الكود الجيني هو طريقة لترميز تسلسل الأحماض الأمينية في جزيء البروتين باستخدام تسلسل النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي. تتبع خصائص الشفرة الجينية خصائص هذا الترميز.

يرتبط كل حمض أميني من البروتين بثلاثة نيوكليوتيدات متتالية للحمض النووي - ثلاثة توائم، أو كودون. يمكن أن يحتوي كل من النيوكليوتيدات على واحدة من أربع قواعد نيتروجينية. في RNA هو الأدينين(أ) اليوراسيل(يو) جوانين(ز) السيتوزين(ج). من خلال الجمع بين القواعد النيتروجينية بطرق مختلفة (في هذه الحالة ، تحتوي النيوكليوتيدات عليها) ، يمكنك الحصول على العديد من المجموعات الثلاثية المختلفة: AAA ، GAU ، UCC ، GCA ، AUC ، إلخ. العدد الإجمالي للتوليفات الممكنة هو 64 ، أي 4 3.

تحتوي بروتينات الكائنات الحية على حوالي 20 من الأحماض الأمينية. إذا كانت الطبيعة "متصورة" لتشفير كل حمض أميني ليس بثلاثة ، ولكن مع اثنين من النيوكليوتيدات ، فإن تنوع هذه الأزواج لن يكون كافيًا ، حيث سيكون هناك 16 منهم فقط ، أي 4 2.

في هذا الطريق، الخاصية الرئيسية للشفرة الجينية هي ثلاثية. يتم ترميز كل حمض أميني بواسطة ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات.

نظرًا لوجود ثلاثة توائم مختلفة محتملة بشكل ملحوظ أكثر من الأحماض الأمينية المستخدمة في الجزيئات البيولوجية ، مثل خاصية وفرةالكود الجيني. بدأ ترميز العديد من الأحماض الأمينية ليس بواسطة كودون واحد ، ولكن بعدة كودون. على سبيل المثال ، يتم ترميز جلايسين الأحماض الأمينية بأربعة أكواد مختلفة: GGU ، GGC ، GGA ، GGG. التكرار يسمى أيضا انحطاط.

تنعكس المراسلات بين الأحماض الأمينية والكودونات في شكل جداول. على سبيل المثال ، هذه:

فيما يتعلق بالنيوكليوتيدات ، فإن الشفرة الوراثية لها الخاصية التالية: التفرد(أو النوعية): كل كودون يتوافق مع حمض أميني واحد فقط. على سبيل المثال ، يمكن لشفرة GGU أن ترمز فقط للجليسين وليس لأي حمض أميني آخر.

ثانية. التكرار يدور حول حقيقة أن عدة توائم يمكنها ترميز نفس الحمض الأميني. الخصوصية - يمكن لكل كودون معين أن يرمز لحمض أميني واحد فقط.

لا توجد علامات ترقيم خاصة في الكود الجيني (باستثناء أكواد الإيقاف التي تشير إلى نهاية تخليق عديد الببتيد). يتم تنفيذ وظيفة علامات الترقيم بواسطة الثلاثة توائم أنفسهم - نهاية واحدة تعني أن الآخر سيبدأ بعد ذلك. هذا يعني الخواص التالية للشفرة الجينية: استمراريةو غير التداخل. يُفهم الاستمرارية على أنها قراءة ثلاثية توائم واحدة تلو الأخرى. يعني عدم التداخل أن كل نوكليوتيد يمكن أن يكون جزءًا من ثلاثة توائم واحد فقط. لذا فإن النوكليوتيدات الأولى من الثلاثي التالي تأتي دائمًا بعد النيوكليوتيد الثالث من الثلاثي السابق. لا يمكن أن يبدأ الكودون عند النوكليوتيدات الثانية أو الثالثة من الكودون السابق. بمعنى آخر ، الكود لا يتداخل.

الكود الجيني له خاصية عالمية. إنه نفس الشيء بالنسبة لجميع الكائنات الحية على الأرض ، مما يدل على وحدة أصل الحياة. هناك استثناءات نادرة جدًا لهذا. على سبيل المثال ، بعض ثلاثة توائم من الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء ترمز للأحماض الأمينية غير العادية. قد يشير هذا إلى أنه في فجر تطور الحياة ، كانت هناك اختلافات طفيفة في الشفرة الجينية.

أخيرًا ، الشفرة الجينية لها مناعة ضد الضوضاء، وهو نتيجة لممتلكاتها باعتبارها فائضة عن الحاجة. عادةً ما تؤدي الطفرات النقطية ، التي تحدث أحيانًا في الحمض النووي ، إلى استبدال قاعدة نيتروجينية بأخرى. هذا يغير الثلاثي. على سبيل المثال ، كان AAA ، بعد الطفرة أصبح AAG. ومع ذلك ، لا تؤدي هذه التغييرات دائمًا إلى تغيير في الأحماض الأمينية في البولي ببتيد المُصنَّع ، نظرًا لأن كلا التوائم الثلاثة ، نظرًا لخاصية التكرار في الشفرة الوراثية ، يمكن أن يتوافق مع حمض أميني واحد. نظرًا لأن الطفرات غالبًا ما تكون ضارة ، فإن خاصية المناعة ضد الضوضاء مفيدة.

الكود الجيني- نظام لتسجيل المعلومات الجينية في DNA (RNA) في شكل تسلسل معين من النيوكليوتيدات.تتوافق سلسلة معينة من النيوكليوتيدات في DNA و RNA مع سلسلة معينة من الأحماض الأمينية في سلاسل البروتينات متعددة الببتيد. من المعتاد كتابة الرمز باستخدام الأحرف الكبيرة من الأبجدية الروسية أو اللاتينية. يتم تحديد كل نوكليوتيد بالحرف الذي يبدأ به اسم القاعدة النيتروجينية التي هي جزء من جزيئه: A (A) - Adenine ، G (G) - Guanine ، C (C) - السيتوزين ، T (T) - الثايمين ؛ في الحمض النووي الريبي بدلاً من ثيمينوراسيل - يو (يو). يحدد تسلسل النيوكليوتيدات تسلسل دمج AA في البروتين المركب.

