¿Qué propiedades tiene el código genético? Código genético: descripción, características, historia de la investigación.

El código genético es una forma de codificar la secuencia de aminoácidos en una molécula de proteína utilizando la secuencia de nucleótidos en una molécula de ácido nucleico. Propiedades código genético seguir de las características de esta codificación.

Cada aminoácido proteico se corresponde con tres nucleótidos de ácido nucleico consecutivos: trillizo, o codón. Cada nucleótido puede contener una de cuatro bases nitrogenadas. En el ARN son adenina (A), uracilo (U), guanina (G) y citosina (C). Combinando bases nitrogenadas (en este caso, los nucleótidos que las contienen) de diferentes formas, se pueden obtener muchos tripletes diferentes: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC, etc. El número total de combinaciones posibles es 64, es decir, 43.

Las proteínas de los organismos vivos contienen alrededor de 20 aminoácidos. Si la naturaleza "planeara" codificar cada aminoácido no con tres, sino con dos nucleótidos, entonces la variedad de tales pares no sería suficiente, ya que solo habría 16 de ellos, es decir, 42.

De este modo, La principal propiedad del código genético es su triplicidad.. Cada aminoácido está codificado por un triplete de nucleótidos.

Dado que hay muchos más tripletes diferentes posibles que los aminoácidos utilizados en las moléculas biológicas, en la naturaleza viva se ha obtenido la siguiente propiedad: redundancia código genético. Muchos aminoácidos comenzaron a codificarse no por un codón, sino por varios. Por ejemplo, el aminoácido glicina está codificado por cuatro codones diferentes: GGU, GGC, GGA, GGG. La redundancia también se llama degeneración.

La correspondencia entre aminoácidos y codones se muestra en tablas. Por ejemplo, estos:

En relación a los nucleótidos, el código genético tiene la siguiente propiedad: inequívoco(o especificidad): cada codón corresponde a un solo aminoácido. Por ejemplo, el codón GGU sólo puede codificar glicina y ningún otro aminoácido.

De nuevo. La redundancia significa que varios tripletes pueden codificar el mismo aminoácido. Especificidad: cada codón específico puede codificar solo un aminoácido.

No hay signos de puntuación especiales en el código genético (a excepción de los codones de parada, que indican el final de la síntesis de polipéptidos). La función de los signos de puntuación la realizan los propios trillizos: el final de uno significa que el siguiente comenzará otro. Esto implica las siguientes dos propiedades del código genético: continuidad Y no superpuesto. La continuidad se refiere a la lectura de tripletes inmediatamente uno después del otro. No superponerse significa que cada nucleótido puede ser parte de un solo triplete. Entonces, el primer nucleótido del siguiente triplete siempre viene después del tercer nucleótido del triplete anterior. Un codón no puede comenzar con el segundo o tercer nucleótido del codón anterior. En otras palabras, el código no se superpone.

El código genético tiene la propiedad. versatilidad. Es lo mismo para todos los organismos de la Tierra, lo que indica la unidad del origen de la vida. Hay muy raras excepciones a esto. Por ejemplo, algunos tripletes en las mitocondrias y los cloroplastos codifican aminoácidos distintos a los habituales. Esto puede indicar que en los albores de la vida había pocos varias variaciones código genético.

Finalmente, el código genético tiene inmunidad al ruido, lo cual es consecuencia de su propiedad como redundancia. Las mutaciones puntuales, que a veces ocurren en el ADN, generalmente resultan en el reemplazo de una base nitrogenada por otra. Esto cambia el triplete. Por ejemplo, era AAA, pero tras la mutación pasó a ser AAG. Sin embargo, tales cambios no siempre conducen a un cambio en el aminoácido del polipéptido sintetizado, ya que ambos tripletes, debido a la propiedad de redundancia del código genético, pueden corresponder a un aminoácido. Teniendo en cuenta que las mutaciones suelen ser perjudiciales, la propiedad de la inmunidad al ruido resulta útil.

El código genético o biológico es una de las propiedades universales de la naturaleza viva, lo que demuestra la unidad de su origen. código genético es un método para codificar la secuencia de aminoácidos de un polipéptido utilizando una secuencia de nucleótidos de ácido nucleico (ARN mensajero o una sección de ADN complementario en la que se sintetiza el ARNm).

Hay otras definiciones.

código genético- esta es la correspondencia de cada aminoácido (parte de las proteínas vivas) con una secuencia específica de tres nucleótidos. código genético Es la relación entre las bases de los ácidos nucleicos y los aminoácidos de las proteínas.

En la literatura científica, el código genético no significa la secuencia de nucleótidos en el ADN de un organismo que determina su individualidad.

Es incorrecto suponer que un organismo o especie tiene un código y otro tiene otro. El código genético es la forma en que los nucleótidos codifican los aminoácidos (es decir, principio, mecanismo); es universal para todos los seres vivos, igual para todos los organismos.

Por lo tanto, es incorrecto decir, por ejemplo, "El código genético de una persona" o "El código genético de un organismo", que se utiliza a menudo en la literatura y las películas pseudocientíficas.

