आनुवंशिक कूट के किस गुण को सार्वभौमता कहते हैं। प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड का जैवसंश्लेषण। जीन, आनुवंशिक कोड। मानव संहिता का गूढ़ रहस्य

पहले, हमने इस बात पर जोर दिया था कि पृथ्वी पर जीवन के निर्माण के लिए न्यूक्लियोटाइड्स की एक महत्वपूर्ण विशेषता है - एक समाधान में एक पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला की उपस्थिति में, दूसरी (समानांतर) श्रृंखला के गठन की प्रक्रिया अनायास संबंधित न्यूक्लियोटाइड्स के पूरक यौगिक के आधार पर होती है। . दोनों श्रृंखलाओं में न्यूक्लियोटाइड की समान संख्या और उनके रासायनिक संबंध ऐसी प्रतिक्रियाओं के कार्यान्वयन के लिए एक अनिवार्य शर्त है। हालांकि, प्रोटीन संश्लेषण के दौरान, जब एमआरएनए से जानकारी प्रोटीन संरचना में लागू की जाती है, तो पूरकता के सिद्धांत को देखने का कोई सवाल ही नहीं हो सकता है। यह इस तथ्य के कारण है कि एमआरएनए और संश्लेषित प्रोटीन में न केवल मोनोमर्स की संख्या भिन्न होती है, बल्कि, जो विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, उनके बीच कोई संरचनात्मक समानता नहीं है (एक तरफ, न्यूक्लियोटाइड, दूसरी तरफ, अमीनो एसिड)। यह स्पष्ट है कि इस मामले में पॉली न्यूक्लियोटाइड से पॉलीपेप्टाइड संरचना में जानकारी के सटीक अनुवाद के लिए एक नया सिद्धांत बनाने की आवश्यकता है। विकास में, ऐसा सिद्धांत बनाया गया था और उसके आधार पर आनुवंशिक कोड रखा गया था।

आनुवंशिक कोड डीएनए या आरएनए में न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों के एक निश्चित विकल्प के आधार पर न्यूक्लिक एसिड अणुओं में वंशानुगत जानकारी रिकॉर्ड करने के लिए एक प्रणाली है जो प्रोटीन में अमीनो एसिड के अनुरूप कोडन बनाते हैं।

आनुवंशिक कोड में कई गुण होते हैं।

ट्रिपलिटी।

अध: पतन या अतिरेक।

अस्पष्टता।

ध्रुवीयता।

गैर-अतिव्यापी।

सघनता।

बहुमुखी प्रतिभा।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कुछ लेखक कोड में शामिल न्यूक्लियोटाइड्स की रासायनिक विशेषताओं या शरीर के प्रोटीन में व्यक्तिगत अमीनो एसिड की घटना की आवृत्ति आदि से संबंधित कोड के अन्य गुण भी प्रदान करते हैं। हालाँकि, ये गुण ऊपर से अनुसरण करते हैं, इसलिए हम उन पर विचार करेंगे।

लेकिन। ट्रिपलिटी। कई जटिल रूप से संगठित प्रणालियों की तरह आनुवंशिक कोड में सबसे छोटी संरचनात्मक और सबसे छोटी कार्यात्मक इकाई होती है। ट्रिपलेट आनुवंशिक कोड की सबसे छोटी संरचनात्मक इकाई है। इसमें तीन न्यूक्लियोटाइड होते हैं। एक कोडन आनुवंशिक कोड की सबसे छोटी कार्यात्मक इकाई है। एक नियम के रूप में, एमआरएनए ट्रिपल को कोडन कहा जाता है। आनुवंशिक कोड में, एक कोडन कई कार्य करता है। सबसे पहले, इसका मुख्य कार्य यह है कि यह एक एमिनो एसिड के लिए कोड करता है। दूसरा, एक कोडन अमीनो एसिड के लिए कोड नहीं हो सकता है, लेकिन इस मामले में इसका एक अलग कार्य है (नीचे देखें)। जैसा कि परिभाषा से देखा जा सकता है, एक त्रिक एक अवधारणा है जो विशेषता है प्राथमिक संरचनात्मक इकाईआनुवंशिक कोड (तीन न्यूक्लियोटाइड)। कोडन विशेषता प्राथमिक अर्थ इकाईजीनोम - तीन न्यूक्लियोटाइड एक एमिनो एसिड की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला से लगाव निर्धारित करते हैं।

प्राथमिक संरचनात्मक इकाई को पहले सैद्धांतिक रूप से समझा गया था, और फिर प्रयोगात्मक रूप से इसके अस्तित्व की पुष्टि की गई थी। दरअसल, 20 अमीनो एसिड को एक या दो न्यूक्लियोटाइड द्वारा एन्कोड नहीं किया जा सकता है। बाद वाले केवल 4 हैं। चार में से तीन न्यूक्लियोटाइड 4 3 = 64 प्रकार देते हैं, जो जीवित जीवों में मौजूद अमीनो एसिड की संख्या से अधिक है (तालिका 1 देखें)।

तालिका 64 में प्रस्तुत न्यूक्लियोटाइड्स के संयोजन की दो विशेषताएं हैं। सबसे पहले, ट्रिपल के 64 रूपों में से केवल 61 कोडन हैं और किसी भी एमिनो एसिड को एन्कोड करते हैं, उन्हें कहा जाता है सेंस कोडन. तीन त्रिक सांकेतिक शब्दों में बदलना नहीं करते हैं

तालिका नंबर एक।

मैसेंजर आरएनए कोडन और उनके संबंधित अमीनो एसिड

एफ कोडन के मूल तत्व




	बकवास	बकवास
	बकवास




		मिला



		शाफ़्ट

अमीनो एसिड ए अनुवाद के अंत को चिह्नित करने वाले स्टॉप सिग्नल हैं। ऐसे तीन त्रिगुण हैं यूएए, यूएजी, यूजीए, उन्हें "अर्थहीन" (बकवास कोडन) भी कहा जाता है। एक उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप, जो एक न्यूक्लियोटाइड के एक ट्रिपलेट में दूसरे के साथ प्रतिस्थापन के साथ जुड़ा हुआ है, एक अर्थ कोडन से एक अर्थहीन कोडन उत्पन्न हो सकता है। इस प्रकार के उत्परिवर्तन को कहा जाता है बकवास उत्परिवर्तन. यदि इस तरह का स्टॉप सिग्नल जीन के अंदर (इसके सूचनात्मक भाग में) बनता है, तो इस स्थान पर प्रोटीन संश्लेषण के दौरान प्रक्रिया लगातार बाधित होगी - प्रोटीन का केवल पहला (स्टॉप सिग्नल से पहले) भाग संश्लेषित किया जाएगा। इस तरह की विकृति वाले व्यक्ति को प्रोटीन की कमी का अनुभव होगा और इस कमी से जुड़े लक्षणों का अनुभव होगा। उदाहरण के लिए, इस प्रकार का उत्परिवर्तन हीमोग्लोबिन बीटा श्रृंखला को कूटने वाले जीन में पाया गया था। एक छोटी निष्क्रिय हीमोग्लोबिन श्रृंखला संश्लेषित होती है, जो तेजी से नष्ट हो जाती है। नतीजतन, एक बीटा श्रृंखला से रहित हीमोग्लोबिन अणु बनता है। यह स्पष्ट है कि ऐसा अणु अपने कर्तव्यों को पूरी तरह से पूरा करने की संभावना नहीं है। एक गंभीर बीमारी है जो हेमोलिटिक एनीमिया के प्रकार के अनुसार विकसित होती है (बीटा-शून्य थैलेसीमिया, ग्रीक शब्द "तलस" से - भूमध्य सागर, जहां यह बीमारी पहली बार खोजी गई थी)।

स्टॉप कोडन की क्रिया का तंत्र इंद्रिय कोडन की क्रिया के तंत्र से भिन्न होता है। यह इस तथ्य से निम्नानुसार है कि अमीनो एसिड को कूटने वाले सभी कोडन के लिए, संबंधित tRNA पाए गए थे। बकवास कोडन के लिए कोई tRNA नहीं मिला। इसलिए, tRNA प्रोटीन संश्लेषण को रोकने की प्रक्रिया में भाग नहीं लेता है।

कोडोनअगस्त (कभी-कभी बैक्टीरिया में जीयूजी) न केवल एमिनो एसिड मेथियोनीन और वेलिन को एन्कोड करता है, बल्कि यह भी हैप्रसारण आरंभकर्ता .

बी। अध: पतन या अतिरेक।

20 अमीनो एसिड के लिए 64 ट्रिपल कोड में से 61। अमीनो एसिड की संख्या से तीन गुना अधिक संख्या से पता चलता है कि सूचना के हस्तांतरण में दो कोडिंग विकल्पों का उपयोग किया जा सकता है। सबसे पहले, सभी 64 कोडन 20 अमीनो एसिड को एन्कोड करने में शामिल नहीं हो सकते हैं, लेकिन केवल 20, और दूसरी बात, अमीनो एसिड को कई कोडन द्वारा एन्कोड किया जा सकता है। अध्ययनों से पता चला है कि प्रकृति ने बाद वाले विकल्प का इस्तेमाल किया।

उनकी पसंद साफ है। यदि 64 ट्रिपल वेरिएंट में से केवल 20 अमीनो एसिड की कोडिंग में शामिल थे, तो 44 ट्रिपल (64 में से) नॉन-कोडिंग रहेंगे, यानी। अर्थहीन (बकवास कोडन)। इससे पहले, हमने बताया कि एक सेल के जीवन के लिए एक बकवास कोडन में उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप एक कोडिंग ट्रिपल का परिवर्तन कितना खतरनाक है - यह आरएनए पोलीमरेज़ के सामान्य संचालन को महत्वपूर्ण रूप से बाधित करता है, जिससे अंततः बीमारियों का विकास होता है। हमारे जीनोम में वर्तमान में तीन बकवास कोडन हैं, और अब कल्पना करें कि क्या होगा यदि बकवास कोडन की संख्या लगभग 15 गुना बढ़ जाती है। यह स्पष्ट है कि ऐसी स्थिति में सामान्य कोडन का बकवास कोडन में संक्रमण बहुत अधिक होगा।

