რა არის გენეტიკური კოდი და როგორ მუშაობს იგი?

რაც არ უნდა დიდი მორფოლოგიური მრავალფეროვნება წარმოვადგინოთ ჩვენ ცოცხალ არსებებში, ჩვენ ყველანი ერთიანი ქოლგის ქვეშ ვართ გაერთიანებული: ჩვენი ძირითადი ფუნქციური ერთეულია უჯრედი. თუ ცოცხალ არსებას აქვს უჯრედი, რომელსაც ემყარება მისი მთელი მორფოლოგიური სტრუქტურა, იგი ცნობილია როგორც ერთუჯრედიანი ( პროტოზოა ან ბაქტერია), ხოლო ჩვენგან რამდენიმე ადამიანი (რამდენიმე ასეულიდან ასობით მილიარდი) მრავალუჯრედიანი არსებები ვართ.

ამრიგად, ყველა ორგანიზმი უჯრედიდან იწყება და, შესაბამისად, ზოგიერთი მოლეკულური სუბიექტი, მაგალითად ვირუსები, ბიოლოგიურად არ ითვლება მკაცრად "ცოცხლად". თავის მხრივ, კვლევებმა დაახასიათეს, რომ თითოეული უჯრედი შეიცავს უზარმაზარ 42 მილიონ ცილის მოლეკულას. ამიტომ გასაკვირი არ არის, რომ მშრალი ცოცხალი ქსოვილების წონის 50% მხოლოდ ცილებისგან შედგება.

რატომ გთავაზობთ ყველა ამ, ერთი შეხედვით, ერთმანეთთან დაკავშირებულ მონაცემს? დღეს ჩვენ გავეცნოთ ცხოვრების საიდუმლოებას: გენეტიკური კოდი. რაც შეიძლება ერთი შეხედვით საიდუმლოებით მოცული ჩანდეს, გარწმუნებთ, რომ ამ კონცეფციას მაშინვე გაიგებთ. უჯრედები, ცილები და დნმ. დარჩი გასარკვევად.

instagram story viewer

დაკავშირებული სტატია: "განსხვავებები დნმ-სა და რნმ-ს შორის"

რა არის გენეტიკური კოდი?

დავიწყოთ მკაფიოდ და მოკლედ: გენეტიკური კოდი სხვა არაფერია ინსტრუქციების ერთობლიობა, რომელიც უჯრედს ეუბნება, როგორ უნდა შექმნას კონკრეტული ცილა. წინა ხაზებში უკვე ვთქვით, რომ ცილები ქსოვილების აუცილებელი სტრუქტურული ერთეულია ცოცხალია, რის გამოც არ ვდგავართ ანეკდოტური კითხვის წინაშე: ცილების გარეშე სიცოცხლე არ არსებობს, ასე რომ მარტივი

გენეტიკური კოდის მახასიათებლები დაარსდა 1961 წელს ფრენსის კრიკის, სიდნეი ბრენერის და სხვა თანამშრომელ მოლეკულურ ბიოლოგთა მიერ. ეს ტერმინი ემყარება რამდენიმე ნაგებობას, მაგრამ პირველ რიგში უნდა განვმარტოთ გარკვეული ტერმინები მათი გასაგებად. წადი მასზე:

დნმ: ნუკლეინის მჟავა, რომელიც შეიცავს გენეტიკური მითითებებს, რომლებიც გამოიყენება ყველა არსებული ცოცხალი ორგანიზმის განვითარებასა და ფუნქციონირებაში.
რნმ: ნუკლეინის მჟავა, რომელიც ასრულებს სხვადასხვა ფუნქციებს, მათ შორის ცილის სინთეზის შუალედური ეტაპების წარმართვას.
ნუკლეოტიდები: ორგანული მოლეკულები, რომლებიც ერთად წარმოშობენ ცოცხალი არსების დნმ და რნმ ჯაჭვებს.
კოდონი ან ტრიპლეტი: ყოველი 3 ამინომჟავა, რომლებიც ქმნიან RNA, ქმნიან კოდონს, ანუ გენეტიკური ინფორმაციის სამჯერ.
ამინომჟავა: ორგანული მოლეკულები, რომლებიც, გარკვეული თანმიმდევრობით, წარმოქმნიან ცილებს. 20 ამინომჟავა კოდირებულია გენეტიკურ კოდში.