خصائص الكود الجيني:

1. الثلاثية- الوحدة المهمة للشفرة هي مزيج من ثلاثة نيوكليوتيدات (ثلاثية ، أو كودون).
2. الاستمرارية- لا توجد علامات ترقيم بين الثلاثة توائم ، أي أن المعلومات تُقرأ باستمرار.
3. عدم التداخل- لا يمكن أن يكون نفس النيوكليوتيد جزءًا من اثنين أو أكثر من ثلاثة توائم في نفس الوقت (لم يتم ملاحظته في بعض الجينات المتداخلة للفيروسات والميتوكوندريا والبكتيريا التي تقوم بتشفير العديد من بروتينات الانزياح الإطار).
4. التفرد(الخصوصية) - كودون معين يتوافق مع حمض أميني واحد فقط (ومع ذلك ، كودون UGA في أكواد Euplotescrassus لاثنين من الأحماض الأمينية - السيستين والسيلينوسيستين)
5. الانحطاط(التكرار) - يمكن أن تتوافق العديد من الكودونات مع نفس الحمض الأميني.
6. براعة- يعمل الكود الجيني بنفس الطريقة في الكائنات الحية ذات المستويات المختلفة من التعقيد - من الفيروسات إلى البشر (تعتمد أساليب الهندسة الوراثية على هذا ؛ وهناك عدد من الاستثناءات ، موضحة في الجدول في قسم "الاختلافات في الجينات المعيارية الرمز أدناه).

شروط التخليق الحيوي

يتطلب التخليق الحيوي للبروتين المعلومات الجينية لجزيء الحمض النووي ؛ RNA إعلامي - حامل هذه المعلومات من النواة إلى موقع التوليف ؛ الريبوسومات - عضيات حيث يحدث تخليق البروتين الفعلي ؛ مجموعة من الأحماض الأمينية في السيتوبلازم. نقل الحمض النووي الريبي الذي يشفر الأحماض الأمينية ويحملها إلى موقع التوليف على الريبوسومات ؛ ATP عبارة عن مادة توفر الطاقة لعملية الترميز والتخليق الحيوي.

مراحل

النسخ- عملية التخليق الحيوي لجميع أنواع الحمض النووي الريبي على مصفوفة الحمض النووي ، والتي تحدث في النواة.

يتم فصل جزء معين من جزيء الحمض النووي ، ويتم تدمير الروابط الهيدروجينية بين السلسلتين تحت تأثير الإنزيمات. على أحد خيوط الحمض النووي ، كما هو الحال في المصفوفة ، يتم تصنيع نسخة RNA من النيوكليوتيدات وفقًا للمبدأ التكميلي. اعتمادًا على منطقة الحمض النووي ، يتم تصنيع الحمض النووي الريبي الريبوسومي ، والنقل ، والمعلوماتية بهذه الطريقة.

بعد تخليق mRNA ، يترك النواة ويذهب إلى السيتوبلازم إلى موقع تخليق البروتين على الريبوسومات.

إذاعة- عملية تخليق سلاسل البولي ببتيد ، التي تتم على الريبوسومات ، حيث يكون mRNA وسيطًا في نقل المعلومات حول التركيب الأساسي للبروتين.

يتكون التخليق الحيوي للبروتين من سلسلة من التفاعلات.

1. تفعيل وترميز الأحماض الأمينية. يحتوي الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) على شكل ورقة البرسيم ، يوجد في الحلقة المركزية منها مضاد ثلاثي الأرجل يتوافق مع كود حمض أميني معين وكودون على mRNA. يرتبط كل حمض أميني بـ tRNA المقابل باستخدام طاقة ATP. يتكون مركب الحمض الأميني tRNA الذي يدخل الريبوسومات.

2. تشكيل مجمع mRNA-الريبوسوم. يرتبط mRNA في السيتوبلازم بواسطة الريبوسومات على ER الحبيبي.

3. تجميع سلسلة البولي ببتيد. الحمض الريبي النووي النقال مع الأحماض الأمينية ، وفقًا لمبدأ تكامل مضاد الكودون مع الكودون ، يتحد مع الرنا المرسال ويدخل الريبوسوم. في مركز الببتيد للريبوسوم ، تتشكل رابطة الببتيد بين اثنين من الأحماض الأمينية ، ويترك الحمض الريبي النووي النقال المنطلق الريبوسوم. في الوقت نفسه ، يتقدم mRNA بثلاثة توائم في كل مرة ، مقدمًا جديدًا tRNA - وهو حمض أميني ويزيل الحمض النووي الريبي المنطلق من الريبوسوم. يتم تشغيل العملية برمتها بواسطة ATP. يمكن أن يتحد mRNA واحد مع العديد من الريبوسومات ، مما يؤدي إلى تكوين polysome ، حيث يتم تصنيع العديد من جزيئات بروتين واحد في وقت واحد. ينتهي التوليف عندما تبدأ الكودونات التي لا معنى لها (رموز التوقف) في mRNA. يتم فصل الريبوسومات عن الرنا المرسال ، وإزالة سلاسل البولي ببتيد منها. نظرًا لأن عملية التوليف بأكملها تحدث على الشبكة الإندوبلازمية الحبيبية ، فإن سلاسل البولي ببتيد الناتجة تدخل أنابيب EPS ، حيث تكتسب البنية النهائية وتتحول إلى جزيئات بروتينية.

يتم تحفيز جميع التفاعلات التخليقية بواسطة إنزيمات خاصة باستخدام طاقة ATP. معدل التوليف مرتفع للغاية ويعتمد على طول عديد الببتيد. على سبيل المثال ، في ريبوسوم الإشريكية القولونية ، يتم تصنيع بروتين مكون من 300 حمض أميني في حوالي 15-20 ثانية.

الكود الجيني هو نظام لتسجيل المعلومات الوراثية في جزيئات الحمض النووي ، بناءً على تناوب معين لتسلسلات النيوكليوتيدات في الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي التي تشكل أكواد تتوافق مع الأحماض الأمينية في البروتين.

خصائص الكود الجيني.

يحتوي الكود الجيني على عدة خصائص.

الثلاثية.

الانحطاط أو التكرار.

غموض.

قطبية.

غير التداخل.

الاكتناز.

براعه.

وتجدر الإشارة إلى أن بعض المؤلفين يقدمون أيضًا خصائص أخرى للشفرة تتعلق بالسمات الكيميائية للنيوكليوتيدات المدرجة في الكود أو بتكرار حدوث الأحماض الأمينية الفردية في بروتينات الجسم ، إلخ. ومع ذلك ، فإن هذه الخصائص تتبع ما سبق ، لذلك سننظر فيها هناك.

أ. الثلاثية. يحتوي الكود الجيني ، مثل العديد من الأنظمة المنظمة بشكل معقد ، على أصغر وحدة هيكلية وأصغر وحدة وظيفية. الثلاثي هو أصغر وحدة هيكلية للشفرة الجينية. يتكون من ثلاثة نيوكليوتيدات. الكودون هو أصغر وحدة وظيفية في الشفرة الجينية. كقاعدة عامة ، تسمى ثلاثة توائم مرنا الكودونات. في الشفرة الجينية ، يؤدي الكودون عدة وظائف. أولاً ، وظيفته الرئيسية هي أنه يرمز لحمض أميني واحد. ثانيًا ، قد لا يرمز الكودون لحمض أميني ، لكن في هذه الحالة له وظيفة مختلفة (انظر أدناه). كما يتضح من التعريف ، الثلاثي هو المفهوم الذي يميز ابتدائي الوحدة الهيكليةالكود الجيني (ثلاثة نيوكليوتيدات). الكودون يميز الوحدة الدلالية الابتدائيةالجينوم - تحدد ثلاثة نيوكليوتيدات الارتباط بسلسلة البولي ببتيد لحمض أميني واحد.

