의 축퇴는 동일한 아미노산이 2개 이상의 코돈에 의해 인코딩될 수 있다는 것입니다. 비중첩은 같은 염기가 두 개의 인접한 코돈에 존재할 수 없음을 의미합니다.

코드는 다음과 같습니다. 만능인, 즉. 유전 정보를 기록하는 원리는 모든 유기체에서 동일합니다.

동일한 아미노산을 코딩하는 삼중항을 동의 코돈이라고 합니다. 그들은 일반적으로 1루와 2루에서 같은 베이스를 가지고 있으며 3루에서만 다릅니다. 예를 들어, 단백질 분자에 아미노산 알라닌이 포함되는 것은 RNA 분자의 동의어 코돈(GCA, GCC, GCG, GCY)에 의해 인코딩됩니다. 유전자 코드에는 정보를 읽는 과정에서 정지 신호의 역할을 하는 3개의 비암호화 삼중항(넌센스 코돈 - UAG, UGA, UAA)이 포함되어 있습니다.

유전자 코드의 보편성은 절대적이지 않다는 것이 확인되었습니다. 모든 유기체에 공통된 코딩 원칙과 코드의 특성을 유지하면서 경우에 따라 개별 코드어의 의미적 부하의 변화가 관찰됩니다. 이러한 현상을 유전암호의 모호성(ambiguity of the Genetic code)이라고 하며, 암호 자체는 준보편.

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강의 5 유전자 코드

개념 정의

유전자 코드는 DNA의 뉴클레오티드 서열을 사용하여 단백질의 아미노산 서열에 대한 정보를 기록하는 시스템입니다.

DNA는 단백질 합성에 직접 관여하지 않기 때문에 코드는 RNA 언어로 작성됩니다. RNA에는 티민 대신 우라실이 들어 있습니다.

유전자 코드의 속성

1. 삼중성

각 아미노산은 3개의 뉴클레오티드 서열에 의해 암호화됩니다.

정의: 삼중항 또는 코돈은 하나의 아미노산을 암호화하는 3개의 뉴클레오티드 서열입니다.

4(DNA의 다른 뉴클레오티드 수)가 20보다 작기 때문에 코드는 단일체일 수 없습니다. 코드는 이중체일 수 없습니다. 16(2에 의한 4개의 뉴클레오티드의 조합 및 순열의 수)은 20보다 작습니다. 코드는 삼중항일 수 있습니다. 64(4에서 3까지의 조합 및 순열의 수)는 20보다 큽니다.

2. 퇴화.

메티오닌과 트립토판을 제외한 모든 아미노산은 하나 이상의 삼중항으로 암호화됩니다.

1개의 삼중항 = 2에 대한 2개의 AK.

9 AK x 2 삼중항 = 18.

1 AK 3 삼중항 = 3.

5 AK x 4 삼중항 = 20.

3 AK x 6 삼중항 = 18.

총 61개의 삼중항이 20개의 아미노산을 코딩합니다.

3. 유전자간 구두점의 존재.

정의:

유전자 하나의 폴리펩타이드 사슬 또는 하나의 분자를 암호화하는 DNA의 한 부분 tPHK, 아르 자형RNA 또는sPHK.

유전자tPHK, rPHK, sPHK단백질은 코딩하지 않습니다.

폴리펩타이드를 암호화하는 각 유전자의 끝에는 RNA 정지 코돈 또는 정지 신호를 암호화하는 3개의 삼중항 중 적어도 하나가 있습니다. mRNA에서는 다음과 같이 보입니다. UAA, UAG, UGA . 방송을 종료(종료)합니다.

일반적으로 코돈은 구두점에도 적용됩니다. 8월 - 리더 시퀀스 이후 첫 번째. (강의 8 참조) 대문자의 기능을 수행합니다. 이 위치에서 포르밀메티오닌(원핵생물에서)을 암호화합니다.

4. 독창성.

각 삼중항은 하나의 아미노산만 인코딩하거나 번역 종결자입니다.

예외는 코돈 8월 . 원핵생물에서는 첫 번째 위치(대문자)에서 포르밀메티오닌을 코딩하고 다른 위치에서는 메티오닌을 코딩합니다.