एक कोड जिसमें एक एमिनो एसिड कई ट्रिपल द्वारा एन्कोड किया जाता है उसे डिजेनरेट या अनावश्यक कहा जाता है। लगभग हर अमीनो एसिड में कई कोडन होते हैं। तो, अमीनो एसिड ल्यूसीन को छह ट्रिपल - यूयूए, यूयूजी, सीयूयू, सीयूयू, सीयूए, सीयूजी द्वारा एन्कोड किया जा सकता है। वेलिन चार ट्रिपलेट्स द्वारा एन्कोड किया गया है, फेनिलएलनिन दो और केवल ट्रिप्टोफैन और मेथियोनीनएक कोडन द्वारा एन्कोड किया गया। वह गुण जो एक ही सूचना को विभिन्न वर्णों के साथ रिकॉर्ड करने से जुड़ा होता है, कहलाता है अध: पतन।

एक अमीनो एसिड को सौंपे गए कोडन की संख्या प्रोटीन में अमीनो एसिड की घटना की आवृत्ति के साथ अच्छी तरह से संबंधित है।

और यह सबसे अधिक संभावना है कि आकस्मिक नहीं है। एक प्रोटीन में अमीनो एसिड की घटना की आवृत्ति जितनी अधिक होती है, उतनी ही अधिक बार इस अमीनो एसिड के कोडन को जीनोम में दर्शाया जाता है, उत्परिवर्तजन कारकों द्वारा इसके नुकसान की संभावना अधिक होती है। इसलिए, यह स्पष्ट है कि एक उत्परिवर्तित कोडन उसी अमीनो एसिड के लिए कोडित होने की अधिक संभावना है यदि यह अत्यधिक पतित है। इन स्थितियों से, आनुवंशिक कोड का पतन एक ऐसा तंत्र है जो मानव जीनोम को क्षति से बचाता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अध: पतन शब्द का प्रयोग आणविक आनुवंशिकी में एक अन्य अर्थ में भी किया जाता है। चूंकि कोडन में जानकारी का मुख्य भाग पहले दो न्यूक्लियोटाइड पर पड़ता है, इसलिए कोडन की तीसरी स्थिति में आधार का महत्व कम हो जाता है। इस घटना को "तीसरे आधार का पतन" कहा जाता है। बाद की विशेषता उत्परिवर्तन के प्रभाव को कम करती है। उदाहरण के लिए, यह ज्ञात है कि लाल रक्त कोशिकाओं का मुख्य कार्य फेफड़ों से ऊतकों तक ऑक्सीजन और ऊतकों से कार्बन डाइऑक्साइड का फेफड़ों तक परिवहन है। यह कार्य श्वसन वर्णक - हीमोग्लोबिन द्वारा किया जाता है, जो एरिथ्रोसाइट के पूरे कोशिका द्रव्य को भरता है। इसमें एक प्रोटीन भाग - ग्लोबिन होता है, जो संबंधित जीन द्वारा एन्कोड किया जाता है। प्रोटीन के अलावा हीमोग्लोबिन में हीम होता है, जिसमें आयरन होता है। ग्लोबिन जीन में उत्परिवर्तन हीमोग्लोबिन के विभिन्न रूपों की उपस्थिति का कारण बनता है। सबसे अधिक बार, उत्परिवर्तन के साथ जुड़े हुए हैं एक न्यूक्लियोटाइड का दूसरे के लिए प्रतिस्थापन और जीन में एक नए कोडन की उपस्थिति, जो हीमोग्लोबिन पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में एक नए अमीनो एसिड के लिए कोड कर सकता है। एक ट्रिपलेट में, उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप, किसी भी न्यूक्लियोटाइड को बदला जा सकता है - पहला, दूसरा या तीसरा। कई सौ उत्परिवर्तन ग्लोबिन जीन की अखंडता को प्रभावित करने के लिए जाने जाते हैं। के बारे में 400 जिनमें से जीन में एकल न्यूक्लियोटाइड के प्रतिस्थापन और पॉलीपेप्टाइड में संबंधित अमीनो एसिड प्रतिस्थापन से जुड़े हैं। इनमें से केवल 100 प्रतिस्थापन से हीमोग्लोबिन की अस्थिरता और हल्के से लेकर बहुत गंभीर विभिन्न प्रकार की बीमारियां होती हैं। 300 (लगभग 64%) प्रतिस्थापन उत्परिवर्तन हीमोग्लोबिन फ़ंक्शन को प्रभावित नहीं करते हैं और विकृति का कारण नहीं बनते हैं। इसका एक कारण ऊपर वर्णित "तीसरे आधार की विकृति" है, जब ट्रिपलेट एन्कोडिंग सेरीन, ल्यूसीन, प्रोलाइन, आर्जिनिन और कुछ अन्य अमीनो एसिड में तीसरे न्यूक्लियोटाइड के प्रतिस्थापन से एक पर्यायवाची कोडन की उपस्थिति होती है। एक ही अमीनो एसिड को एन्कोडिंग। मूल रूप से, ऐसा उत्परिवर्तन स्वयं प्रकट नहीं होगा। इसके विपरीत, 100% मामलों में ट्रिपल में पहले या दूसरे न्यूक्लियोटाइड के किसी भी प्रतिस्थापन से एक नए हीमोग्लोबिन प्रकार की उपस्थिति होती है। लेकिन इस मामले में भी, गंभीर फेनोटाइपिक विकार नहीं हो सकते हैं। इसका कारण भौतिक-रासायनिक गुणों के मामले में हीमोग्लोबिन में पहले के समान अमीनो एसिड का प्रतिस्थापन है। उदाहरण के लिए, यदि हाइड्रोफिलिक गुणों वाले अमीनो एसिड को दूसरे अमीनो एसिड द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, लेकिन समान गुणों के साथ।

हीमोग्लोबिन में हीम का एक आयरन पोर्फिरीन समूह (ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड अणु इससे जुड़े होते हैं) और एक प्रोटीन - ग्लोबिन होता है। वयस्क हीमोग्लोबिन (HbA) में दो समान होते हैं - चेन और दो जंजीरें। अणु -चेन में 141 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं, - चेन - 146, - और -चेन कई अमीनो एसिड अवशेषों में भिन्न होते हैं। प्रत्येक ग्लोबिन श्रृंखला का अमीनो एसिड अनुक्रम अपने स्वयं के जीन द्वारा एन्कोड किया गया है। जीन एन्कोडिंग - श्रृंखला गुणसूत्र 16 की छोटी भुजा पर स्थित होती है, -जीन - गुणसूत्र 11 की छोटी भुजा में। जीन एन्कोडिंग में परिवर्तन - पहले या दूसरे न्यूक्लियोटाइड की हीमोग्लोबिन श्रृंखला लगभग हमेशा प्रोटीन में नए अमीनो एसिड की उपस्थिति, हीमोग्लोबिन के कार्यों में व्यवधान और रोगी के लिए गंभीर परिणाम की ओर ले जाती है। उदाहरण के लिए, सीएयू (हिस्टिडाइन) ट्रिपलेट्स में से एक में "यू" के साथ "सी" को बदलने से एक नया यूएयू ट्रिपलेट एक और एमिनो एसिड - टायरोसिन एन्कोडिंग की उपस्थिति का कारण बन जाएगा। फेनोटाइपिक रूप से, यह खुद को एक गंभीर बीमारी में प्रकट करेगा .. ए 63 . की स्थिति में समान प्रतिस्थापन हिस्टिडीन पॉलीपेप्टाइड से टाइरोसिन की -श्रृंखला हीमोग्लोबिन को अस्थिर कर देगी। मेथेमोग्लोबिनेमिया रोग विकसित होता है। परिवर्तन, उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप, ग्लूटामिक एसिड के 6वें स्थान पर वेलिन में बदल जाता है श्रृंखला एक गंभीर बीमारी का कारण है - सिकल सेल एनीमिया। आइए दुखद सूची को जारी न रखें। हम केवल इस बात पर ध्यान देते हैं कि पहले दो न्यूक्लियोटाइड्स को प्रतिस्थापित करते समय, एक एमिनो एसिड भौतिक-रासायनिक गुणों में पिछले एक के समान दिखाई दे सकता है। इस प्रकार, ग्लूटामिक एसिड (GAA) को कूटने वाले ट्रिपल में से एक में दूसरे न्यूक्लियोटाइड का प्रतिस्थापन "Y" पर -चेन एक नए ट्रिपलेट (GUA) एन्कोडिंग वेलिन की उपस्थिति की ओर जाता है, और "A" के साथ पहले न्यूक्लियोटाइड के प्रतिस्थापन से अमीनो एसिड लाइसिन को एन्कोडिंग करने वाला AAA ट्रिपलेट बनता है। ग्लूटामिक एसिड और लाइसिन भौतिक-रासायनिक गुणों में समान हैं - वे दोनों हाइड्रोफिलिक हैं। वेलिन एक हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड है। इसलिए, हाइड्रोफिलिक ग्लूटामिक एसिड को हाइड्रोफोबिक वेलिन के साथ बदलने से हीमोग्लोबिन के गुणों में काफी बदलाव आता है, जो अंततः सिकल सेल एनीमिया के विकास की ओर जाता है, जबकि हाइड्रोफिलिक ग्लूटामिक एसिड को हाइड्रोफिलिक लाइसिन के साथ बदलने से हीमोग्लोबिन का कार्य कुछ हद तक बदल जाता है - रोगी एनीमिया का एक हल्का रूप विकसित करें। तीसरे आधार के प्रतिस्थापन के परिणामस्वरूप, नया ट्रिपलेट उसी अमीनो एसिड को पिछले एक के रूप में एन्कोड कर सकता है। उदाहरण के लिए, यदि सीएएच ट्रिपलेट में यूरैसिल को साइटोसिन द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था और सीएसी ट्रिपलेट उत्पन्न हुआ था, तो व्यावहारिक रूप से किसी व्यक्ति में कोई फेनोटाइपिक परिवर्तन नहीं पाया जाएगा। यह समझ में आता है, क्योंकि दोनों ट्रिपल एक ही अमीनो एसिड, हिस्टिडीन के लिए कोड करते हैं।