გენეტიკური კოდის საფუძვლები

მას შემდეგ რაც გავეცანით ამ ძალზე მნიშვნელოვან ტერმინებს, დროა ჩვენთვის გამოვიკვლიოთ კრიკისა და მისი კოლეგების მიერ დადგენილი გენეტიკური კოდის ძირითადი მახასიათებლები. ეს არის შემდეგი:

კოდი ორგანიზებულია სამეულით ან კოდონებით: ყოველი სამი ნუკლეოტიდი (კოდონი ან სამეული) ამინომჟავას აკოდირებს.
გენეტიკური კოდი გადაგვარებულია: აქ უფრო მეტი სამეული ან კოდონია, ვიდრე ამინომჟავები. ეს ნიშნავს, რომ ამინომჟავა ჩვეულებრივ იშიფრება ერთზე მეტი სამეულით.
გენეტიკური კოდი არ არის გადახურული: ნუკლეოტიდი მხოლოდ ერთ სამეულს ეკუთვნის. ანუ, სპეციფიკური ნუკლეოტიდი ერთდროულად არ არის ორ კოდონში.
კითხვა არის "მძიმის გარეშე": არ გვინდა ძალიან რთული ტერმინოლოგია გამოვიყენოთ, ამიტომ ვიტყვით, რომ კოდონებს შორის არ არის "სივრცეები".
ბირთვული გენეტიკური კოდი უნივერსალურია: ერთი და იგივე სამეული სხვადასხვა სახეობის კოდებში იგივე ამინომჟავისთვის.

გენეტიკური კოდის ამოხსნა

ჩვენ უკვე გვაქვს ტერმინოლოგიური საფუძვლები და თეორიული საყრდენები. დროა მათი პრაქტიკაში გამოყენება. უპირველეს ყოვლისა, ჩვენ ამას გეტყვით თითოეული ნუკლეოტიდი იღებს სახელწოდებას ასოზე დაყრდნობით, რაც განპირობებულია მის მიერ წარმოდგენილი აზოტოვანი ფუძით. აზოტოვანი ფუძეებია შემდეგი: ადენინი (A), ციტოზინი (C), გუანინი (G), თიმინი (T) და ურაცილი (U). ადენინი, ციტოზინი და გუანინი უნივერსალურია, ხოლო თიმინი მხოლოდ დნმ-ისაა, ხოლო ურაცილი მხოლოდ RNA- სთვის. თუ ამას ხედავთ, რას ფიქრობთ, რას ნიშნავს ეს:

CCT

CCU

დროა აღვადგინოთ ზემოთ აღწერილი ტერმინები. CCT არის დნმ-ის ჯაჭვის ნაწილი, ანუ 3 განსხვავებული ნუკლეოტიდი: ერთი ციტოზინის ფუძით, მეორე ციტოზინის ფუძით და მეორე თიმინის ფუძით. თამამი ასოების მეორე შემთხვევაში ჩვენ კოდონის წინაშე ვდგავართ, ვინაიდან ეს არის "ტადუციდირებული" დნმ-ის გენეტიკური ინფორმაცია (აქედან არის ურაცილი, სადაც ადრე იყო თიმინი) რნმ-ის ჯაჭვში.