5. 간결함 또는 유전자 내 구두점의 부재.
유전자 내에서 각 뉴클레오티드는 중요한 코돈의 일부입니다.

1961년에 Seymour Benzer와 Francis Crick은 코드가 삼중항이고 간결함을 실험적으로 증명했습니다.

실험의 본질 : "+"돌연변이 - 하나의 뉴클레오티드 삽입. "-" 돌연변이 - 하나의 뉴클레오티드 손실. 유전자의 시작 부분에 있는 단일 "+" 또는 "-" 돌연변이는 전체 유전자를 손상시킵니다. 이중 "+" 또는 "-" 돌연변이는 또한 전체 유전자를 손상시킵니다.

유전자의 시작 부분에 있는 삼중 "+" 또는 "-" 돌연변이는 유전자의 일부만을 손상시킵니다. 4중 "+" 또는 "-" 돌연변이는 다시 전체 유전자를 망칩니다.

실험은 그것을 증명한다 코드는 삼중항이고 유전자 내부에는 구두점이 없습니다.실험은 인접한 두 개의 파지 유전자에 대해 수행되었으며 추가로, 유전자 사이에 구두점의 존재.

6. 다양성.

유전자 코드는 지구에 사는 모든 생물에게 동일합니다.

1979년 Burrell 오픈 이상적인인간의 미토콘드리아 코드.

정의:

"이상적"은 준 이중선 코드의 퇴화 규칙이 충족되는 유전 암호입니다. 두 삼중항의 처음 두 뉴클레오티드가 일치하고 세 번째 뉴클레오티드가 같은 부류에 속하는 경우(둘 다 퓨린이거나 둘 다 피리미딘임) , 그런 다음 이러한 삼중항은 동일한 아미노산을 암호화합니다.

일반 코드에는 이 규칙에 대한 두 가지 예외가 있습니다. 보편적 인 이상적인 코드에서 벗어난 두 가지 모두 기본 요점과 관련이 있습니다. 단백질 합성의 시작과 끝:

코돈	만능인 코드	미토콘드리아 코드
코돈	만능인 코드	척추동물	무척추 동물	누룩	식물
	멈추다				멈추다

UA와 함께
에이 가		멈추다
		멈추다			230개의 치환은 암호화된 아미노산의 클래스를 변경하지 않습니다. 찢김에. 1956년 Georgy Gamov는 중첩 코드의 변형을 제안했습니다. Gamow 코드에 따르면 유전자의 세 번째부터 시작하는 각 뉴클레오티드는 3개의 코돈의 일부입니다. 유전자 코드가 해독되었을 때 중복되지 않는 것으로 밝혀졌습니다. 각 뉴클레오티드는 단 하나의 코돈의 일부입니다. 중첩된 유전자 코드의 장점: 압축성, 뉴클레오티드의 삽입 또는 삭제에 대한 단백질 구조의 덜 의존성. 단점: 뉴클레오티드 치환에 대한 단백질 구조의 높은 의존도와 이웃에 대한 제한. 1976년에 φX174 파지의 DNA가 시퀀싱되었습니다. 그것은 5375 뉴클레오티드의 단일 가닥 원형 DNA를 가지고 있습니다. 파지는 9개의 단백질을 암호화하는 것으로 알려져 있다. 그 중 6개에 대해 차례로 위치하는 유전자가 확인되었습니다. 겹치는 부분이 있는 것으로 나타났습니다. E 유전자는 완전히 유전자 안에 있습니다.디 . 그것의 개시 코돈은 판독에서 하나의 뉴클레오티드 이동의 결과로 나타납니다. 유전자제이 유전자가 끝나는 곳에서 시작디 . 유전자 개시 코돈제이 유전자의 종결코돈과 겹친다.디 두 개의 뉴클레오티드가 이동하기 때문입니다. 디자인은 3의 배수가 아닌 다수의 뉴클레오티드에 의해 "판독 프레임 이동"이라고 합니다. 현재까지 중복은 몇 페이지에 대해서만 표시되었습니다. DNA의 정보 능력 지구에는 60억 명의 사람들이 있습니다. 그들에 대한 유전 정보 6x10 9개의 정자로 둘러싸여 있습니다. 다양한 추정에 따르면 한 사람은 30에서 50 천 개의 유전자. 모든 인간은 10 17 코돈을 구성하는 ~30x10 13 유전자 또는 30x10 16 염기쌍을 가지고 있습니다. 평균적인 책 페이지는 25x10 2자를 포함합니다. 6x10 9 정자의 DNA에는 대략 4x10 13 책 페이지. 이 페이지는 NSU 건물 6개 공간을 차지합니다. 6x10 9개의 정자는 골무의 절반을 차지합니다. 그들의 DNA는 골무의 4분의 1도 채 차지하지 않습니다.