تم فك شفرة الوحدة البنائية الأولية نظريًا ، ثم تم تأكيد وجودها تجريبيًا. في الواقع ، لا يمكن تشفير 20 من الأحماض الأمينية بواحد أو اثنين من النيوكليوتيدات. الأخيرة هي فقط 4. ثلاثة من كل أربعة نيوكليوتيدات تعطي 4 3 = 64 متغيرًا ، وهو ما يغطي أكثر من عدد الأحماض الأمينية الموجودة في الكائنات الحية (انظر الجدول 1).

مجموعات النيوكليوتيدات الواردة في الجدول 64 لها ميزتان. أولاً ، من بين 64 نوعًا مختلفًا من ثلاثة توائم ، هناك 61 فقط من الكودونات وترميز أي حمض أميني ، يطلق عليهم أكواد المعنى. ثلاثة توائم لا يتم ترميزها

الأحماض الأمينية هي إشارات توقف تشير إلى نهاية الترجمة. هناك ثلاثة توائم من هذا القبيل UAA ، UAG ، UGA، يطلق عليهم أيضًا اسم "لا معنى له" (أكواد لا معنى لها). نتيجة لطفرة مرتبطة باستبدال أحد النوكليوتيدات بأخرى بثلاثة توائم ، يمكن أن ينشأ كودون لا معنى له من كودون ذي معنى. يسمى هذا النوع من الطفرات طفرة هراء. إذا تم تشكيل إشارة التوقف هذه داخل الجين (في الجزء المعلوماتي منه) ، فسيتم إيقاف العملية باستمرار أثناء تخليق البروتين في هذا المكان - سيتم فقط تصنيع الجزء الأول (قبل إشارة التوقف) من البروتين. سيواجه الشخص المصاب بمثل هذا المرض نقصًا في البروتين وسيواجه الأعراض المرتبطة بهذا النقص. على سبيل المثال ، تم العثور على هذا النوع من الطفرات في الجين المشفر لسلسلة بيتا الهيموجلوبين. يتم تصنيع سلسلة هيموجلوبين مختصرة غير نشطة ، والتي يتم تدميرها بسرعة. نتيجة لذلك ، يتم تكوين جزيء الهيموجلوبين الخالي من سلسلة بيتا. من الواضح أن مثل هذا الجزيء من غير المرجح أن يؤدي واجباته بالكامل. هناك مرض خطير يتطور حسب نوع فقر الدم الانحلالي (بيتا-صفر ثلاسيميا ، مشتق من الكلمة اليونانية "تالاس" - البحر الأبيض المتوسط ​​، حيث تم اكتشاف هذا المرض لأول مرة).

تختلف آلية عمل رموز الإيقاف عن آلية عمل أكواد المعنى. هذا يأتي من حقيقة أنه بالنسبة لجميع الكودونات التي تشفر الأحماض الأمينية ، تم العثور على الحمض الريبي النووي النقال المقابل. لم يتم العثور على tRNAs لشفرات هراء. لذلك ، لا يشارك الحمض الريبي النووي النقال في عملية وقف تخليق البروتين.

كودونأغسطس (أحيانًا GUG في البكتيريا) لا يشفر فقط الأحماض الأمينية ميثيونين وفالين ، ولكن أيضًابادئ البث .

ب. الانحطاط أو التكرار.

61 من 64 رمزًا ثلاثيًا لـ 20 حمضًا أمينيًا. تشير هذه الزيادة بمقدار ثلاثة أضعاف في عدد التوائم الثلاثة على عدد الأحماض الأمينية إلى أنه يمكن استخدام خياري تشفير في نقل المعلومات. أولاً ، لا يمكن أن تشارك جميع الكودونات الـ 64 في ترميز 20 حمضًا أمينيًا ، ولكن 20 فقط من الأحماض الأمينية ، وثانيًا ، يمكن تشفير الأحماض الأمينية بعدة أكواد. أظهرت الدراسات أن الطبيعة تستخدم الخيار الأخير.

تفضيله واضح. إذا كان 20 فقط من أصل 64 متغيرًا ثلاثيًا متورطًا في ترميز الأحماض الأمينية ، فسيظل 44 ثلاثيًا (من أصل 64) غير مشفر ، أي لا معنى لها (أكواد هراء). في وقت سابق ، أشرنا إلى مدى خطورة تحول ثلاثي الترميز نتيجة للطفرة إلى كودون لا معنى له على حياة الخلية - وهذا يعطل بشكل كبير العملية الطبيعية لبوليميراز الحمض النووي الريبي ، مما يؤدي في النهاية إلى تطور الأمراض. يوجد حاليًا ثلاثة أكواد غير منطقية في جينومنا ، والآن تخيل ماذا سيحدث إذا زاد عدد الكودونات غير المنطقية بنحو 15 مرة. من الواضح أنه في مثل هذه الحالة ، سيكون انتقال الكودونات العادية إلى أكواد غير منطقية أعلى بما لا يقاس.

يُطلق على الكود الذي يتم فيه ترميز حمض أميني واحد بواسطة عدة توائم ثلاثة تفسيرات أو زائدة عن الحاجة. يحتوي كل حمض أميني تقريبًا على العديد من الكودونات. لذلك ، يمكن ترميز ليسين الأحماض الأمينية بستة توائم - UUA ، UUG ، CUU ، CUC ، CUA ، CUG. يتم ترميز الفالين بأربعة توائم ، فينيل ألانين باثنين وفقط التربتوفان والميثيونينمشفر بواسطة كودون واحد. يتم استدعاء الخاصية المرتبطة بتسجيل نفس المعلومات بأحرف مختلفة انحطاط.

يرتبط عدد الكودونات المخصصة لحمض أميني واحد ارتباطًا جيدًا بتكرار حدوث الحمض الأميني في البروتينات.

وهذا على الأرجح ليس عرضيًا. كلما زاد تواتر حدوث حمض أميني في البروتين ، كلما كان كودون هذا الحمض الأميني موجودًا في الجينوم ، كلما زادت احتمالية تلفه بواسطة عوامل مطفرة. لذلك ، من الواضح أن الكودون المتحول يكون أكثر احتمالا لتشفير نفس الحمض الأميني إذا كان شديد الانحلال. من هذه المواقف ، فإن انحلال الشفرة الجينية هو آلية تحمي الجينوم البشري من التلف.