ამრიგად, ჩვენ შეგვიძლია დავადასტუროთ ის CCU არის კოდონი, რომელიც ამინომჟავას პროლინის კოდს ახდენს. როგორც ადრე ვთქვით, გენეტიკური კოდი გადაგვარებულია. ამრიგად, ამინომჟავების პროლინი ასევე კოდირებულია სხვა კოდონებით, რომლებსაც აქვთ სხვადასხვა ნუკლეოტიდები: CCC, CCA, CCG. ასე რომ, ამინომჟავების პროლინი კოდირებულია სულ 4 კოდონით ან სამმაგით.

უნდა აღინიშნოს, რომ არა ამ 4 კოდონის საჭიროა ამინომჟავის კოდირებისთვის, არამედ რომ რომელიმე მათგანი მართებულია. Ზოგადად, არსებითი ამინომჟავები კოდირებულია 2,3,4 ან 6 სხვადასხვა კოდონებით, გარდა მეთიონინისა და ტრიპტოფანისა რომ მხოლოდ თითოზე პასუხობენ.

შეიძლება დაგაინტერესოთ: "ტრიპტოფანი: ამინომჟავის მახასიათებლები და ფუნქციები"

რატომ ამდენი სირთულე?

მოდით გავაკეთოთ გამოთვლები. თუ თითოეული კოდონი მხოლოდ ერთი ნუკლეოტიდით იყო კოდირებული, მხოლოდ 4 განსხვავებული ამინომჟავის წარმოქმნა შეიძლებოდა. ეს ცილის სინთეზს შეუძლებელ პროცესად აქცევს, რადგან ზოგადად თითოეული ცილა შედგება დაახლოებით 100-300 ამინომჟავისგან. გენეტიკური კოდექსში მხოლოდ 20 ამინომჟავაა შეტანილი, მაგრამ ეს შეიძლება სხვადასხვა გზით იყოს მოწყობილი "აწყობის ხაზის" გასწვრივ, რათა წარმოიქმნას სხვადასხვა ცილები ჩვენს ქსოვილებში.

მეორეს მხრივ, თუ თითოეული კოდონი ორი ნუკლეოტიდისგან შედგებოდა, შესაძლო "დიპლოტების" საერთო რაოდენობა 16 იქნებოდა. ჩვენ ჯერ კიდევ შორს ვართ მიზნისგან. ახლა, თუ თითოეული კოდონი შედგება სამი ნუკლეოტიდისგან (როგორც ეს ხდება), შესაძლო პერმუტაციების რაოდენობა 64-მდე გაიზრდება. იმის გათვალისწინებით, რომ არსებობს 20 აუცილებელი ამინომჟავა, 64 კოდონით შესაძლებელია თითოეული მათგანის კოდირება და, თავზე, სხვადასხვა ვარიაციების შეთავაზება თითოეულ შემთხვევაში.

გამოყენებითი სახე

ჩვენ ვაკლებთ ადგილს, მაგრამ მართლაც რთულია ამდენი ინფორმაციის კონცენტრირება რამდენიმე სტრიქონში. მოგვყევით შემდეგ დიაგრამაზე, რადგან გპირდებით, რომ მთელი ამ ტერმინოლოგიური კონგლომერატის დახურვა გაცილებით მარტივია, ვიდრე ჩანს:

CCT (დნმ) → CCU (RNA) → პროლინი (რიბოსომა)

ეს პატარა დიაგრამა გამოხატავს შემდეგს: ფიჭური დნმ შეიცავს 3 ნუკლეოტიდ CCT- ს, მაგრამ მას არ შეუძლია "გამოხატოს" გენეტიკური ინფორმაცია, რადგან იგი იზოლირებულია ფიჭური აპარატისგან თავის ბირთვში. ამიტომ, რნმ პოლიმერაზას ფერმენტი პასუხისმგებელია დნმ-ის ნუკლეოტიდების ტრანსლაციაზე (პროცესი ცნობილია ტრანსკრიპციის სახელით) რნმ-ის ნუკლეოტიდებში, რაც შექმნის მაცნე რნმ-ს.