अंत में, इस बात पर जोर देना उचित है कि आनुवंशिक कोड की गिरावट और सामान्य जैविक स्थिति से तीसरे आधार की गिरावट सुरक्षात्मक तंत्र हैं जो डीएनए और आरएनए की अनूठी संरचना में विकास में शामिल हैं।

में। अस्पष्टता।

प्रत्येक ट्रिपलेट (अर्थहीन को छोड़कर) केवल एक एमिनो एसिड को एन्कोड करता है। इस प्रकार, कोडन - अमीनो एसिड की दिशा में, आनुवंशिक कोड असंदिग्ध है, अमीनो एसिड - कोडन की दिशा में - यह अस्पष्ट (पतित) है।

स्पष्ट

कोडन एमिनो एसिड

पतित

और इस मामले में, आनुवंशिक कोड में अस्पष्टता की आवश्यकता स्पष्ट है। एक अन्य प्रकार में, एक ही कोडन के अनुवाद के दौरान, विभिन्न अमीनो एसिड को प्रोटीन श्रृंखला में डाला जाएगा और इसके परिणामस्वरूप, विभिन्न प्राथमिक संरचनाओं और विभिन्न कार्यों वाले प्रोटीन बनेंगे। सेल का चयापचय "एक जीन - कई पॉलीपेप्टाइड्स" ऑपरेशन के मोड में बदल जाएगा। यह स्पष्ट है कि ऐसी स्थिति में जीन का नियामक कार्य पूरी तरह से समाप्त हो जाएगा।

छ. ध्रुवीयता

डीएनए और एमआरएनए से जानकारी पढ़ना केवल एक दिशा में होता है। उच्च क्रम संरचनाओं (माध्यमिक, तृतीयक, आदि) को परिभाषित करने के लिए ध्रुवीयता आवश्यक है। पहले हमने इस तथ्य के बारे में बात की थी कि निचले क्रम की संरचनाएं उच्च क्रम की संरचनाओं को निर्धारित करती हैं। जैसे ही संश्लेषित आरएनए श्रृंखला डीएनए अणु से दूर जाती है या पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला राइबोसोम से दूर जाती है, प्रोटीन में उच्च क्रम की तृतीयक संरचना और संरचनाएं तुरंत बन जाती हैं। जबकि आरएनए या पॉलीपेप्टाइड का मुक्त अंत एक तृतीयक संरचना प्राप्त करता है, श्रृंखला के दूसरे छोर को अभी भी डीएनए (यदि आरएनए लिखित है) या राइबोसोम (यदि पॉलीपेप्टाइड को स्थानांतरित किया जाता है) पर संश्लेषित किया जाना जारी है।

इसलिए, सूचना पढ़ने (आरएनए और प्रोटीन के संश्लेषण में) की यूनिडायरेक्शनल प्रक्रिया न केवल संश्लेषित पदार्थ में न्यूक्लियोटाइड या अमीनो एसिड के अनुक्रम को निर्धारित करने के लिए, बल्कि माध्यमिक, तृतीयक आदि के कठोर निर्धारण के लिए आवश्यक है। संरचनाएं।

ई. गैर अतिव्यापी।

कोड ओवरलैप हो सकता है या नहीं भी हो सकता है। अधिकांश जीवों में, कोड गैर-अतिव्यापी है। कुछ चरणों में एक अतिव्यापी कोड पाया गया है।

एक गैर-अतिव्यापी कोड का सार यह है कि एक कोडन का न्यूक्लियोटाइड एक ही समय में दूसरे कोडन का न्यूक्लियोटाइड नहीं हो सकता है। यदि कोड अतिव्यापी थे, तो सात न्यूक्लियोटाइड्स (GCUGCUG) का अनुक्रम दो अमीनो एसिड (अलैनिन-अलैनिन) (चित्र। 33, ए) को गैर-अतिव्यापी कोड के मामले में नहीं, बल्कि तीन (यदि एक न्यूक्लियोटाइड) को एन्कोड कर सकता है। आम है) (चित्र 33, बी) या पांच (यदि दो न्यूक्लियोटाइड आम हैं) (चित्र 33, सी देखें)। पिछले दो मामलों में, किसी भी न्यूक्लियोटाइड के उत्परिवर्तन से दो, तीन, आदि के अनुक्रम में उल्लंघन होगा। अमीनो अम्ल।

हालांकि, यह पाया गया है कि एक न्यूक्लियोटाइड का उत्परिवर्तन हमेशा एक पॉलीपेप्टाइड में एक एमिनो एसिड के समावेश को बाधित करता है। यह इस तथ्य के पक्ष में एक महत्वपूर्ण तर्क है कि कोड गैर-अतिव्यापी है।

आइए हम इसे चित्र 34 में स्पष्ट करें। बोल्ड रेखाएं गैर-अतिव्यापी और अतिव्यापी कोड के मामले में अमीनो एसिड को कूटबद्ध करते हुए ट्रिपल दिखाती हैं। प्रयोगों ने स्पष्ट रूप से दिखाया है कि आनुवंशिक कोड गैर-अतिव्यापी है। प्रयोग के विवरण में जाने के बिना, हम ध्यान दें कि यदि हम न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में तीसरे न्यूक्लियोटाइड को प्रतिस्थापित करते हैं (चित्र 34 देखें)पर (तारांकन के साथ चिह्नित) किसी अन्य को तब:

1. एक गैर-अतिव्यापी कोड के साथ, इस अनुक्रम द्वारा नियंत्रित प्रोटीन में एक (पहले) अमीनो एसिड (तारांकन के साथ चिह्नित) के लिए एक प्रतिस्थापन होगा।

2. विकल्प ए में एक अतिव्यापी कोड के साथ, दो (पहले और दूसरे) अमीनो एसिड (तारांकन के साथ चिह्नित) में एक प्रतिस्थापन होगा। विकल्प बी के तहत, प्रतिस्थापन तीन अमीनो एसिड (तारांकन के साथ चिह्नित) को प्रभावित करेगा।

हालांकि, कई प्रयोगों से पता चला है कि जब डीएनए में एक न्यूक्लियोटाइड टूट जाता है, तो प्रोटीन हमेशा केवल एक एमिनो एसिड को प्रभावित करता है, जो एक गैर-अतिव्यापी कोड के लिए विशिष्ट है।

Гцугцуг Гцугцуг гцугцуг

एचसीसी एचसीसी एचसीसी यूएचसी सीयूजी एचसीसी सीयूजी यूजीसी एचसीयू सीयूजी

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

एलानिन - अलैनिन अला - सीआईएस - लेई अला - लेई - लेई - अला - लेई

ए बी सी

गैर-अतिव्यापी कोड अतिव्यापी कोड

चावल। 34. जीनोम (पाठ में स्पष्टीकरण) में एक गैर-अतिव्यापी कोड की उपस्थिति की व्याख्या करने वाली योजना।

अनुवांशिक कोड का गैर-अतिव्यापी होना एक अन्य संपत्ति से जुड़ा है - सूचना का पठन एक निश्चित बिंदु से शुरू होता है - दीक्षा संकेत। एमआरएनए में ऐसा दीक्षा संकेत कोडन एन्कोडिंग एयूजी मेथियोनीन है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक व्यक्ति के पास अभी भी बहुत कम संख्या में जीन हैं जो सामान्य नियम से विचलित होते हैं और ओवरलैप करते हैं।

ई. कॉम्पैक्टनेस।

कोडन के बीच कोई विराम चिह्न नहीं है। दूसरे शब्दों में, त्रिक एक दूसरे से अलग नहीं होते हैं, उदाहरण के लिए, एक अर्थहीन न्यूक्लियोटाइड द्वारा। आनुवंशिक कोड में "विराम चिह्न" की अनुपस्थिति प्रयोगों में सिद्ध हुई है।

कुंआ। बहुमुखी प्रतिभा।

कोड पृथ्वी पर रहने वाले सभी जीवों के लिए समान है। डीएनए अनुक्रमों की संगत प्रोटीन अनुक्रमों से तुलना करके आनुवंशिक कोड की सार्वभौमिकता का प्रत्यक्ष प्रमाण प्राप्त किया गया था। यह पता चला कि सभी बैक्टीरियल और यूकेरियोटिक जीनोम में कोड मानों के समान सेट का उपयोग किया जाता है। अपवाद हैं, लेकिन कई नहीं हैं।

आनुवंशिक कोड की सार्वभौमिकता के पहले अपवाद कुछ जानवरों की प्रजातियों के माइटोकॉन्ड्रिया में पाए गए थे। यह टर्मिनेटर कोडन UGA से संबंधित है, जो अमीनो एसिड ट्रिप्टोफैन को कूटबद्ध करने वाले UGG कोडन के समान है। सार्वभौमिकता से अन्य दुर्लभ विचलन भी पाए गए हैं।

एमजेड. आनुवंशिक कोड डीएनए या आरएनए में न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों के एक निश्चित विकल्प के आधार पर न्यूक्लिक एसिड अणुओं में वंशानुगत जानकारी रिकॉर्ड करने के लिए एक प्रणाली है जो कोडन बनाते हैं,

प्रोटीन में अमीनो एसिड के अनुरूप।आनुवंशिक कोड में कई गुण होते हैं।

कोडन में व्यक्त आनुवंशिक कोड, ग्रह पर सभी जीवित जीवों में निहित प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी को कूटबद्ध करने के लिए एक प्रणाली है। इसके डिकोडिंग में एक दशक लग गया, लेकिन यह तथ्य कि यह मौजूद है, विज्ञान लगभग एक सदी तक समझ गया। सार्वभौमिकता, विशिष्टता, एकदिशीयता, और विशेष रूप से आनुवंशिक कोड की विकृति महान जैविक महत्व के हैं।

