O código genético expresso em codões éum sistema de codificação de informações sobre a estrutura das proteínas, inerente a todos os organismos vivos do planeta. Sua decodificação levou uma década, mas o fato de que ele existe, a ciência entendeu quase um século. A universalidade, a especificidade, a ânsia, e especialmente a degeneração do código genético, são de grande importância biológica.
O problema da codificação da informação genéticasempre foi chave na biologia. Para a estrutura da matriz do código genético, a ciência se moveu bastante devagar. Desde a descoberta de J. Watson e F. Crick em 1953, a estrutura dupla hélice do DNA começou o estágio de desvendar a própria estrutura do código que motivou a fé na grandeza da natureza. A estrutura linear de proteínas e a mesma estrutura de DNA implicaram a existência de um código genético como correspondência entre dois textos, mas registrados usando alfabetos diferentes. E se o alfabeto das proteínas fosse conhecido, os sinais de DNA tornaram-se objeto de estudo de biólogos, físicos e matemáticos.
Não há nenhum ponto em descrever todas as etapas nesteenigmas. Uma experiência direta, que provou e confirmou que existe uma correspondência clara e consistente entre os codões do DNA e os aminoácidos da proteína, foi realizada em 1964 por J. Janowski e S. Brenner. E então - o período de decodificação do código genético in vitro (in vitro) usando as técnicas de síntese protéica em estruturas sem células.
O código totalmente decifrado E. Coli foi revelado em 1966 em um simpósio de biólogos em Cold Spring Harbor (EUA). Em seguida, descobriu-se a redundância (degeneração) do código genético. O que isso significa, foi explicado simplesmente.
Obtendo dados sobre a decifração do hereditárioO código tornou-se um dos eventos mais significativos do século passado. Hoje, a ciência continua a estudar em profundidade os mecanismos de codificação molecular e suas características sistêmicas e a superabundância dos sinais, em que a degeneração do código genético é expressa. Um ramo separado de estudo é o surgimento e evolução do sistema de codificação para material hereditário. A evidência da conexão de polinucleótidos (DNA) e polipéptidos (proteínas) deu impulso ao desenvolvimento da biologia molecular. E isso, por sua vez, biotecnologia, bioengenharia, descobertas na criação e cultivo de plantas.
O dogma principal da biologia molecular é a informação transferida do DNA para o ARN da informação e, depois, para a proteína. Na direção oposta, a transmissão é possível com RNA no DNA e com RNA em outro RNA.
Mas a matriz ou base é sempre DNA. E todas as outras características fundamentais da transferência de informações são um reflexo desta natureza da matriz da transmissão. A saber, a transferência, realizando síntese sobre a matriz de outras moléculas, que se tornará a estrutura de reprodução de informações hereditárias.
Codificação linear da estrutura de moléculas proteicasé realizada com a ajuda de codões complementares (trigêmeos) de nucleotídeos, dos quais apenas 4 (adeína, guanina, citosina, timina (uracile)), que conduzem espontaneamente à formação de outra cadeia de nucleótidos. O mesmo número e complementaridade química dos nucleotídeos é a principal condição para essa síntese. Mas quando uma molécula de proteína é formada, não há qualidade da quantidade e qualidade dos monómeros (DNA nucleotídeos - aminoácidos da proteína). Este é o código hereditário natural - o sistema de gravação na sequência de nucleótidos (codões) da sequência de aminoácidos na proteína.
O código genético tem várias propriedades:
Aqui está uma breve descrição, com foco no significado biológico.
Cada um dos 61 aminoácidos corresponde a umTripé semântico (triplete) de nucleotídeos. Três tríplices não transportam informações sobre o aminoácido e são codões de parada. Cada nucleótido na cadeia é parte do triplete, e não existe por si só. No final e no início da cadeia de nucleotídeos responsáveis por uma única proteína, existem codões de parada. Eles começam ou param a tradução (síntese da molécula de proteína).
Cada codão (triplete) codifica apenas umaminoácido. Cada triplete não depende da vizinha e não se sobrepõe. Um único nucleotídeo pode inserir apenas um triple na cadeia. A síntese da proteína é sempre apenas em uma direção, que regula os codões de parada.
Cada tripleto de nucleótidos codifica umaminoácido. Um total de 64 nucleótidos, 61 deles codificam aminoácidos (codões semânticos) e três - sem sentido, ou seja, o aminoácido não está codificado (codões de parada). A redundância (degeneração) do código genético reside no fato de que em cada triplete podem ser feitas substituições - radical (levar à substituição de aminoácidos) e conservadora (não altera a classe de aminoácidos). É fácil calcular que se 9 substituições podem ser feitas no triplete (posições 1, 2 e 3), cada nucleotídeo pode ser substituído por 4 - 1 = 3 outras variantes, então o número total de variantes possíveis de substituições de nucleótidos será de 61 a 9 = 549.
A degeneração do código genético se manifesta emQue 549 variantes são muito mais do que necessárias para codificar informações sobre 21 aminoácidos. Das 549 variantes, 23 substituições levará à formação de codões de parada, 134 + 230 substituições são conservadoras e 162 substituições são radicais.
Se dois codões tiverem dois idênticos primeironucleotídeos e os restantes são representados por nucleótidos da mesma classe (purina ou pirimidina), então eles carregam informações sobre o mesmo aminoácido. Esta é a regra da degeneração ou redundância do código genético. Duas exceções - AUA e UGA - a primeira codifica a metionina, embora tenha que haver isoleucina, e o segundo - um codão de parada, embora tenha que codificar o triptofano.
São estas duas propriedades do código genético que têmo maior significado biológico. Todas as propriedades listadas acima são características da informação hereditária de todas as formas de organismos vivos em nosso planeta.
A degeneração do código genético temum valor adaptativo, como a duplicação múltipla de um código de aminoácido. Além disso, isso significa uma diminuição na significância (degeneração) do terceiro nucleotídeo no codão. Esta opção minimiza o dano mutacional no DNA, o que levará a violações grosseiras na estrutura da proteína. Este é o mecanismo protetor dos organismos vivos do planeta.
</ p>>