DNA 분자의 화학적 구성 및 구조적 구성.

핵산 분자는 수백, 심지어 수백만 개의 뉴클레오티드로 구성된 매우 긴 사슬입니다. 모든 핵산에는 4가지 유형의 뉴클레오티드만 포함됩니다. 핵산 분자의 기능은 구조, 구성 뉴클레오티드, 사슬의 수 및 분자 내 화합물의 서열에 따라 다릅니다.

각 뉴클레오티드는 질소 염기, 탄수화물 및 인산의 세 가지 구성 요소로 구성됩니다. 에 화합물각 뉴클레오티드 DNA 4가지 유형의 질소 염기(아데닌 - A, 티민 - T, 구아닌 - G 또는 시토신 - C) 중 하나와 디옥시리보스 탄소 및 인산 잔기가 포함됩니다.

따라서 DNA 뉴클레오티드는 질소 염기의 유형만 다릅니다.
DNA 분자는 특정 서열의 사슬로 연결된 수많은 뉴클레오티드로 구성됩니다. 각 유형의 DNA 분자에는 고유한 수와 염기서열이 있습니다.

DNA 분자는 매우 깁니다. 예를 들어, 한 인간 세포(46개 염색체)의 DNA 분자에 있는 뉴클레오티드 서열을 문자 그대로 기록하려면 약 820,000페이지 분량의 책이 필요합니다. 4가지 유형의 뉴클레오타이드의 교대는 DNA 분자의 무한한 수의 변이체를 형성할 수 있습니다. DNA 분자 구조의 이러한 특징으로 인해 유기체의 모든 징후에 대한 엄청난 양의 정보를 저장할 수 있습니다.

1953년에 미국 생물학자 J. Watson과 영국 물리학자 F. Crick은 DNA 분자 구조에 대한 모델을 만들었습니다. 과학자들은 각 DNA 분자가 서로 연결되고 나선형으로 꼬인 두 가닥으로 구성되어 있음을 발견했습니다. 이중 나선처럼 보입니다. 각 사슬에서 4가지 유형의 뉴클레오티드가 특정 서열에서 교대로 나타납니다.

뉴클레오티드 DNA 구성다른 유형의 박테리아, 곰팡이, 식물, 동물이 다릅니다. 그러나 나이가 들어도 변하지 않으며 환경의 변화에 거의 의존하지 않습니다. 뉴클레오타이드는 쌍을 이루고 있습니다. 즉, DNA 분자의 아데닌 뉴클레오타이드 수는 티미딘 뉴클레오타이드(A-T)의 수와 같고 시토신 뉴클레오타이드의 수는 구아닌 뉴클레오타이드(C-G)의 수와 같습니다. 이것은 DNA 분자에서 두 사슬의 연결이 특정 규칙을 따른다는 사실 때문입니다. 즉, 한 사슬의 아데닌은 항상 다른 사슬의 티민과만 두 개의 수소 결합으로 연결되고 구아닌은 세 개의 수소로 연결됩니다. 시토신과의 결합, 즉 한 분자 DNA의 뉴클레오티드 사슬은 상보적이며 서로를 보완합니다.

핵산 분자 - DNA와 RNA는 뉴클레오티드로 구성됩니다. DNA 뉴클레오티드의 구성은 질소 염기(A, T, G, C), 데옥시리보스 탄수화물 및 인산 분자의 잔기를 포함합니다. DNA 분자는 상보성의 원리에 따라 수소 결합으로 연결된 두 가닥으로 구성된 이중 나선입니다. DNA의 기능은 유전 정보를 저장하는 것입니다.

DNA의 성질과 기능.