डिस्कवरी इतिहास

जीव विज्ञान में कोडिंग की समस्या हमेशा महत्वपूर्ण रही है। विज्ञान आनुवंशिक कोड की मैट्रिक्स संरचना की ओर धीरे-धीरे आगे बढ़ा। 1953 में जे. वाटसन और एफ. क्रिक द्वारा डीएनए की दोहरी पेचदार संरचना की खोज के बाद से, कोड की संरचना को जानने का चरण शुरू हुआ, जिसने प्रकृति की महानता में विश्वास को प्रेरित किया। प्रोटीन की रैखिक संरचना और डीएनए की समान संरचना में दो ग्रंथों के पत्राचार के रूप में एक आनुवंशिक कोड की उपस्थिति निहित है, लेकिन विभिन्न अक्षरों का उपयोग करके लिखा गया है। और अगर प्रोटीन की वर्णमाला ज्ञात होती, तो डीएनए के संकेत जीवविज्ञानी, भौतिकविदों और गणितज्ञों के लिए अध्ययन का विषय बन गए।

इस पहेली को हल करने के सभी चरणों का वर्णन करने का कोई मतलब नहीं है। एक प्रत्यक्ष प्रयोग, जिसने साबित किया और पुष्टि की कि डीएनए कोडन और प्रोटीन अमीनो एसिड के बीच एक स्पष्ट और सुसंगत पत्राचार है, 1964 में सी। जानोवस्की और एस। ब्रेनर द्वारा किया गया था। और फिर - कोशिका-मुक्त संरचनाओं में प्रोटीन संश्लेषण की तकनीकों का उपयोग करके इन विट्रो (इन विट्रो) में आनुवंशिक कोड को समझने की अवधि।

कोल्ड स्प्रिंग हार्बर (यूएसए) में जीवविज्ञानियों के एक संगोष्ठी में 1966 में पूरी तरह से गूढ़ ई. कोलाई कोड को सार्वजनिक किया गया था। तब आनुवंशिक कोड की अतिरेक (अपक्षय) की खोज की गई थी। इसका क्या मतलब है काफी सरलता से समझाया गया है।

डिकोडिंग जारी है

वंशानुगत कोड के डिकोडिंग पर डेटा प्राप्त करना पिछली शताब्दी की सबसे महत्वपूर्ण घटनाओं में से एक बन गया है। आज, विज्ञान आणविक एन्कोडिंग और इसकी प्रणालीगत विशेषताओं और संकेतों की अधिकता के तंत्र का गहराई से अध्ययन करना जारी रखता है, जो आनुवंशिक कोड के पतन की संपत्ति को व्यक्त करता है। अध्ययन की एक अलग शाखा वंशानुगत सामग्री के लिए कोडिंग प्रणाली का उद्भव और विकास है। पॉलीन्यूक्लियोटाइड्स (डीएनए) और पॉलीपेप्टाइड्स (प्रोटीन) के बीच संबंधों के साक्ष्य ने आणविक जीव विज्ञान के विकास को गति दी। और वह, बदले में, जैव प्रौद्योगिकी, बायोइंजीनियरिंग, प्रजनन और फसल उत्पादन में खोज।

हठधर्मिता और नियम

आणविक जीव विज्ञान की मुख्य हठधर्मिता यह है कि सूचना डीएनए से मैसेंजर आरएनए में स्थानांतरित की जाती है, और फिर इससे प्रोटीन में। विपरीत दिशा में, आरएनए से डीएनए और आरएनए से दूसरे आरएनए में संचरण संभव है।

लेकिन मैट्रिक्स या आधार हमेशा डीएनए होता है। और सूचना के प्रसारण की अन्य सभी मूलभूत विशेषताएं संचरण की इस मैट्रिक्स प्रकृति का प्रतिबिंब हैं। अर्थात्, अन्य अणुओं के मैट्रिक्स पर संश्लेषण के माध्यम से संचरण, जो वंशानुगत जानकारी के प्रजनन के लिए संरचना बन जाएगा।

जेनेटिक कोड

प्रोटीन अणुओं की संरचना का रैखिक कोडिंग न्यूक्लियोटाइड्स के पूरक कोडन (ट्रिपलेट्स) का उपयोग करके किया जाता है, जिनमें से केवल 4 (एडेन, गुआनिन, साइटोसिन, थाइमिन (यूरैसिल)) होते हैं, जो अनायास न्यूक्लियोटाइड की एक और श्रृंखला के गठन की ओर जाता है। . न्यूक्लियोटाइड की समान संख्या और रासायनिक संपूरकता ऐसे संश्लेषण के लिए मुख्य शर्त है। लेकिन एक प्रोटीन अणु के निर्माण के दौरान, मोनोमर्स की मात्रा और गुणवत्ता के बीच कोई पत्राचार नहीं होता है (डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स प्रोटीन अमीनो एसिड होते हैं)। यह प्राकृतिक वंशानुगत कोड है - प्रोटीन में अमीनो एसिड अनुक्रम न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम (कोडन) में रिकॉर्डिंग की एक प्रणाली।

आनुवंशिक कोड में कई गुण होते हैं:

ट्रिपलिटी।
अस्पष्टता।
अभिविन्यास।
गैर-अतिव्यापी।
अनुवांशिक कोड की अतिरेक (अध: पतन)।
बहुमुखी प्रतिभा।

आइए हम जैविक महत्व पर ध्यान केंद्रित करते हुए एक संक्षिप्त विवरण दें।

ट्रिपलिटी, निरंतरता और स्टॉपलाइट्स की उपस्थिति

61 अमीनो एसिड में से प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड के एक सिमेंटिक ट्रिपलेट (ट्रिपल) से मेल खाता है। तीन त्रिक अमीनो एसिड के बारे में जानकारी नहीं रखते हैं और स्टॉप कोडन हैं। श्रृंखला में प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड एक ट्रिपल का हिस्सा है, और अपने आप में मौजूद नहीं है। अंत में और एक प्रोटीन के लिए जिम्मेदार न्यूक्लियोटाइड्स की श्रृंखला की शुरुआत में स्टॉप कोडन होते हैं। वे अनुवाद (प्रोटीन अणु का संश्लेषण) शुरू या बंद करते हैं।

विशिष्टता, गैर-अतिव्यापी और यूनिडायरेक्शनलिटी

प्रत्येक कोडन (ट्रिपलेट) केवल एक अमीनो एसिड के लिए कोड करता है। प्रत्येक त्रिक पड़ोसी एक से स्वतंत्र है और ओवरलैप नहीं करता है। श्रृंखला में केवल एक त्रिक में एक न्यूक्लियोटाइड शामिल किया जा सकता है। प्रोटीन संश्लेषण हमेशा एक ही दिशा में जाता है, जो स्टॉप कोडन द्वारा नियंत्रित होता है।

आनुवंशिक कोड की अतिरेक

न्यूक्लियोटाइड्स का प्रत्येक ट्रिपल एक एमिनो एसिड के लिए कोड करता है। कुल 64 न्यूक्लियोटाइड हैं, जिनमें से 61 अमीनो एसिड (सेंस कोडन) को एनकोड करते हैं, और तीन अर्थहीन हैं, यानी वे एक एमिनो एसिड (स्टॉप कोडन) को एनकोड नहीं करते हैं। आनुवंशिक कोड की अतिरेक (अध: पतन) इस तथ्य में निहित है कि प्रत्येक ट्रिपल प्रतिस्थापन में बनाया जा सकता है - कट्टरपंथी (अमीनो एसिड प्रतिस्थापन के लिए नेतृत्व) और रूढ़िवादी (एमिनो एसिड वर्ग को न बदलें)। यह गणना करना आसान है कि यदि एक ट्रिपलेट (स्थिति 1, 2 और 3) में 9 प्रतिस्थापन किए जा सकते हैं, तो प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड को 4 - 1 = 3 अन्य विकल्पों से बदला जा सकता है, तो संभावित न्यूक्लियोटाइड प्रतिस्थापन विकल्पों की कुल संख्या 61 होगी 9 = 549 से।

आनुवंशिक कोड की गिरावट इस तथ्य में प्रकट होती है कि 21 अमीनो एसिड के बारे में जानकारी को सांकेतिक शब्दों में बदलने के लिए 549 वेरिएंट आवश्यक से बहुत अधिक हैं। इसी समय, 549 वेरिएंट में से, 23 प्रतिस्थापन स्टॉप कोडन के गठन की ओर ले जाएंगे, 134 + 230 प्रतिस्थापन रूढ़िवादी हैं, और 162 प्रतिस्थापन कट्टरपंथी हैं।

पतन और बहिष्करण का नियम

यदि दो कोडन में दो समान पहले न्यूक्लियोटाइड होते हैं, और शेष एक ही वर्ग (प्यूरिन या पाइरीमिडीन) के न्यूक्लियोटाइड होते हैं, तो वे एक ही एमिनो एसिड के बारे में जानकारी लेते हैं। यह आनुवंशिक कोड के पतन या अतिरेक का नियम है। दो अपवाद - एयूए और यूजीए - मेथियोनीन के लिए पहला कोड, हालांकि यह आइसोल्यूसीन होना चाहिए, और दूसरा स्टॉप कोडन है, हालांकि इसे ट्रिप्टोफैन के लिए कोडित किया जाना चाहिए था।

पतनशीलता और सार्वभौमिकता का अर्थ

आनुवंशिक कोड के इन दो गुणों का सबसे बड़ा जैविक महत्व है। ऊपर सूचीबद्ध सभी गुण हमारे ग्रह पर रहने वाले जीवों के सभी रूपों की वंशानुगत जानकारी की विशेषता हैं।

आनुवंशिक कोड की गिरावट का एक अनुकूली मूल्य होता है, जैसे एक एमिनो एसिड के कोड के कई दोहराव। इसके अलावा, इसका मतलब कोडन में तीसरे न्यूक्लियोटाइड के महत्व (अपक्षय) में कमी है। यह विकल्प डीएनए में पारस्परिक क्षति को कम करता है, जिससे प्रोटीन संरचना में घोर उल्लंघन होगा। यह ग्रह पर रहने वाले जीवों का एक रक्षा तंत्र है।