ახლა ჩვენ გვაქვს CCU კოდონი მაცნე RNA- ში, რომელიც ბირთვიდან თავისი ფორებით გადის ციტოზოლში, სადაც რიბოსომებია განლაგებული. შეჯამებით, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ მესენჯერი RNA ამ ინფორმაციას აძლევს რიბოსომას, რომელიც "ესმის", რომ ამინომჟავის პროლინი უნდა დაემატოს ამინომჟავების თანმიმდევრობას, რომელიც უკვე აშენებულია, რომ წარმოიშვას სპეციფიკური ცილა.

როგორც უკვე ვთქვით, ცილა შედგება დაახლოებით 100-300 ამინომჟავისგან. ამრიგად, 300 ამინომჟავის რიგისგან წარმოქმნილი ნებისმიერი ცილა დაშიფრული იქნება სულ 900 სამეულით (300x3) ან, თუ გირჩევნიათ, 2,700 ნუკლეოტიდებით (300x3x3). ახლა წარმოიდგინეთ თითოეული ასო თითოეული 2700 ნუკლეოტიდიდან, მსგავსია: AAAUCCCCGGUGAUUUAUAAGG (...) ეს არის ეს შეთანხმება, ასოების ეს კონგლომერატი, რომელიც ნამდვილად არის გენეტიკური კოდი. უფრო მარტივი ვიდრე თავიდან ჩანდა, არა?

Გაგრძელება

თუ მოლეკულური ბიოლოგიით დაინტერესებულ ნებისმიერ ბიოლოგს გეკითხებით გენეტიკური კოდის შესახებ, აუცილებლად გექნებათ საუბარი დაახლოებით 4-5 საათის განმავლობაში. მართლაც მომხიბლავია იმის ცოდნა, რომ ცხოვრების საიდუმლო, რამდენადაც არ უნდა ჩანდეს არარეალური, შეიცავს "ასოების" სპეციფიკურ მემკვიდრეობას.

Ამიტომ, ნებისმიერი ცოცხალი არსების გენომი შეიძლება აისახოს ამ 4 ასოთი. მაგალითად, ადამიანის გენომის პროექტის თანახმად, ჩვენი სახეობის მთელი გენეტიკური ინფორმაცია 3000 მილიონისგან შედგება ფუძის წყვილი (ნუკლეოტიდები), რომლებიც გვხვდება 23 წყვილი ქრომოსომის ბირთვში უჯრედები. რა თქმა უნდა, რაც არ უნდა განსხვავდებოდეს ცოცხალი არსება, ჩვენ ყველას გვაქვს საერთო "ენა".

ბიბლიოგრაფიული ცნობარი:

რა არის გენეტიკური კოდი? genotipia.com. Გამოჯანმრთელდა: https://genotipia.com/codigo-genetico/
ასიმოვი, ი., & დე ლა ფუენტე, ა. მ. (1982). გენეტიკური კოდი (No Sirsi) i9789688561034). პლაზა და ჯანესი.
გენეტიკური კოდი, ადამიანის გენომის ეროვნული კვლევითი ინსტიტუტი. Გამოჯანმრთელდა: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
გენეტიკური კოდი: მახასიათებლები და გაშიფვრა, მადრიდის Complutense University (UCM). Გამოჯანმრთელდა: https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-56185/08-C%C3%B3digo%20Gen%C3%A9tico-caracter%C3%ADsticas%20y%20desciframiento.pdf
გენეტიკური კოდექსი, Khanacademy.org. Გამოჯანმრთელდა: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a/the-genetic-code-discovery-and-properties
ოფიციალურია: europapress.com ყველა უჯრედში 42 მილიონი ცილის მოლეკულაა. Გამოჯანმრთელდა: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleculas-proteina-cada-celula-20180117181506.html
ლი, თ. ფ. (1994). ადამიანის გენომის პროექტი: სიცოცხლის გენეტიკური კოდის დარღვევა (No. Sirsi) i9788474325072).