DNA유전 코드를 사용하여 일련의 뉴클레오티드 형태로 작성된 유전 정보의 운반자입니다. DNA 분자는 두 가지 기본 생활의 속성유기체 - 유전과 가변성. DNA 복제라고 하는 과정에서 원래 사슬의 두 복사본이 형성되고 딸 세포가 분열할 때 딸 세포에 유전되어 생성된 세포는 유전적으로 원본과 동일합니다.

유전 정보는 전사(DNA 주형에서 RNA 분자 합성) 및 번역(RNA 주형에서 단백질 합성) 과정에서 유전자 발현 동안 실현됩니다.

뉴클레오타이드의 서열은 정보 또는 주형(mRNA), 리보솜(rRNA) 및 수송(tRNA)과 같은 다양한 유형의 RNA에 대한 정보를 "암호화"합니다. 이러한 모든 유형의 RNA는 전사 과정에서 DNA에서 합성됩니다. 단백질 생합성(번역 과정)에서의 역할은 다릅니다. 메신저 RNA는 단백질의 아미노산 서열에 대한 정보를 포함하고, 리보솜 RNA는 리보솜(mRNA를 기반으로 개별 아미노산으로부터 단백질을 조립하는 주요 기능인 복합 핵단백질 복합체)의 기초 역할을 하는 리보솜 RNA, 아미노를 전달하는 RNA 단백질 조립 부위로의 산 - 리보솜의 활성 중심으로, mRNA를 따라 " 들어온다".

유전자 코드, 그 속성.

유전자 코드- 뉴클레오티드의 서열을 사용하여 단백질의 아미노산 서열을 암호화하는 모든 살아있는 유기체에 고유한 방법. 속성:

삼중성- 코드의 중요한 단위는 3개의 뉴클레오티드(삼중항 또는 코돈)의 조합입니다.
연속성- 삼중항 사이에 구두점이 없어야 합니다. 즉, 정보를 계속해서 읽습니다.
겹치지 않는- 동일한 뉴클레오티드가 동시에 두 개 이상의 삼중항의 일부일 수 없습니다(여러 프레임이동 단백질을 암호화하는 바이러스, 미토콘드리아 및 박테리아의 일부 중복 유전자에서는 관찰되지 않음).
명확성(특이성)- 특정 코돈은 하나의 아미노산에만 해당합니다(그러나 UGA 코돈은 유플로테스 크라수스시스테인과 셀레노시스테인의 두 가지 아미노산 코드)
퇴화(중복)여러 코돈이 동일한 아미노산에 해당할 수 있습니다.
다재- 유전자 코드는 바이러스에서 인간에 이르기까지 다양한 수준의 복잡성을 가진 유기체에서 동일한 방식으로 작동합니다(유전 공학 방법은 이에 기반합니다. "표준 유전자 코드의 변형 " 섹션 아래).
노이즈 내성- 암호화된 아미노산의 종류에 변화를 일으키지 않는 뉴클레오티드 치환의 돌연변이를 보수적인; 암호화된 아미노산의 종류에 변화를 일으키는 뉴클레오티드 치환 돌연변이를 근본적인.

5. DNA 자가 복제. 레플리콘과 그 기능 .

유전 정보의 정확한 사본의 유전(세포에서 세포로)에 의한 전달과 함께 핵산 분자의 자가 복제 과정; 아르 자형. 특정 효소 세트(헬리카제)의 참여로 수행<헬리케이스>, 분자의 풀림을 제어합니다. DNA, DNA-중합효소<DNA 중합효소> 나 및 III, DNA-리가제<DNA 리가제>), 복제 포크의 형성으로 반보존적 유형을 통과합니다.<복제 포크>; 체인 중 하나에<선두 가닥> 상보적 사슬의 합성은 연속적이며 다른 한편으로는<지연 가닥> Dkazaki 단편의 형성으로 인해 발생<오카자키 조각>; 아르 자형. - 고정밀 공정, 10 -9를 초과하지 않는 오류율; 진핵생물에서 아르 자형. 한 번에 같은 분자의 여러 지점에서 발생할 수 있습니다. DNA; 속도 아르 자형. 진핵생물은 약 100개, 박테리아는 초당 약 1000개 뉴클레오티드를 가지고 있습니다.

6. 진핵생물 게놈의 조직화 수준 .