शरीर के चयापचय में अग्रणी भूमिका प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के अंतर्गत आता है।
प्रोटीन पदार्थ सभी महत्वपूर्ण कोशिका संरचनाओं का आधार बनाते हैं, असामान्य रूप से उच्च प्रतिक्रियाशीलता रखते हैं, और उत्प्रेरक कार्यों से संपन्न होते हैं।
न्यूक्लिक एसिड कोशिका के सबसे महत्वपूर्ण अंग का हिस्सा हैं - नाभिक, साथ ही साइटोप्लाज्म, राइबोसोम, माइटोकॉन्ड्रिया, आदि। न्यूक्लिक एसिड आनुवंशिकता, शरीर की परिवर्तनशीलता और प्रोटीन संश्लेषण में एक महत्वपूर्ण, प्राथमिक भूमिका निभाते हैं।

योजनासंश्लेषण प्रोटीन कोशिका के केंद्रक में जमा होता है, और सीधा संश्लेषण नाभिक के बाहर होता है, इसलिए यह आवश्यक है वितरण सेवाएन्कोडेड योजना नाभिक से संश्लेषण स्थल तक। यह वितरण सेवा आरएनए अणुओं द्वारा की जाती है।

प्रक्रिया शुरू होती है सार कोशिकाएं: डीएनए "सीढ़ी" का हिस्सा खुल जाता है और खुल जाता है। इसके कारण, आरएनए अक्षर डीएनए स्ट्रैंड में से एक के खुले डीएनए अक्षरों के साथ बंधन बनाते हैं। एंजाइम आरएनए के अक्षरों को एक धागे में जोड़ने के लिए स्थानांतरित करता है। तो डीएनए के अक्षरों को आरएनए के अक्षरों में "फिर से लिखा" जाता है। नवगठित आरएनए श्रृंखला अलग हो जाती है, और डीएनए "सीढ़ी" फिर से मुड़ जाती है। डीएनए से जानकारी पढ़ने और उसके आरएनए टेम्पलेट को संश्लेषित करने की प्रक्रिया को कहा जाता है प्रतिलिपि , और संश्लेषित आरएनए को सूचनात्मक कहा जाता है या आई-आरएनए .

आगे के संशोधनों के बाद, इस प्रकार का एन्कोडेड एमआरएनए तैयार है। आई-आरएनए नाभिक से बाहर आता हैऔर प्रोटीन संश्लेषण की साइट पर जाता है, जहां आई-आरएनए अक्षरों को समझ लिया जाता है। आई-आरएनए के तीन अक्षरों का प्रत्येक सेट एक "अक्षर" बनाता है जो एक विशेष एमिनो एसिड के लिए खड़ा होता है।

एक अन्य प्रकार का आरएनए इस अमीनो एसिड की तलाश करता है, इसे एक एंजाइम की मदद से पकड़ता है, और इसे प्रोटीन संश्लेषण की साइट पर पहुंचाता है। इस आरएनए को ट्रांसफर आरएनए या टीआरएनए कहा जाता है। जैसे ही एमआरएनए संदेश पढ़ा और अनुवाद किया जाता है, अमीनो एसिड की श्रृंखला बढ़ती है। यह श्रृंखला एक प्रकार के प्रोटीन का निर्माण करते हुए, एक अद्वितीय आकार में मुड़ जाती है और मुड़ जाती है। यहां तक कि प्रोटीन फोल्डिंग की प्रक्रिया भी उल्लेखनीय है: सभी की गणना करने के लिए कंप्यूटर का उपयोग करना विकल्पएक मध्यम आकार के प्रोटीन को 100 अमीनो एसिड से फोल्ड करने में 1027 (!) साल लगेंगे। और शरीर में 20 अमीनो एसिड की एक श्रृंखला बनने में एक सेकंड से अधिक समय नहीं लगता है, और यह प्रक्रिया शरीर की सभी कोशिकाओं में लगातार होती रहती है।

जीन, आनुवंशिक कोड और उसके गुण।

पृथ्वी पर लगभग 7 अरब लोग रहते हैं। एक जैसे जुड़वाँ के 25-30 मिलियन जोड़े को छोड़कर, फिर आनुवंशिक रूप से सभी लोग अलग हैं : प्रत्येक अद्वितीय है, अद्वितीय वंशानुगत विशेषताएं, चरित्र लक्षण, क्षमताएं, स्वभाव है।

इस तरह के अंतर को समझाया गया है जीनोटाइप में अंतर- जीव के जीन के सेट; प्रत्येक अद्वितीय है। किसी विशेष जीव के आनुवंशिक लक्षण सन्निहित होते हैं प्रोटीन में - नतीजतन, एक व्यक्ति के प्रोटीन की संरचना भिन्न होती है, हालांकि काफी हद तक, दूसरे व्यक्ति के प्रोटीन से।

इसका मतलब यह नहीं हैकि मनुष्यों के पास बिल्कुल समान प्रोटीन नहीं होते हैं। समान कार्य करने वाले प्रोटीन एक दूसरे से एक या दो अमीनो एसिड द्वारा समान या बहुत थोड़े भिन्न हो सकते हैं। परंतु मौजूद नहीं होना लोगों की पृथ्वी पर (समान जुड़वा बच्चों के अपवाद के साथ), जिसमें सभी प्रोटीन होंगे समान हैं .

प्रोटीन की प्राथमिक संरचना के बारे में जानकारीडीएनए अणु के एक खंड में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम के रूप में एन्कोड किया गया, जीन - एक जीव की वंशानुगत जानकारी की एक इकाई। प्रत्येक डीएनए अणु में कई जीन होते हैं। किसी जीव के सभी जीनों की समग्रता उसका निर्माण करती है जीनोटाइप . इस प्रकार से,

एक जीन एक जीव की वंशानुगत जानकारी की एक इकाई है, जो डीएनए के एक अलग खंड से मेल खाती है

वंशानुगत जानकारी का उपयोग करके एन्कोड किया गया है जेनेटिक कोड , जो सभी जीवों के लिए सार्वभौमिक है और केवल न्यूक्लियोटाइड के विकल्प में भिन्न होता है जो विशिष्ट जीवों के प्रोटीन के लिए जीन और कोड बनाते हैं।

जेनेटिक कोड अलग-अलग अनुक्रमों (एएटी, एचसीए, एसीजी, टीएचसी, आदि) में संयुक्त डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स के ट्रिपल (ट्रिपल) होते हैं, जिनमें से प्रत्येक एक विशिष्ट अमीनो एसिड (जो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में बनाया जाएगा) को एन्कोड करता है।

वास्तव में कोड गिनता i-RNA अणु में न्यूक्लियोटाइड का अनुक्रम , इसलिये यह डीएनए से जानकारी निकालता है (प्रक्रिया ट्रांसक्रिप्शन ) और संश्लेषित प्रोटीन के अणुओं में अमीनो एसिड के अनुक्रम में इसका अनुवाद करता है (प्रक्रिया प्रसारण ).
एमआरएनए की संरचना में न्यूक्लियोटाइड्स ए-सी-जी-यू शामिल हैं, जिनमें से ट्रिपल को कहा जाता है कोडोन : एमआरएनए पर सीएचटी डीएनए ट्रिपल एचसीए ट्रिपलेट बन जाएगा, और एएजी डीएनए ट्रिपल यूयूसी ट्रिपलेट बन जाएगा। बिल्कुल आई-आरएनए कोडन रिकॉर्ड में आनुवंशिक कोड को दर्शाता है।

इस प्रकार से, आनुवंशिक कोड - न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम के रूप में न्यूक्लिक एसिड अणुओं में वंशानुगत जानकारी दर्ज करने के लिए एक एकीकृत प्रणाली . आनुवंशिक कोड एक वर्णमाला के उपयोग पर आधारित है जिसमें केवल चार न्यूक्लियोटाइड अक्षर होते हैं जो नाइट्रोजनस आधारों में भिन्न होते हैं: ए, टी, जी, सी।

आनुवंशिक कोड के मुख्य गुण:

1. जेनेटिक कोड त्रिक. एक ट्रिपलेट (कोडन) तीन न्यूक्लियोटाइड का एक क्रम है जो एक एमिनो एसिड के लिए कोड करता है। चूंकि प्रोटीन में 20 अमीनो एसिड होते हैं, यह स्पष्ट है कि उनमें से प्रत्येक को एक न्यूक्लियोटाइड द्वारा एन्कोड नहीं किया जा सकता है ( चूंकि डीएनए में केवल चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड होते हैं, इस मामले में 16 अमीनो एसिड अनकोडेड रहते हैं) अमीनो एसिड को कोड करने के लिए दो न्यूक्लियोटाइड भी पर्याप्त नहीं हैं, क्योंकि इस मामले में केवल 16 अमीनो एसिड को एन्कोड किया जा सकता है। इसका मतलब है कि एक अमीनो एसिड को कूटने वाले न्यूक्लियोटाइड की सबसे छोटी संख्या कम से कम तीन होनी चाहिए। इस मामले में, संभावित न्यूक्लियोटाइड ट्रिपलेट्स की संख्या 43 = 64 है।

2. अतिरेक (अपभ्रंश)कोड इसकी त्रिगुणात्मक प्रकृति का परिणाम है और इसका अर्थ है कि एक अमीनो एसिड को कई ट्रिपल द्वारा एन्कोड किया जा सकता है (क्योंकि 20 अमीनो एसिड होते हैं, और 64 ट्रिपल होते हैं), मेथियोनीन और ट्रिप्टोफैन के अपवाद के साथ, जो केवल एक द्वारा एन्कोड किए गए हैं त्रिक। इसके अलावा, कुछ ट्रिपल विशिष्ट कार्य करते हैं: एमआरएनए अणु में, ट्रिपल यूएए, यूएजी, यूजीए कोडन को समाप्त कर रहे हैं, यानी। विराम-संकेत जो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के संश्लेषण को रोकते हैं। डीएनए श्रृंखला की शुरुआत में खड़े मेथियोनीन (एयूजी) से संबंधित ट्रिपल, एक एमिनो एसिड को एन्कोड नहीं करता है, लेकिन पढ़ने (रोमांचक) पढ़ने का कार्य करता है।

3. अस्पष्टता कोड - अतिरेक के साथ, कोड में संपत्ति है विशिष्टता : प्रत्येक कोडन केवल मेल खाता है एकविशिष्ट अमीनो एसिड।

4. समरैखिकता कोड, यानी एक जीन में न्यूक्लियोटाइड का अनुक्रम बिल्कुल सहीप्रोटीन में अमीनो एसिड के अनुक्रम से मेल खाती है।

5. आनुवंशिक कोड गैर-अतिव्यापी और कॉम्पैक्ट , यानी "विराम चिह्न" शामिल नहीं है। इसका मतलब यह है कि पढ़ने की प्रक्रिया ओवरलैपिंग कॉलम (ट्रिपल) की संभावना की अनुमति नहीं देती है, और, एक निश्चित कोडन से शुरू होकर, रीडिंग लगातार ट्रिपल से तीन गुना हो जाती है जब तक कि विराम-संकेत ( समाप्ति कोडन).