وتجدر الإشارة إلى أن مصطلح الانحلال يستخدم في علم الوراثة الجزيئي بمعنى آخر أيضًا. نظرًا لأن الجزء الرئيسي من المعلومات في الكودون يقع على النيوكليوتيدات الأولين ، فقد تبين أن القاعدة في الموضع الثالث من الكودون قليلة الأهمية. هذه الظاهرة تسمى "انحلال القاعدة الثالثة". تقلل الميزة الأخيرة من تأثير الطفرات. على سبيل المثال ، من المعروف أن الوظيفة الرئيسية لخلايا الدم الحمراء هي نقل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة وثاني أكسيد الكربون من الأنسجة إلى الرئتين. يتم تنفيذ هذه الوظيفة عن طريق الصباغ التنفسي - الهيموغلوبين ، الذي يملأ السيتوبلازم بأكمله في كريات الدم الحمراء. يتكون من جزء بروتيني - غلوبين ، يتم ترميزه بواسطة الجين المقابل. بالإضافة إلى البروتين ، يحتوي الهيموغلوبين على الهيم الذي يحتوي على الحديد. تؤدي الطفرات في جينات الغلوبين إلى ظهور أنواع مختلفة من الهيموجلوبين. في أغلب الأحيان ، ترتبط الطفرات بـ استبدال نيوكليوتيد بآخر وظهور كودون جديد في الجين، والتي يمكن أن ترمز إلى حمض أميني جديد في سلسلة الهيموجلوبين البولي ببتيد. في ثلاثة توائم ، نتيجة لطفرة ، يمكن استبدال أي نوكليوتيد - الأول أو الثاني أو الثالث. من المعروف أن عدة مئات من الطفرات تؤثر على سلامة جينات الغلوبين. قرب 400 منها مرتبطة باستبدال النيوكليوتيدات المفردة في الجين واستبدال الأحماض الأمينية المقابلة في عديد الببتيد. من هؤلاء فقط 100 تؤدي البدائل إلى عدم استقرار الهيموجلوبين وأنواع مختلفة من الأمراض من خفيفة إلى شديدة جدًا. 300 (حوالي 64٪) طفرة بديلة لا تؤثر على وظيفة الهيموجلوبين ولا تؤدي إلى أمراض. أحد أسباب ذلك هو "انحلال القاعدة الثالثة" المذكورة أعلاه ، عندما يؤدي استبدال النيوكليوتيد الثالث في الترميز الثلاثي السيرين ، والليوسين ، والبرولين ، والأرجينين ، وبعض الأحماض الأمينية الأخرى إلى ظهور كودون مرادف ترميز نفس الأحماض الأمينية. ظاهريًا ، لن تظهر مثل هذه الطفرة نفسها. في المقابل ، فإن أي استبدال للنيوكليوتيدات الأولى أو الثانية في ثلاثة توائم في 100٪ من الحالات يؤدي إلى ظهور متغير جديد للهيموجلوبين. ولكن حتى في هذه الحالة ، قد لا تكون هناك اضطرابات نمطية شديدة. والسبب في ذلك هو استبدال حمض أميني في الهيموجلوبين بحمض أميني آخر مشابه للأول من حيث الخصائص الفيزيائية والكيميائية. على سبيل المثال ، إذا تم استبدال حمض أميني بخصائص محبة للماء بحمض أميني آخر ، ولكن بنفس الخصائص.

يتكون الهيموغلوبين من مجموعة بورفيرين الحديد من الهيم (يرتبط بها جزيئات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون) وبروتين - غلوبين. يحتوي الهيموغلوبين البالغ (HbA) على نوعين متطابقين - سلاسل واثنين -السلاسل. مركب - تحتوي السلسلة على 141 بقايا من الأحماض الأمينية ، - سلسلة - 146 ، - و - تختلف السلاسل في العديد من بقايا الأحماض الأمينية. يتم ترميز تسلسل الأحماض الأمينية لكل سلسلة غلوبين بواسطة الجين الخاص بها. ترميز الجينات - تقع السلسلة على الذراع القصيرة للكروموسوم 16 ، -جين - في الذراع القصيرة للكروموسوم 11. تغيير في ترميز الجينات - تؤدي سلسلة الهيموجلوبين من النوكليوتيدات الأولى أو الثانية دائمًا تقريبًا إلى ظهور أحماض أمينية جديدة في البروتين وتعطيل وظائف الهيموجلوبين وعواقب وخيمة على المريض. على سبيل المثال ، استبدال "C" في واحد من ثلاثة توائم CAU (الهيستدين) بـ "U" سيؤدي إلى ظهور ثلاثي UAU جديد يشفر حمض أميني آخر - التيروزين. ظاهريًا ، سيظهر هذا في مرض خطير .. أ استبدال مماثل في الموضع 63 - سلسلة من بولي ببتيد الهيستيدين إلى التيروزين ستزعزع استقرار الهيموغلوبين. يتطور مرض ميتهيموغلوبينية الدم. تغيير ، نتيجة للطفرة ، حمض الجلوتاميك إلى حمض الفالين في الموضع السادس السلسلة هي سبب مرض شديد - فقر الدم المنجلي. دعونا لا نكمل القائمة المحزنة. نلاحظ فقط أنه عند استبدال النيوكليوتيدات الأولين ، قد يظهر الحمض الأميني مشابهًا في الخواص الفيزيائية والكيميائية للحمض السابق. وبالتالي ، فإن استبدال النيوكليوتيد الثاني في واحد من ثلاثة توائم يشفر حمض الجلوتاميك (GAA) في يؤدي -chain على "Y" إلى ظهور عنصر ترميز ثلاثي جديد (GUA) فالين ، ويشكل استبدال النوكليوتيدات الأول بـ "A" ثلاثي AAA يشفر الحمض الأميني ليسين. حمض الجلوتاميك والليسين متشابهان في الخصائص الفيزيائية والكيميائية - كلاهما محبة للماء. فالين حمض أميني مسعور. لذلك ، فإن استبدال حمض الغلوتاميك المحب للماء بفالين كاره للماء يغير بشكل كبير خصائص الهيموغلوبين ، مما يؤدي في النهاية إلى تطور فقر الدم المنجلي ، في حين أن استبدال حمض الغلوتاميك المحب للماء مع ليسين ماء يغير وظيفة الهيموغلوبين إلى حد أقل - المرضى تطوير شكل خفيف من فقر الدم. نتيجة لاستبدال القاعدة الثالثة ، يمكن للثلاثية الجديدة ترميز نفس الأحماض الأمينية مثل سابقتها. على سبيل المثال ، إذا تم استبدال اليوراسيل بالسيتوزين في CAH الثلاثي ونشأ ثلاثي CAC ، فلن يتم اكتشاف أي تغييرات نمطية في الشخص عمليًا. هذا أمر مفهوم لأن يرمز كلا التوائم الثلاثة لنفس الحمض الأميني ، الهيستيدين.