진핵 생물에서 전사 조절 메커니즘은 훨씬 더 복잡합니다. 진핵생물 유전자의 클로닝 및 시퀀싱의 결과, 전사 및 번역에 관여하는 특정 서열이 발견되었습니다.
진핵 세포는 다음과 같은 특징이 있습니다.
1. DNA 분자에 인트론과 엑손의 존재.
2. i-RNA의 성숙 - 인트론의 절제 및 엑손의 스티칭.
3. 다음과 같은 전사를 조절하는 조절 요소의 존재: a) 프로모터 - 각각 특정 중합효소가 있는 3가지 유형. Pol I은 리보솜 유전자를 복제하고, Pol II는 단백질 구조 유전자를 복제하고, Pol III는 작은 RNA를 암호화하는 유전자를 복제합니다. Pol I 및 Pol II 프로모터는 전사 개시 부위의 업스트림에 있고, Pol III 프로모터는 구조 유전자의 프레임워크 내에 있습니다. b) 조절자 - 전사 수준을 향상시키는 DNA 서열; c) 인핸서 - 유전자의 코딩 부분과 RNA 합성의 시작점 상태에 대한 상대적 위치와 관계없이 전사 수준을 향상시키고 작용하는 서열; d) 종결자 - 번역과 전사를 모두 멈추는 특정 서열.
이러한 서열은 개시 코돈에 대한 1차 구조 및 위치에서 원핵생물 서열과 다르며, 박테리아 RNA 중합효소는 이를 "인식"하지 않습니다. 따라서, 원핵생물 세포에서 진핵생물 유전자의 발현을 위해, 유전자는 원핵생물 조절 요소의 제어 하에 있어야 한다. 발현용 벡터를 구성할 때 이러한 상황을 고려해야 합니다.

7. 염색체의 화학적 및 구조적 구성 .

화학적인 염색체 구성 - DNA - 40%, 히스톤 단백질 - 40%. 비-히스톤 - 20% 작은 RNA. 지질, 다당류, 금속 이온.

염색체의 화학적 구성은 핵산과 단백질, 탄수화물, 지질 및 금속의 복합체입니다. 염색체에서 화학적 또는 방사선 손상이 발생하는 경우 유전자 활성의 조절 및 복원.

구조????

염색체- 핵단백질 구조 유기체의 유전 정보를 포함하는 DNA를 포함하는 세포 핵의 요소는 자가 복제가 가능하고 구조적 및 기능적 개별성을 가지며 여러 세대에 걸쳐 유지합니다.

유사 분열주기에서 염색체의 구조적 조직의 다음과 같은 특징이 관찰됩니다.

유사 분열주기에서 서로 전달되는 염색체 구조적 조직의 유사 분열 및 간기 형태가 있습니다. 이는 기능적 및 생리적 변형입니다.

8. 진핵생물의 유전 물질의 포장 수준 .

진핵 생물의 유전 물질 조직의 구조적 및 기능적 수준

유전과 가변성은 다음을 제공합니다.

1) 개인(이산) 상속 및 개인 특성의 변화;

2) 특정 생물학적 종의 유기체의 형태적 및 기능적 특성의 전체 복합체의 각 세대의 개체에서의 번식;

3) 유전 성향의 재생산 과정에서 유성 생식이있는 종의 재분배 결과 자손은 부모의 조합과 다른 특성 조합을 갖게됩니다. 형질의 유전 패턴과 가변성 및 그 조합은 유전 물질의 구조적 및 기능적 조직의 원리를 따릅니다.

진핵 생물의 유전 물질 조직에는 유전자, 염색체 및 게놈(유전자형 수준)의 세 가지 수준이 있습니다.

유전자 수준의 기본 구조는 유전자입니다. 부모의 유전자를 자손에게 전달하는 것은 그에게서 특정 특성을 발달시키는 데 필요합니다. 생물학적 다양성의 여러 형태가 알려져 있지만 유전자 구조의 붕괴만이 유전 정보의 의미를 변화시키며, 이에 따라 특정 특성과 특성이 형성됩니다. 유전자 수준의 존재로 인해 개별, 개별 (이산) 및 독립 상속 및 개별 특성의 변화가 가능합니다.