6. आनुवंशिक कोड सार्वभौमिक , यानी, सभी जीवों के परमाणु जीन, संगठन के स्तर और इन जीवों की व्यवस्थित स्थिति की परवाह किए बिना, उसी तरह प्रोटीन के बारे में जानकारी को सांकेतिक शब्दों में बदलना करते हैं।

मौजूद आनुवंशिक कोड टेबल डिक्रिप्शन के लिए कोडोन i-RNA और प्रोटीन अणुओं की श्रृंखला का निर्माण।

मैट्रिक्स संश्लेषण प्रतिक्रियाएं।

जीवित प्रणालियों में, निर्जीव प्रकृति में अज्ञात प्रतिक्रियाएं होती हैं - मैट्रिक्स संश्लेषण प्रतिक्रियाएं।

शब्द "मैट्रिक्स"प्रौद्योगिकी में वे सिक्के, पदक, टाइपोग्राफिक प्रकार की ढलाई के लिए उपयोग किए जाने वाले रूप को निरूपित करते हैं: कठोर धातु कास्टिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले रूप के सभी विवरणों को बिल्कुल पुन: पेश करती है। मैट्रिक्स संश्लेषणएक मैट्रिक्स पर एक कास्टिंग जैसा दिखता है: नए अणुओं को पहले से मौजूद अणुओं की संरचना में निर्धारित योजना के अनुसार सख्ती से संश्लेषित किया जाता है।

मैट्रिक्स सिद्धांत निहित है महत्वपूर्ण या मुख्य स्थान परकोशिका की सबसे महत्वपूर्ण सिंथेटिक प्रतिक्रियाएं, जैसे न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन का संश्लेषण। इन प्रतिक्रियाओं में, संश्लेषित पॉलिमर में मोनोमेरिक इकाइयों का एक सटीक, सख्ती से विशिष्ट अनुक्रम प्रदान किया जाता है।

यह वह जगह है जहाँ दिशात्मक मोनोमर्स को एक विशिष्ट स्थान पर खींचनाकोशिकाओं - अणुओं में जो एक मैट्रिक्स के रूप में कार्य करते हैं जहां प्रतिक्रिया होती है। यदि अणुओं की यादृच्छिक टक्कर के परिणामस्वरूप ऐसी प्रतिक्रियाएं होती हैं, तो वे असीम रूप से धीरे-धीरे आगे बढ़ेंगी। मैट्रिक्स सिद्धांत के आधार पर जटिल अणुओं का संश्लेषण जल्दी और सटीक रूप से किया जाता है। मैट्रिक्स की भूमिका न्यूक्लिक एसिड के मैक्रोमोलेक्यूल्स मैट्रिक्स प्रतिक्रियाओं में खेलते हैं डीएनए या आरएनए .

मोनोमेरिक अणु, जिसमें से बहुलक को संश्लेषित किया जाता है - न्यूक्लियोटाइड या अमीनो एसिड - पूरकता के सिद्धांत के अनुसार मैट्रिक्स पर कड़ाई से परिभाषित, पूर्व निर्धारित क्रम में व्यवस्थित और तय किए जाते हैं।

फिर आता है एक बहुलक श्रृंखला में मोनोमर इकाइयों का "क्रॉसलिंकिंग", और तैयार बहुलक मैट्रिक्स से गिरा दिया जाता है।

फिर मैट्रिक्स तैयारएक नए बहुलक अणु के संयोजन के लिए। यह स्पष्ट है कि जिस तरह किसी दिए गए सांचे पर केवल एक सिक्का, एक अक्षर डाला जा सकता है, उसी तरह किसी दिए गए मैट्रिक्स अणु पर केवल एक बहुलक "इकट्ठा" किया जा सकता है।

मैट्रिक्स प्रकार की प्रतिक्रियाएं- जीवित प्रणालियों के रसायन विज्ञान की एक विशिष्ट विशेषता। वे सभी जीवित चीजों की मौलिक संपत्ति का आधार हैं - अपनी तरह के पुनरुत्पादन की क्षमता।

मैट्रिक्स संश्लेषण प्रतिक्रियाएं

1. डी एन ए की नकल - प्रतिकृति (अक्षांश से। प्रतिकृति - नवीकरण) - मूल डीएनए अणु के मैट्रिक्स पर डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड के एक बेटी अणु के संश्लेषण की प्रक्रिया। मातृ कोशिका के बाद के विभाजन के दौरान, प्रत्येक बेटी कोशिका को एक डीएनए अणु की एक प्रति प्राप्त होती है जो मूल मातृ कोशिका के डीएनए के समान होती है। यह प्रक्रिया पीढ़ी से पीढ़ी तक आनुवंशिक जानकारी के सटीक संचरण को सुनिश्चित करती है। डीएनए प्रतिकृति एक जटिल एंजाइम कॉम्प्लेक्स द्वारा की जाती है, जिसमें 15-20 विभिन्न प्रोटीन होते हैं, जिन्हें कहा जाता है प्रतिकृति . संश्लेषण के लिए सामग्री कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में मौजूद मुक्त न्यूक्लियोटाइड हैं। प्रतिकृति का जैविक अर्थ माता-पिता के अणु से बेटी के लिए वंशानुगत जानकारी के सटीक हस्तांतरण में निहित है, जो आमतौर पर दैहिक कोशिकाओं के विभाजन के दौरान होता है।

डीएनए अणु में दो पूरक किस्में होती हैं। ये जंजीरें कमजोर हाइड्रोजन बंधों द्वारा आपस में जुड़ी रहती हैं जिन्हें एंजाइमों द्वारा तोड़ा जा सकता है। डीएनए अणु स्व-दोहराव (प्रतिकृति) करने में सक्षम है, और इसका एक नया आधा अणु के प्रत्येक पुराने आधे पर संश्लेषित होता है।
इसके अलावा, एक डीएनए अणु पर एक एमआरएनए अणु को संश्लेषित किया जा सकता है, जो तब डीएनए से प्राप्त जानकारी को प्रोटीन संश्लेषण की साइट पर स्थानांतरित करता है।

सूचना हस्तांतरण और प्रोटीन संश्लेषण एक मैट्रिक्स सिद्धांत का पालन करते हैं, जो एक प्रिंटिंग हाउस में प्रिंटिंग प्रेस के काम के बराबर है। डीएनए से जानकारी बार-बार कॉपी की जाती है। यदि नकल के दौरान त्रुटियां होती हैं, तो उन्हें बाद की सभी प्रतियों में दोहराया जाएगा।

सच है, डीएनए अणु द्वारा जानकारी की प्रतिलिपि बनाने में कुछ त्रुटियों को ठीक किया जा सकता है - त्रुटियों को दूर करने की प्रक्रिया को कहा जाता है क्षतिपूर्ति. सूचना हस्तांतरण की प्रक्रिया में पहली प्रतिक्रिया डीएनए अणु की प्रतिकृति और नए डीएनए किस्में का संश्लेषण है।

2. प्रतिलिपि (लैटिन ट्रांसक्रिप्टियो से - पुनर्लेखन) - सभी जीवित कोशिकाओं में होने वाले टेम्पलेट के रूप में डीएनए का उपयोग करके आरएनए संश्लेषण की प्रक्रिया। दूसरे शब्दों में, यह डीएनए से आरएनए में आनुवंशिक जानकारी का स्थानांतरण है।

प्रतिलेखन एंजाइम डीएनए पर निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ द्वारा उत्प्रेरित होता है। आरएनए पोलीमरेज़ डीएनए अणु के साथ 3 "→ 5" दिशा में चलता है। ट्रांसक्रिप्शन में चरण होते हैं दीक्षा, बढ़ाव और समाप्ति . प्रतिलेखन की इकाई ऑपेरॉन है, डीएनए अणु का एक टुकड़ा जिसमें प्रमोटर, लिखित अंश, और टर्मिनेटर . आई-आरएनए में एक स्ट्रैंड होता है और एक एंजाइम की भागीदारी के साथ पूरकता के नियम के अनुसार डीएनए पर संश्लेषित होता है जो आई-आरएनए अणु के संश्लेषण की शुरुआत और अंत को सक्रिय करता है।

तैयार एमआरएनए अणु राइबोसोम पर साइटोप्लाज्म में प्रवेश करता है, जहां पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं का संश्लेषण होता है।

3. प्रसारण (अक्षांश से। अनुवाद- स्थानांतरण, गति) - राइबोसोम द्वारा किए गए सूचनात्मक (मैट्रिक्स) आरएनए (एमआरएनए, एमआरएनए) के मैट्रिक्स पर अमीनो एसिड से प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया। दूसरे शब्दों में, यह i-RNA के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में निहित जानकारी को पॉलीपेप्टाइड में अमीनो एसिड के अनुक्रम में अनुवाद करने की प्रक्रिया है।

4. रिवर्स प्रतिलेखन एकल-फंसे आरएनए की जानकारी के आधार पर डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए बनाने की प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया को रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन कहा जाता है, क्योंकि जेनेटिक जानकारी का ट्रांसफर ट्रांसक्रिप्शन के सापेक्ष "रिवर्स" दिशा में होता है। रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन का विचार शुरू में बहुत अलोकप्रिय था, क्योंकि यह आणविक जीव विज्ञान की केंद्रीय हठधर्मिता के खिलाफ था, जो यह मानता था कि डीएनए को आरएनए में स्थानांतरित किया जाता है और फिर प्रोटीन में अनुवादित किया जाता है।