في الختام ، من المناسب التأكيد على أن انحطاط الكود الجيني وانحلال القاعدة الثالثة من الوضع البيولوجي العام هي آليات وقائية مدمجة في التطور في التركيب الفريد للحمض النووي الريبي والحمض النووي الريبي.

في. غموض.

كل ثلاثة توائم (باستثناء تلك التي لا معنى لها) يشفر حمض أميني واحد فقط. وهكذا ، في اتجاه الكودون - الأحماض الأمينية ، فإن الكود الجيني لا لبس فيه ، في اتجاه الحمض الأميني - الكودون - غامض (متحلل).

خالية من الغموض

حمض أميني كودون

تتدهور

وفي هذه الحالة ، فإن الحاجة إلى عدم الغموض في الشفرة الجينية واضحة. في متغير آخر ، أثناء ترجمة نفس الكودون ، سيتم إدخال أحماض أمينية مختلفة في سلسلة البروتين ، ونتيجة لذلك ، سيتم تكوين بروتينات ذات هياكل أولية مختلفة ووظائف مختلفة. سيتحول التمثيل الغذائي للخلية إلى طريقة عمل "جين واحد - عدة عديدات ببتيدات". من الواضح أنه في مثل هذه الحالة ، ستفقد الوظيفة التنظيمية للجينات تمامًا.

ز - القطبية

قراءة المعلومات من DNA و mRNA تحدث في اتجاه واحد فقط. تعد القطبية ضرورية لتحديد الهياكل ذات الترتيب الأعلى (الثانوية ، والثالثة ، وما إلى ذلك). تحدثنا سابقًا عن حقيقة أن الهياكل ذات الترتيب الأدنى تحدد الهياكل ذات الترتيب الأعلى. تتشكل البنية والبنى من الدرجة الثالثة في البروتينات على الفور بمجرد أن تتحرك سلسلة RNA المركبة بعيدًا عن جزيء DNA أو تتحرك سلسلة polypeptide بعيدًا عن الريبوسوم. بينما يكتسب الطرف الحر من RNA أو polypeptide بنية ثلاثية ، لا يزال الطرف الآخر من السلسلة يتم تصنيعه على DNA (إذا تم نسخ RNA) أو الريبوسوم (إذا تم نسخ polypeptide).

لذلك ، فإن العملية أحادية الاتجاه لقراءة المعلومات (في تخليق الحمض النووي الريبي والبروتين) ضرورية ليس فقط لتحديد تسلسل النيوكليوتيدات أو الأحماض الأمينية في المادة المركبة ، ولكن من أجل التحديد الصارم للثانوي والثالث وما إلى ذلك. الهياكل.

هـ - عدم التداخل.

قد يتداخل الرمز وقد لا يتداخل. في معظم الكائنات الحية ، تكون الشفرة غير متداخلة. تم العثور على رمز متداخل في بعض العاثيات.

جوهر الكود غير المتداخل هو أن نيوكليوتيد أحد الكودون لا يمكن أن يكون نيوكليوتيد كودون آخر في نفس الوقت. إذا كانت الشفرة متداخلة ، فإن تسلسل سبعة نيوكليوتيدات (GCUGCUG) لا يمكن أن يشفر اثنين من الأحماض الأمينية (ألانين ألانين) (الشكل 33 ، أ) كما في حالة الشفرة غير المتداخلة ، ولكن ثلاثة (إذا كان نيوكليوتيد واحد شائع) (الشكل 33 ، ب) أو خمسة (إذا كان هناك نيوكليوتيدان شائعان) (انظر الشكل 33 ، ج). في الحالتين الأخيرتين ، قد تؤدي طفرة أي نوكليوتيد إلى انتهاك في تسلسل حالتين ، ثلاثة ، إلخ. أحماض أمينية.

ومع ذلك ، فقد وجد أن طفرة في نوكليوتيد واحد تعطل دائمًا تضمين حمض أميني واحد في عديد الببتيد. هذه حجة مهمة لصالح حقيقة أن الكود غير متداخل.

دعونا نوضح هذا في الشكل 34. تظهر الخطوط الجريئة ثلاثة توائم ترميز الأحماض الأمينية في حالة الشفرة غير المتداخلة والمتداخلة. أظهرت التجارب بشكل لا لبس فيه أن الشفرة الجينية غير متداخلة. دون الخوض في تفاصيل التجربة ، نلاحظ أنه إذا استبدلنا النيوكليوتيد الثالث في تسلسل النيوكليوتيدات (انظر الشكل 34)في (مميزة بعلامة النجمة) إلى البعض الآخر ثم:

1. مع رمز غير متداخل ، سيكون للبروتين الذي يتحكم فيه هذا التسلسل بديلاً عن حمض أميني واحد (أول) (مميز بعلامة النجمة).

2. مع وجود رمز متداخل في الخيار A ، سيحدث الاستبدال في اثنين (الأول والثاني) من الأحماض الأمينية (المميزة بعلامات النجمة). بموجب الخيار ب ، سيؤثر الاستبدال على ثلاثة أحماض أمينية (مميزة بعلامات النجمة).

ومع ذلك ، فقد أظهرت العديد من التجارب أنه عندما يتم كسر نوكليوتيد واحد في الحمض النووي ، فإن البروتين يؤثر دائمًا على حمض أميني واحد فقط ، وهو أمر نموذجي للشفرة غير المتداخلة.

ГЦУГЦУГ ГЦУГЦУГ ГЦУГЦУГ

HCC HCC HCC UHC CUG HCC CUG UGC HCC CUG

*** *** *** *** *** ***

Alanine - Alanine Ala - Cys - Lei Ala - Lei - Lei - Ala - Lei

أ ب ج

رمز غير متداخل متداخل

أرز. 34. مخطط يشرح وجود رمز غير متداخل في الجينوم (شرح في النص).

يرتبط عدم تداخل الشفرة الجينية بخاصية أخرى - تبدأ قراءة المعلومات من نقطة معينة - إشارة البدء. إشارة البدء هذه في mRNA هي ترميز الميثيونين AUG.

وتجدر الإشارة إلى أن الشخص لا يزال لديه عدد قليل من الجينات التي تنحرف عن القاعدة العامة وتتداخل.

ه. الاكتناز.