진핵 세포의 유전자는 염색체를 따라 그룹으로 분포되어 있습니다. 이들은 여러 세대에 걸쳐 개별 구조적 특징을 보존하면서 개성과 스스로를 재생산하는 능력이 특징인 세포 핵의 구조입니다. 염색체의 존재는 유전 물질 조직의 염색체 수준 할당을 결정합니다. 염색체에 있는 유전자의 배치는 형질의 상대적인 유전에 영향을 미치고, 인접한 유전자인 즉각적인 유전 환경으로부터 유전자의 기능에 영향을 미칠 수 있게 합니다. 유전 물질의 염색체 조직은 유성 생식 중에 자손에게 부모의 유전 성향을 재분배하는 데 필요한 조건으로 작용합니다.

다른 염색체에 대한 분포에도 불구하고 전체 유전자 세트는 기능적으로 전체적으로 행동하여 유전 물질의 게놈(유전형) 조직 수준을 나타내는 단일 시스템을 형성합니다. 이 수준에서는 유전 성향의 광범위한 상호 작용과 상호 영향이 있으며, 이는 하나의 염색체와 다른 염색체 모두에 국한됩니다. 그 결과 서로 다른 유전 성향의 유전 정보가 상호 일치하고 결과적으로 개체 발생 과정에서 시간, 장소 및 강도가 균형을 이루는 특성의 발달이 이루어집니다. 유전자의 기능적 활성, 복제 방식 및 유전 물질의 돌연변이 변화는 유기체 또는 세포 전체의 유전자형 특성에 따라 달라집니다. 이것은 예를 들어 지배 속성의 상대성으로 입증됩니다.

Eu - 및 이질염색질.

일부 염색체는 세포 분열 중에 응축되어 강렬하게 착색됩니다. 이러한 차이를 heteropyknosis라고합니다. 용어 " 이색질". 유사 분열 동안 압축 압축 해제의 일반적인주기를 겪는 유사 분열 염색체의 주요 부분 인 euchromatin이 있습니다. 이색질- 지속적으로 조밀한 상태에 있는 염색체 영역.

대부분의 진핵생물 종에서 염색체는 두 가지 모두를 포함합니다. 유럽 연합- 및 이색성 영역, 후자는 게놈의 중요한 부분입니다. 이질염색질중심체에 위치하며 때로는 텔로머 영역에 위치합니다. 이색 영역은 염색체의 euchromatic arm에서 발견되었습니다. 그들은 heterochromatin이 euchromatin으로 삽입(삽입)된 것처럼 보입니다. 그런 이색질인터칼라리라고 합니다. 염색질의 압축.유크로마틴 및 이색질압축 주기가 다릅니다. 음. 간기에서 간기, 헤테로로 압축-해체의 전체 주기를 거칩니다. 상대적으로 조밀한 상태를 유지합니다. 차별 염색.이질 염색질의 다른 섹션은 다른 염료로 염색되며 일부 영역은 하나, 다른 영역은 여러 개입니다. 다양한 염료를 사용하고 이색 영역을 파괴하는 염색체 재배열을 사용하여 Drosophila의 많은 작은 영역은 색상에 대한 친화력이 인접 영역과 다른 특성이 있습니다.

10. 중기 염색체의 형태적 특징 .

중기 염색체는 1차 수축 영역인 중심체에서 서로 연결된 데옥시리보핵단백질(염색분체)의 2개의 세로 스레드로 구성됩니다. 중심체(Centromere) - 두 자매 염색분체에 공통적인 염색체의 특별히 조직된 부분. 중심체는 염색체의 몸체를 두 개의 팔로 나눕니다. 1 차 수축의 위치에 따라 다음 유형의 염색체가 구별됩니다. 중심체가 중간에 있고 팔의 길이가 대략 같을 때 등팔 (중추); 동일하지 않은 팔 (submetacentric), 중심체가 염색체의 중앙에서 변위되고 팔의 길이가 같지 않을 때; 막대 모양 (acrocentric), 중심체가 염색체의 한쪽 끝으로 이동하고 한쪽 팔이 매우 짧을 때. 점 (telocentric) 염색체도 있으며 한쪽 팔이 없지만 인간 핵형 (염색체 세트)에는 없습니다. 일부 염색체에는 위성이라고 하는 영역을 염색체 본체에서 분리하는 2차 수축이 있을 수 있습니다.