हालांकि, 1970 में, टेमिन और बाल्टीमोर ने स्वतंत्र रूप से एक एंजाइम की खोज की जिसे कहा जाता है रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस (रिवर्टेज) , और अंत में रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन की संभावना की पुष्टि की गई। 1975 में, टेमिन और बाल्टीमोर को फिजियोलॉजी या मेडिसिन में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। कुछ वायरस (जैसे ह्यूमन इम्युनोडेफिशिएंसी वायरस जो एचआईवी संक्रमण का कारण बनते हैं) में आरएनए को डीएनए में बदलने की क्षमता होती है। एचआईवी में एक आरएनए जीनोम होता है जो डीएनए में एकीकृत होता है। नतीजतन, वायरस के डीएनए को मेजबान सेल के जीनोम के साथ जोड़ा जा सकता है। आरएनए से डीएनए के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार मुख्य एंजाइम को कहा जाता है रिवर्टेज. रिवर्सएज़ के कार्यों में से एक बनाना है पूरक डीएनए (सीडीएनए) वायरल जीनोम से। संबंधित एंजाइम राइबोन्यूक्लिज़ आरएनए को साफ करता है, और रिवर्सटेज़ डीएनए डबल हेलिक्स से सीडीएनए को संश्लेषित करता है। सीडीएनए को इंटीग्रेज द्वारा होस्ट सेल जीनोम में एकीकृत किया जाता है। परिणाम है मेजबान सेल द्वारा वायरल प्रोटीन का संश्लेषणजो नए वायरस बनाते हैं। एचआईवी के मामले में, टी-लिम्फोसाइटों के एपोप्टोसिस (कोशिका मृत्यु) को भी प्रोग्राम किया जाता है। अन्य मामलों में, सेल वायरस का वितरक बना रह सकता है।

प्रोटीन जैवसंश्लेषण में मैट्रिक्स प्रतिक्रियाओं के अनुक्रम को आरेख के रूप में दर्शाया जा सकता है।

इस प्रकार से, प्रोटीन जैवसंश्लेषण- यह प्लास्टिक एक्सचेंज के प्रकारों में से एक है, जिसके दौरान डीएनए जीन में एन्कोडेड वंशानुगत जानकारी प्रोटीन अणुओं में अमीनो एसिड के एक निश्चित अनुक्रम में महसूस की जाती है।

प्रोटीन अणु अनिवार्य रूप से होते हैं पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाव्यक्तिगत अमीनो एसिड से बना है। लेकिन अमीनो एसिड अपने आप एक दूसरे से जुड़ने के लिए पर्याप्त सक्रिय नहीं हैं। इसलिए, इससे पहले कि वे एक दूसरे के साथ मिलकर प्रोटीन अणु बनाते हैं, अमीनो एसिड को अवश्य होना चाहिए सक्रिय . यह सक्रियण विशेष एंजाइमों की क्रिया के तहत होता है।

सक्रियण के परिणामस्वरूप, अमीनो एसिड अधिक लचीला हो जाता है और उसी एंजाइम की क्रिया के तहत, t- से बंध जाता है। शाही सेना. प्रत्येक अमीनो एसिड एक सख्ती से विशिष्ट टी से मेल खाता है- शाही सेना, जो "इसका" अमीनो एसिड और सदाइसे राइबोसोम में।

इसलिए, राइबोसोम विभिन्न प्राप्त करता है उनसे जुड़े सक्रिय अमीनो एसिडटी- शाही सेना. राइबोसोम की तरह है कन्वेयरइसमें प्रवेश करने वाले विभिन्न अमीनो एसिड से एक प्रोटीन श्रृंखला को इकट्ठा करना।

इसके साथ ही टी-आरएनए के साथ, जिस पर इसका अपना अमीनो एसिड "बैठता है", " संकेत» नाभिक में निहित डीएनए से। इस संकेत के अनुसार, राइबोसोम में एक या दूसरे प्रोटीन का संश्लेषण होता है।

प्रोटीन संश्लेषण पर डीएनए का निर्देशन प्रभाव सीधे नहीं, बल्कि एक विशेष मध्यस्थ की मदद से किया जाता है - आव्यूहया मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए)या आई-आरएनए), कौन कौन से नाभिक में संश्लेषितयह डीएनए से प्रभावित नहीं है, इसलिए इसकी संरचना डीएनए की संरचना को दर्शाती है। आरएनए अणु, जैसा कि यह था, डीएनए के रूप से एक कास्ट है। संश्लेषित एमआरएनए राइबोसोम में प्रवेश करता है और इसे इस संरचना में स्थानांतरित करता है योजना- एक निश्चित प्रोटीन को संश्लेषित करने के लिए राइबोसोम में प्रवेश करने वाले सक्रिय अमीनो एसिड को किस क्रम में एक दूसरे के साथ जोड़ा जाना चाहिए। अन्यथा, डीएनए में एन्कोडेड आनुवंशिक जानकारी को एमआरएनए और फिर प्रोटीन में स्थानांतरित किया जाता है.

mRNA अणु राइबोसोम में प्रवेश करता है और चमकउसकी। इसका वह खंड जो वर्तमान में राइबोसोम में है, निर्धारित किया जाता है कोडन (तीन गुना), इसके लिए उपयुक्त संरचना के साथ पूरी तरह से विशिष्ट तरीके से बातचीत करता है ट्रिपलेट (एंटिकोडन)स्थानांतरण आरएनए में जो अमीनो एसिड को राइबोसोम में लाता है।

स्थानांतरण आरएनए अपने अमीनो एसिड के साथ एमआरएनए के एक निश्चित कोडन तक पहुंचता है और जोड़ता हैउसके साथ; आई-आरएनए की अगली, पड़ोसी साइट पर एक अलग अमीनो एसिड के साथ दूसरे tRNA से जुड़ता हैऔर इसी तरह जब तक पूरी i-RNA श्रृंखला को पढ़ा नहीं जाता है, जब तक कि सभी अमीनो एसिड उचित क्रम में एक प्रोटीन अणु का निर्माण नहीं कर लेते। और टी-आरएनए, जिसने पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला की एक विशिष्ट साइट पर अमीनो एसिड पहुंचाया, इसके अमीनो एसिड से मुक्तऔर राइबोसोम से बाहर निकल जाता है।

फिर फिर से साइटोप्लाज्म में, वांछित अमीनो एसिड इसमें शामिल हो सकता है, और यह इसे फिर से राइबोसोम में स्थानांतरित कर देगा। प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया में, एक नहीं, बल्कि कई राइबोसोम, पॉलीराइबोसोम, एक साथ शामिल होते हैं।

आनुवंशिक सूचना के हस्तांतरण के मुख्य चरण:

1. एक एमआरएनए टेम्पलेट (प्रतिलेखन) के रूप में डीएनए पर संश्लेषण
2. आई-आरएनए (अनुवाद) में निहित कार्यक्रम के अनुसार राइबोसोम में पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का संश्लेषण .

चरण सभी जीवित प्राणियों के लिए सार्वभौमिक हैं, लेकिन इन प्रक्रियाओं के अस्थायी और स्थानिक संबंध प्रो- और यूकेरियोट्स में भिन्न होते हैं।

पर प्रोकैर्योसाइटोंप्रतिलेखन और अनुवाद एक साथ हो सकते हैं क्योंकि डीएनए कोशिका द्रव्य में स्थित होता है। पर यूकेरियोटप्रतिलेखन और अनुवाद को अंतरिक्ष और समय में कड़ाई से अलग किया जाता है: विभिन्न आरएनए का संश्लेषण नाभिक में होता है, जिसके बाद आरएनए अणुओं को परमाणु झिल्ली से गुजरते हुए, नाभिक को छोड़ना होगा। फिर आरएनए को साइटोप्लाज्म में प्रोटीन संश्लेषण की साइट पर ले जाया जाता है।

एक सेल में ट्रांसक्रिप्शन की प्रक्रिया के लिए धन्यवाद, डीएनए से प्रोटीन में जानकारी स्थानांतरित की जाती है: डीएनए - आई-आरएनए - प्रोटीन। डीएनए और एमआरएनए में निहित आनुवंशिक जानकारी अणुओं में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम में निहित है। न्यूक्लियोटाइड्स की "भाषा" से अमीनो एसिड की "भाषा" में सूचना का अनुवाद कैसे होता है? यह अनुवाद आनुवंशिक कोड का उपयोग करके किया जाता है। एक कोड, या सिफर, सूचना के एक रूप को दूसरे रूप में अनुवाद करने के लिए प्रतीकों की एक प्रणाली है। जेनेटिक कोड मैसेंजर आरएनए में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम का उपयोग करके प्रोटीन में अमीनो एसिड के अनुक्रम के बारे में जानकारी दर्ज करने की एक प्रणाली है। सूचना के अर्थ को समझने और संरक्षित करने के लिए समान तत्वों (आरएनए में चार न्यूक्लियोटाइड्स) का अनुक्रम कितना महत्वपूर्ण है, इसे एक सरल उदाहरण से देखा जा सकता है: शब्द कोड में अक्षरों को पुनर्व्यवस्थित करने से हमें एक अलग अर्थ वाला शब्द मिलता है - डॉक्टर आनुवंशिक कोड के गुण क्या हैं?