لا توجد علامات ترقيم بين الكودونات. بعبارة أخرى ، لا يتم فصل التوائم الثلاثة عن بعضها البعض ، على سبيل المثال ، بواسطة نوكليوتيد واحد لا معنى له. تم إثبات عدم وجود "علامات الترقيم" في الشفرة الجينية في التجارب.

و. براعه.

الرمز هو نفسه لجميع الكائنات الحية التي تعيش على الأرض. تم الحصول على دليل مباشر على عالمية الكود الجيني بمقارنة تسلسل الحمض النووي بتسلسلات البروتين المقابلة. اتضح أن نفس مجموعات قيم الكود تُستخدم في جميع الجينومات البكتيرية وحقيقية النواة. هناك استثناءات ، لكنها ليست كثيرة.

تم العثور على الاستثناءات الأولى لعالمية الكود الجيني في الميتوكوندريا لبعض الأنواع الحيوانية. يتعلق هذا بكودون الإنهاء UGA ، الذي يقرأ نفس كودون UGG الذي يشفر الحمض الأميني التربتوفان. كما تم العثور على انحرافات أخرى نادرة عن العالمية.

نظام كود الحمض النووي.

يتكون الكود الجيني للحمض النووي من 64 ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات. هذه الثلاثة توائم تسمى الكودونات. يرمز كل كودون لواحد من الأحماض الأمينية العشرين المستخدمة في تخليق البروتين. هذا يعطي بعض التكرار في الكود: يتم ترميز معظم الأحماض الأمينية بأكثر من كودون واحد.
يؤدي أحد الكودون وظيفتين مترابطتين: فهو يشير إلى بداية الترجمة ويرمز إلى دمج ميثيونين الأحماض الأمينية (Met) في سلسلة البولي ببتيد المتنامية. تم تصميم نظام رمز DNA بحيث يمكن التعبير عن الشفرة الجينية إما كرموز RNA أو كرموز DNA. تحدث أكواد الحمض النووي الريبي في الحمض النووي الريبي (مرنا) وهذه الكودونات قادرة على قراءة المعلومات أثناء تخليق بولي ببتيدات (عملية تسمى الترجمة). لكن كل جزيء mRNA يكتسب تسلسل نيوكليوتيد في النسخ من الجين المقابل.

يمكن ترميز جميع الأحماض الأمينية باستثناء اثنين (Met و Trp) من 2 إلى 6 أكواد مختلفة. ومع ذلك ، فإن جينوم معظم الكائنات الحية يظهر أن بعض الكودونات مفضلة على غيرها. في البشر ، على سبيل المثال ، يتم ترميز الألانين بواسطة دول مجلس التعاون الخليجي أربع مرات أكثر من تشفيره في GCG. ربما يشير هذا إلى كفاءة ترجمة أكبر لجهاز الترجمة (على سبيل المثال ، الريبوسوم) لبعض الكودونات.

الشيفرة الجينية عالمية تقريبا. يتم تخصيص نفس الكودونات لنفس امتداد الأحماض الأمينية ونفس إشارات البداية والتوقف هي نفسها إلى حد كبير في الحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة. ومع ذلك ، تم العثور على بعض الاستثناءات. يتضمن معظمها تخصيص واحد أو اثنين من أكواد الإيقاف الثلاثة إلى حمض أميني.

التصنيف الجيني

1) حسب طبيعة التفاعل في الزوج الأليلي:

مهيمن (جين قادر على قمع مظهر الجين الأليلي المتنحي) ؛ - متنحي (جين ، يتم قمع مظهره بواسطة الجين السائد الأليلي).

2) التصنيف الوظيفي:

2) الكود الجيني- هذه مجموعات معينة من النيوكليوتيدات وتسلسل موقعها في جزيء الحمض النووي. هذه طريقة لترميز تسلسل الأحماض الأمينية للبروتينات باستخدام سلسلة من النيوكليوتيدات ، مميزة لجميع الكائنات الحية.

تُستخدم أربعة نيوكليوتيدات في الحمض النووي - الأدينين (A) ، والجوانين (G) ، والسيتوزين (C) ، والثايمين (T) ، والتي يُشار إليها في الأدب الروسي بالحروف A و G و T و C. أبجدية الكود الجيني. في الحمض النووي الريبي ، يتم استخدام نفس النيوكليوتيدات ، باستثناء الثايمين ، الذي يتم استبداله بنكليوتيد مشابه - اليوراسيل ، والذي يُشار إليه بالحرف U (U في الأدب الروسي). في جزيئات DNA و RNA ، تصطف النيوكليوتيدات في سلاسل ، وبالتالي يتم الحصول على تسلسل من الحروف الجينية.

الكود الجيني

هناك 20 نوعًا من الأحماض الأمينية المختلفة المستخدمة في الطبيعة لبناء البروتينات. كل بروتين هو سلسلة أو عدة سلاسل من الأحماض الأمينية في تسلسل محدد بدقة. يحدد هذا التسلسل بنية البروتين ، وبالتالي جميع خصائصه البيولوجية. مجموعة الأحماض الأمينية عالمية أيضًا لجميع الكائنات الحية تقريبًا.

يتم تنفيذ المعلومات الجينية في الخلايا الحية (أي تخليق البروتين المشفر بواسطة الجين) باستخدام عمليتين مصفوفتين: النسخ (أي توليف mRNA على قالب DNA) وترجمة الشفرة الجينية إلى حمض أميني تسلسل (توليف سلسلة بولي ببتيد على قالب مرنا). تكفي ثلاثة نيوكليوتيدات متتالية لترميز 20 حمضًا أمينيًا ، بالإضافة إلى إشارة التوقف ، مما يعني نهاية تسلسل البروتين. مجموعة من ثلاثة نيوكليوتيدات تسمى ثلاثية. الاختصارات المقبولة المقابلة للأحماض الأمينية والكودونات موضحة في الشكل.

خصائص الكود الجيني

1. الثلاثية- الوحدة المهمة للشفرة هي مزيج من ثلاثة نيوكليوتيدات (ثلاثية ، أو كودون).

2. استمرارية- لا توجد علامات ترقيم بين الثلاثة توائم ، أي أن المعلومات تُقرأ باستمرار.

3. التكتم- لا يمكن أن يكون نفس النيوكليوتيدات جزءًا من اثنين أو أكثر من ثلاثة توائم في نفس الوقت.

4. النوعية- كودون معين يتوافق مع حمض أميني واحد فقط.

5. انحلال (فائض)يمكن أن تتوافق العديد من الكودونات مع نفس الحمض الأميني.