1. कोड ट्रिपल है। आरएनए में 4 न्यूक्लियोटाइड होते हैं: ए, जी, सी, यू। यदि हमने एक न्यूक्लियोटाइड के साथ एक अमीनो एसिड को नामित करने की कोशिश की, तो 20 में से 16 अमीनो एसिड अनएन्क्रिप्टेड रहेंगे। एक दो-अक्षर का कोड 16 अमीनो एसिड को एन्कोड करेगा (चार न्यूक्लियोटाइड से, 16 अलग-अलग संयोजन बनाए जा सकते हैं, जिनमें से प्रत्येक में दो न्यूक्लियोटाइड होते हैं)। प्रकृति ने तीन-अक्षर, या ट्रिपल, कोड बनाया है। इसका मतलब यह है कि 20 अमीनो एसिड में से प्रत्येक को तीन न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम द्वारा कोडित किया जाता है जिसे ट्रिपल या कोडन कहा जाता है। 4 न्यूक्लियोटाइड्स से, आप 3 न्यूक्लियोटाइड्स के 64 विभिन्न संयोजन बना सकते हैं (4*4*4=64)। यह 20 अमीनो एसिड को एन्कोड करने के लिए पर्याप्त से अधिक है और ऐसा लगता है कि 44 कोडन अनावश्यक हैं। हालाँकि, ऐसा नहीं है।

2. कोड पतित है। इसका मतलब है कि प्रत्येक अमीनो एसिड को एक से अधिक कोडन (दो से छह) के लिए कोडित किया जाता है। अपवाद अमीनो एसिड मेथियोनीन और ट्रिप्टोफैन हैं, जिनमें से प्रत्येक केवल एक ट्रिपल द्वारा एन्कोड किया गया है। (यह आनुवंशिक कोड की तालिका से देखा जा सकता है।) तथ्य यह है कि मेथियोनीन एक ट्रिपल OUT द्वारा एन्कोड किया गया है, इसका एक विशेष अर्थ है, जो आपको बाद में स्पष्ट हो जाएगा (16)।

3. कोड स्पष्ट है। प्रत्येक कोडन केवल एक अमीनो एसिड के लिए कोड करता है। सभी स्वस्थ लोगों में, हीमोग्लोबिन बीटा श्रृंखला के बारे में जानकारी रखने वाले जीन में, GAA या GAG ट्रिपलेट, I, जो छठे स्थान पर है, ग्लूटामिक एसिड को एन्कोड करता है। सिकल सेल एनीमिया के रोगियों में, इस ट्रिपल में दूसरे न्यूक्लियोटाइड को यू द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। जैसा कि तालिका से देखा जा सकता है, इस मामले में गठित ट्रिपल जीयूए या जीयूजी, एमिनो एसिड वेलिन को एन्कोड करते हैं। इस तरह के प्रतिस्थापन से क्या होता है, आप पहले से ही डीएनए अनुभाग से जानते हैं।

4. जीनों के बीच "विराम चिह्न" होते हैं। मुद्रित पाठ में, प्रत्येक वाक्यांश के अंत में एक अवधि होती है। कई संबंधित वाक्यांश एक पैराग्राफ बनाते हैं। आनुवंशिक जानकारी की भाषा में ऐसा पैराग्राफ एक ऑपेरॉन और उसका पूरक mRNA होता है। ऑपेरॉन में प्रत्येक जीन एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला - एक वाक्यांश को एन्कोड करता है। चूंकि कई मामलों में कई अलग-अलग पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं एमआरएनए टेम्पलेट के साथ क्रमिक रूप से बनाई जाती हैं, इसलिए उन्हें एक दूसरे से अलग किया जाना चाहिए। इसके लिए, आनुवंशिक कोड में तीन विशेष ट्रिपल हैं - यूएए, यूएजी, यूजीए, जिनमें से प्रत्येक एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के संश्लेषण की समाप्ति को इंगित करता है। इस प्रकार, ये त्रिक विराम चिह्नों का कार्य करते हैं। वे हर जीन के अंत में हैं। जीन के अंदर कोई "विराम चिह्न" नहीं हैं। चूंकि आनुवंशिक कोड एक भाषा की तरह है, आइए इस संपत्ति का विश्लेषण ट्रिपलेट्स से बने ऐसे वाक्यांश के उदाहरण का उपयोग करके करें: बिल्ली चुपचाप रहती थी, वह बिल्ली मुझसे नाराज थी। "विराम चिह्नों की अनुपस्थिति के बावजूद, जो लिखा गया है उसका अर्थ स्पष्ट है। यदि हम पहले शब्द में एक अक्षर (जीन में एक न्यूक्लियोटाइड) को हटा दें, लेकिन हम अक्षरों के ट्रिपल में भी पढ़ते हैं, तो हमें बकवास मिलता है: ilb ylk ओटी आईएचबी वाईएलएस वाईएलएस एर्म आईएलएम नो ओटीके तब भी होता है जब जीन से एक या दो न्यूक्लियोटाइड गायब होते हैं। ऐसे क्षतिग्रस्त जीन से पढ़े जाने वाले प्रोटीन का उस प्रोटीन से कोई लेना-देना नहीं होगा जो सामान्य जीन द्वारा एन्कोड किया गया था।

6. कोड सार्वभौमिक है। आनुवंशिक कोड पृथ्वी पर रहने वाले सभी प्राणियों के लिए समान है। बैक्टीरिया और कवक, गेहूं और कपास, मछली और कीड़े, मेंढक और मनुष्यों में, वही ट्रिपल एक ही एमिनो एसिड को एन्कोड करते हैं।

व्याख्यान 5 जेनेटिक कोड

अवधारणा परिभाषा

आनुवंशिक कोड डीएनए में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम का उपयोग करके प्रोटीन में अमीनो एसिड के अनुक्रम के बारे में जानकारी दर्ज करने की एक प्रणाली है।

चूंकि डीएनए सीधे प्रोटीन संश्लेषण में शामिल नहीं होता है, इसलिए कोड आरएनए की भाषा में लिखा जाता है। आरएनए में थाइमिन के स्थान पर यूरैसिल होता है।

आनुवंशिक कोड के गुण

1. ट्रिपलिटी

प्रत्येक अमीनो एसिड 3 न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम द्वारा एन्कोड किया गया है।

परिभाषा: एक ट्रिपल या कोडन तीन न्यूक्लियोटाइड का एक क्रम है जो एक एमिनो एसिड के लिए कोड करता है।

कोड मोनोप्लेथ नहीं हो सकता, क्योंकि 4 (डीएनए में विभिन्न न्यूक्लियोटाइड की संख्या) 20 से कम है। कोड को दोगुना नहीं किया जा सकता है, क्योंकि 16 (4 न्यूक्लियोटाइड के संयोजन और क्रमपरिवर्तन की संख्या 2) 20 से कम है। कोड ट्रिपल हो सकता है, क्योंकि 64 (संयोजन और क्रमपरिवर्तन की संख्या 4 से 3 तक) 20 से अधिक है।

2. अध: पतन।

मेथियोनीन और ट्रिप्टोफैन के अपवाद के साथ सभी अमीनो एसिड, एक से अधिक ट्रिपल द्वारा एन्कोड किए गए हैं:

1 ट्रिपल = 2 के लिए 2 एके

9 एके x 2 त्रिक = 18.

1 एके 3 त्रिक = 3।

5 एके x 4 ट्रिपलेट = 20।

3 एके x 6 ट्रिपल = 18.

20 अमीनो एसिड के लिए कुल 61 ट्रिपल कोड।

3. इंटरजेनिक विराम चिह्नों की उपस्थिति।

परिभाषा:

जीन डीएनए का एक खंड है जो एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला या एक अणु के लिए कोड करता है टीपीएचके, आरआरएनए याएसपीएचके.

जीनटीपीएचके, आरपीएचके, एसपीएचकेप्रोटीन कोड नहीं करते हैं।

पॉलीपेप्टाइड को एन्कोडिंग करने वाले प्रत्येक जीन के अंत में, आरएनए स्टॉप कोडन या स्टॉप सिग्नल को एन्कोडिंग करने वाले 3 ट्रिपल में से कम से कम एक होता है। एमआरएनए में वे इस तरह दिखते हैं:यूएए, यूएजी, यूजीए . वे प्रसारण को समाप्त (समाप्त) करते हैं।

परंपरागत रूप से, कोडन विराम चिह्नों पर भी लागू होता हैअगस्त - नेता अनुक्रम के बाद पहला। (व्याख्या 8 देखें) यह एक बड़े अक्षर का कार्य करता है। इस स्थिति में, यह फॉर्मिलमेथियोनाइन (प्रोकैरियोट्स में) के लिए कोड करता है।

4. विशिष्टता।

प्रत्येक ट्रिपलेट केवल एक एमिनो एसिड को एन्कोड करता है या एक अनुवाद टर्मिनेटर है।

अपवाद कोडन हैअगस्त . प्रोकैरियोट्स में, पहली स्थिति (कैपिटल लेटर) में यह फॉर्माइलमेथियोनीन के लिए कोड करता है, और किसी अन्य स्थिति में यह मेथियोनीन के लिए कोड करता है।

5. सघनता, या अंतर्गर्भाशयी विराम चिह्नों की अनुपस्थिति।
एक जीन के भीतर, प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड एक महत्वपूर्ण कोडन का हिस्सा होता है।

1961 में, सीमोर बेंज़र और फ्रांसिस क्रिक ने प्रयोगात्मक रूप से साबित किया कि कोड ट्रिपल और कॉम्पैक्ट है।

प्रयोग का सार: "+" उत्परिवर्तन - एक न्यूक्लियोटाइड का सम्मिलन। "-" उत्परिवर्तन - एक न्यूक्लियोटाइड का नुकसान। एक जीन की शुरुआत में एक "+" या "-" उत्परिवर्तन पूरे जीन को दूषित कर देता है। एक दोहरा "+" या "-" उत्परिवर्तन भी पूरे जीन को खराब कर देता है।

जीन की शुरुआत में एक ट्रिपल "+" या "-" उत्परिवर्तन इसका केवल एक हिस्सा खराब करता है। एक चौगुना "+" या "-" उत्परिवर्तन फिर से पूरे जीन को खराब कर देता है।

प्रयोग साबित करता है कि कोड ट्रिपल है और जीन के अंदर कोई विराम चिह्न नहीं है।प्रयोग दो आसन्न फेज जीनों पर किया गया और दिखाया गया, इसके अलावा, जीन के बीच विराम चिह्नों की उपस्थिति।

6. बहुमुखी प्रतिभा।

आनुवंशिक कोड पृथ्वी पर रहने वाले सभी प्राणियों के लिए समान है।

1979 में ब्यूरेल खोला गया आदर्शमानव माइटोकॉन्ड्रियल कोड।