6. براعه - الكود الجينييعمل بنفس الطريقة في الكائنات الحية ذات المستويات المختلفة من التعقيد - من الفيروسات إلى البشر. (تعتمد طرق الهندسة الوراثية على هذا)

3) النسخ - عملية تخليق الحمض النووي الريبي باستخدام الحمض النووي كقالب يحدث في جميع الخلايا الحية. بمعنى آخر ، إنه نقل المعلومات الجينية من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي.

يتم تحفيز النسخ بواسطة إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي. تستمر عملية تخليق الحمض النووي الريبي في الاتجاه من 5 "- إلى 3" - النهاية ، أي أن بوليميريز الحمض النووي الريبي يتحرك على طول سلسلة DNA النموذجية في الاتجاه 3 "-> 5"

يتكون النسخ من مراحل البدء والاستطالة والإنهاء.

بدء النسخ- عملية معقدة تعتمد على تسلسل الحمض النووي بالقرب من التسلسل المنسوخ (وفي حقيقيات النوى أيضًا على الأجزاء البعيدة من الجينوم - المعززات وكواتم الصوت) وعلى وجود أو عدم وجود عوامل بروتينية مختلفة.

استطالة- يستمر تفكيك تخليق DNA و RNA على طول سلسلة الترميز. يتم تنفيذه ، مثل تخليق الحمض النووي ، في الاتجاه 5-3

نهاية- بمجرد أن يصل البوليميراز إلى المُنهي ، يتم قطعه على الفور من الحمض النووي ، ويتم تدمير هجين DNA-RNA المحلي ويتم نقل الحمض النووي الريبي المركب حديثًا من النواة إلى السيتوبلازم ، حيث يتم الانتهاء من النسخ.

يعالج- مجموعة من التفاعلات التي تؤدي إلى تحويل المنتجات الأولية للنسخ والترجمة إلى جزيئات عاملة. تخضع العناصر لفك جزيئات السلائف غير النشطة وظيفيًا. حمض النووي الريبي (الحمض الريبي النووي الريبي ، الرنا الريباسي ، الرنا المرسال) وغيرها الكثير. البروتينات.

في عملية تخليق الإنزيمات التقويضية (ركائز الشق) ، تخضع بدائيات النوى لتخليق الإنزيمات. وهذا يعطي الخلية الفرصة للتكيف مع الظروف البيئية وتوفير الطاقة عن طريق إيقاف تخليق الإنزيم المقابل إذا اختفت الحاجة إليه.
للحث على تخليق الإنزيمات التقويضية ، الشروط التالية مطلوبة:

1. يتم تصنيع الإنزيم فقط عندما يكون انشقاق الركيزة المقابلة ضروريًا للخلية.
2. يجب أن يتجاوز تركيز الركيزة في الوسط مستوى معينًا قبل أن يتم تكوين الإنزيم المقابل.
من الأفضل دراسة آلية تنظيم التعبير الجيني في Escherichia coli باستخدام مثال lac operon ، الذي يتحكم في تخليق ثلاثة إنزيمات تقويضية تكسر اللاكتوز. إذا كان هناك الكثير من الجلوكوز وقليل من اللاكتوز في الخلية ، فإن المحفز يظل غير نشط ، ويوجد بروتين المثبط على المشغل - يتم حظر نسخ أوبرون اللاكتوز. عندما تنخفض كمية الجلوكوز في البيئة ، وبالتالي في الخلية ، ويزداد اللاكتوز ، تحدث الأحداث التالية: تزداد كمية الأدينوزين أحادي الفوسفات الحلقية ، وترتبط ببروتين CAP - هذا المركب ينشط المروج الذي به بوليميريز الحمض النووي الريبي يربط. في الوقت نفسه ، يرتبط اللاكتوز الزائد ببروتين الكابح ويطلق المشغل منه - مسار بوليميريز الحمض النووي الريبي مفتوحًا ، ويبدأ نسخ الجينات الهيكلية لأوبيرون اللاكتوز. يعمل اللاكتوز كمحفز لتخليق تلك الإنزيمات التي تفككه.

5) تنظيم التعبير الجيني في حقيقيات النوىهو أصعب بكثير. تقوم أنواع مختلفة من خلايا كائن حقيقي النواة متعدد الخلايا بتجميع عدد من البروتينات المتطابقة وفي نفس الوقت تختلف عن بعضها البعض في مجموعة من البروتينات الخاصة بخلايا من هذا النوع. يعتمد مستوى الإنتاج على نوع الخلايا ، وكذلك على مرحلة تطور الكائن الحي. يتم تنظيم التعبير الجيني على مستوى الخلية وعلى مستوى الكائن الحي. تنقسم جينات الخلايا حقيقية النواة إلى اثنينالأنواع الرئيسية: الأول يحدد عالمية الوظائف الخلوية ، والثاني يحدد (يحدد) الوظائف الخلوية المتخصصة. وظائف الجينات المجموعة الأولىيظهر في كل الخلايا. للقيام بوظائف متباينة ، يجب أن تعبر الخلايا المتخصصة عن مجموعة محددة من الجينات.
تحتوي الكروموسومات والجينات والأوبراونات في الخلايا حقيقية النواة على عدد من السمات الهيكلية والوظيفية ، وهو ما يفسر مدى تعقيد التعبير الجيني.
1. مشغلات الخلايا حقيقية النواة لها عدة جينات - منظمات ، والتي يمكن أن توجد على كروموسومات مختلفة.
2. يمكن أن تتركز الجينات الهيكلية التي تتحكم في تخليق إنزيمات عملية كيميائية حيوية واحدة في عدة عوامل لا تقع فقط في جزيء DNA واحد ، ولكن أيضًا في العديد من الجزيئات.
3. التسلسل المعقد لجزيء DNA. هناك أقسام إعلامية وغير إعلامية ، تسلسلات نيوكليوتيدات إعلامية فريدة ومتكررة بشكل متكرر.
4. تتكون الجينات حقيقية النواة من exons و introns ، ويرافق نضوج mRNA استئصال الإنترونات من نسخ RNA الأولية المقابلة (pro-i-RNA) ، أي الربط.
5. تعتمد عملية النسخ الجيني على حالة الكروماتين. يؤدي الضغط الموضعي للحمض النووي إلى منع تخليق الحمض النووي الريبي تمامًا.
6. لا يرتبط النسخ في الخلايا حقيقية النواة دائمًا بالترجمة. يمكن تخزين مرنا المركب كمعلومات لفترة طويلة. تحدث النسخ والترجمة في أجزاء مختلفة.
7. بعض الجينات حقيقية النواة لها توطين غير دائم (جينات قابلة للتغير أو ترانسبوزونات).
8. كشفت طرق البيولوجيا الجزيئية عن التأثير المثبط لبروتينات الهيستون على تخليق الرنا المرسال.
9. في عملية تطور وتمايز الأعضاء ، يعتمد نشاط الجينات على الهرمونات المنتشرة في الجسم والتي تسبب تفاعلات معينة في خلايا معينة. في الثدييات ، يكون عمل الهرمونات الجنسية مهمًا.
10. في حقيقيات النوى ، يتم التعبير عن 5-10٪ من الجينات في كل مرحلة من مراحل التكوُّن ، وينبغي حظر الباقي.

6) إصلاح المادة الوراثية

الإصلاح الجيني- عملية إزالة الضرر الجيني واستعادة الجهاز الوراثي الذي يحدث في خلايا الكائنات الحية تحت تأثير إنزيمات خاصة. تم اكتشاف قدرة الخلايا على إصلاح الضرر الجيني لأول مرة في عام 1949 من قبل عالم الوراثة الأمريكي A. Kelner. بصلح- وظيفة خاصة للخلايا ، والتي تتمثل في القدرة على تصحيح الضرر الكيميائي وكسر جزيئات الحمض النووي التالفة أثناء التخليق الحيوي الطبيعي للحمض النووي في الخلية أو نتيجة التعرض لعوامل فيزيائية أو كيميائية. يتم تنفيذه بواسطة أنظمة إنزيم خاصة للخلية. يرتبط عدد من الأمراض الوراثية (مثل جفاف الجلد المصطبغ) بأنظمة الإصلاح الضعيفة.

أنواع جبر الضرر:

الإصلاح المباشر هو أبسط طريقة للقضاء على الضرر في الحمض النووي ، والذي يتضمن عادةً إنزيمات معينة يمكنها بسرعة (عادةً في مرحلة واحدة) القضاء على الضرر المقابل ، واستعادة البنية الأصلية للنيوكليوتيدات. هذه هي الطريقة ، على سبيل المثال ، يعمل O6-methylguanine-DNA methyltransferase ، الذي يزيل مجموعة الميثيل من قاعدة نيتروجينية إلى واحدة من بقايا السيستين الخاصة بها.

بموجب الكود الجيني ، من المعتاد فهم مثل هذا النظام من العلامات الذي يشير إلى الترتيب المتسلسل لمركبات النيوكليوتيدات في الحمض النووي الريبي النووي والحمض النووي الريبي ، والذي يتوافق مع نظام تسجيل آخر يعرض تسلسل مركبات الأحماض الأمينية في جزيء البروتين.

انه مهم!

عندما تمكن العلماء من دراسة خصائص الشفرة الجينية ، تم الاعتراف بالعالمية كواحدة من الخصائص الرئيسية. نعم ، غريبًا كما قد يبدو ، كل شيء موحد برمز جيني واحد عالمي مشترك. تم تشكيلها على مدى فترة زمنية طويلة ، وانتهت العملية منذ حوالي 3.5 مليار سنة. لذلك ، في هيكل الكود ، يمكن تتبع آثار تطوره ، من لحظة إنشائه حتى يومنا هذا.

عند الحديث عن تسلسل العناصر في الكود الجيني ، فهذا يعني أنه بعيد عن أن يكون فوضوياً ، ولكن له ترتيب محدد بدقة. وهذا أيضًا يحدد إلى حد كبير خصائص الشفرة الجينية. هذا يعادل ترتيب الحروف والمقاطع في الكلمات. الأمر يستحق كسر الترتيب المعتاد ، ومعظم ما نقرأه على صفحات الكتب أو الجرائد سيتحول إلى رطانة سخيفة.

الخصائص الأساسية للشفرة الجينية

عادةً ما يحمل الرمز بعض المعلومات المشفرة بطريقة خاصة. من أجل فك الشفرة ، تحتاج إلى معرفة السمات المميزة.

إذن ، الخصائص الرئيسية للشفرة الجينية هي:

• ثلاثة توائم.
• الانحطاط أو التكرار.
• التفرد.
• استمرارية؛
• تعددية الاستخدامات المذكورة أعلاه.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على كل خاصية.

1. الثلاثية

يحدث هذا عندما تشكل ثلاثة مركبات نيوكليوتيد سلسلة متسلسلة داخل جزيء (أي DNA أو RNA). نتيجة لذلك ، يتم إنشاء مركب ثلاثي أو ترميز أحد الأحماض الأمينية ، وموقعه في سلسلة الببتيد.

يتم تمييز الكودونات (وهي كلمات مشفرة!) من خلال تسلسل اتصالها ونوع تلك المركبات النيتروجينية (النيوكليوتيدات) التي تشكل جزءًا منها.

في علم الوراثة ، من المعتاد التمييز بين 64 نوعًا من الكودونات. يمكنهم تكوين مجموعات من أربعة أنواع من النيوكليوتيدات ، 3 في كل منها. هذا يعادل رفع الرقم 4 إلى القوة الثالثة. وبالتالي ، يمكن تكوين 64 مجموعة من النوكليوتيدات.

2. التكرار في الشفرة الجينية

تتم ملاحظة هذه الخاصية عند الحاجة إلى عدة أكواد لتشفير حمض أميني واحد ، عادة في غضون 2-6. ويمكن فقط ترميز التربتوفان بثلاثة توائم واحدة.

3. التفرد

يتم تضمينه في خصائص الشفرة الوراثية كمؤشر على وراثة الجينات الصحية. على سبيل المثال ، يمكن لثلاثي GAA في المركز السادس في السلسلة أن يخبر الأطباء عن حالة الدم الجيدة ، عن الهيموجلوبين الطبيعي. هو الذي يحمل معلومات عن الهيموجلوبين ، وهو أيضًا مشفر به ، وإذا كان الشخص مصابًا بفقر الدم ، يتم استبدال أحد النيوكليوتيدات بحرف آخر من الكود - U ، وهو إشارة للمرض.

4. الاستمرارية

عند كتابة هذه الخاصية للشفرة الجينية ، يجب أن نتذكر أن الكودونات ، مثل الروابط المتسلسلة ، لا تقع على مسافة ، ولكن على مقربة مباشرة ، واحدة تلو الأخرى في سلسلة الحمض النووي ، وهذه السلسلة لا تنقطع - فقد لا بداية أو نهاية.

5. براعة

لا ينبغي أبدًا أن ننسى أن كل شيء على الأرض موحد برمز جيني مشترك. وبالتالي ، في الرئيسيات والإنسان ، في حشرة وطائر ، باوباب عمره مائة عام ونصل من العشب الذي بالكاد فقس من الأرض ، يتم ترميز الأحماض الأمينية المماثلة في ثلاثة توائم متطابقة.

يتم تخزين المعلومات الأساسية حول خصائص الكائن الحي في الجينات ، وهو نوع من البرامج التي يرثها الكائن الحي من أولئك الذين عاشوا في وقت سابق والذي يوجد كرمز جيني.