En estos casos nos solemos referir al genoma de una persona, de un organismo, etc.

La diversidad de los organismos vivos y las características de su actividad vital se debe principalmente a la diversidad de proteínas.

La estructura específica de una proteína está determinada por el orden y la cantidad. varios aminoácidos, incluido en su composición. La secuencia de aminoácidos del péptido está codificada en el ADN mediante un código biológico. Desde el punto de vista de la diversidad del conjunto de monómeros, el ADN es una molécula más primitiva que un péptido. El ADN se compone de diferentes alternancias de tan solo cuatro nucleótidos. Este por mucho tiempo impidió a los investigadores considerar el ADN como un material de herencia.

¿Cómo se codifican los aminoácidos por los nucleótidos?

1) Los ácidos nucleicos (ADN y ARN) son polímeros formados por nucleótidos.

Cada nucleótido puede contener una de cuatro bases nitrogenadas: adenina (A, en: A), guanina (G, G), citosina (C, en: C), timina (T, en: T). En el caso del ARN, la timina se sustituye por uracilo (U, U).

Al considerar el código genético, solo se tienen en cuenta las bases nitrogenadas.

Entonces la cadena de ADN se puede representar como su secuencia lineal. Por ejemplo:

Lisonjero este codigo la sección de ARNm será así:

2) Las proteínas (polipéptidos) son polímeros que consisten en aminoácidos.

En los organismos vivos, se utilizan 20 aminoácidos para formar polipéptidos (algunos más son muy raros). Para designarlos, también puede usar una letra (aunque más a menudo usan tres, una abreviatura del nombre del aminoácido).

Los aminoácidos de un polipéptido también están conectados linealmente mediante un enlace peptídico. Por ejemplo, supongamos que hay una sección de una proteína con la siguiente secuencia de aminoácidos (cada aminoácido se designa con una letra):

3) Si la tarea es codificar cada aminoácido usando nucleótidos, entonces todo se reduce a cómo codificar 20 letras usando 4 letras.

Esto se puede hacer haciendo coincidir letras de un alfabeto de 20 letras con palabras formadas por varias letras de un alfabeto de 4 letras.

Si un aminoácido está codificado por un nucleótido, entonces sólo se pueden codificar cuatro aminoácidos.

Si cada aminoácido está asociado con dos nucleótidos consecutivos en la cadena de ARN, entonces se pueden codificar dieciséis aminoácidos.

De hecho, si hay cuatro letras (A, U, G, C), entonces el número de sus diferentes combinaciones de pares será 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), (UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[Se utilizan corchetes para facilitar la percepción.] Esto significa que sólo 16 aminoácidos diferentes pueden codificarse con dicho código (una palabra de dos letras): cada uno tendrá su propia palabra (dos nucleótidos consecutivos).

Desde el punto de vista matemático, la fórmula para determinar el número de combinaciones queda así: ab = n.

Aquí n es el número de combinaciones diferentes, a es el número de letras del alfabeto (o la base del sistema numérico), b es el número de letras de la palabra (o dígitos del número). Si sustituimos en esta fórmula el alfabeto de 4 letras y palabras que constan de dos letras, obtenemos 42 = 16.

Si se utilizan tres nucleótidos consecutivos como palabra clave para cada aminoácido, entonces se pueden codificar 43 = 64 aminoácidos diferentes, ya que se pueden hacer 64 combinaciones diferentes a partir de cuatro letras tomadas en grupos de tres (por ejemplo, AUG, GAA, CAU , GGU, etc.).

d.). Esto ya es más que suficiente para codificar 20 aminoácidos.

Exactamente código de tres letras utilizado en el código genético. Tres nucleótidos consecutivos que codifican un aminoácido se denominan trillizo(o codón).

Cada aminoácido está asociado con un triplete específico de nucleótidos.

Además, dado que las combinaciones de tripletes se superponen en el número de aminoácidos en exceso, muchos aminoácidos están codificados por varios tripletes.

Tres tripletes no codifican ninguno de los aminoácidos (UAA, UAG, UGA).

Indican el final de la transmisión y se llaman codones de parada(o codones sin sentido).

El triplete AUG codifica no solo el aminoácido metionina, sino que también inicia la traducción (desempeña el papel de un codón de inicio).

A continuación se muestran tablas de correspondencia de aminoácidos con tripletes de nucleoítidos.

Utilizando la primera tabla, conviene determinar el aminoácido correspondiente de un triplete determinado. Para el segundo, para un aminoácido determinado, los tripletes que le corresponden.

Consideremos un ejemplo de la implementación de un código genético. Sea un ARNm con el siguiente contenido:

Dividamos la secuencia de nucleótidos en tripletes:

Asociemos cada triplete con el aminoácido del polipéptido que codifica:

Metionina - Ácido aspártico - Serina - Treonina - Triptófano - Leucina - Leucina - Lisina - Asparagina - Glutamina

El último triplete es un codón de terminación.

Propiedades del código genético.

Las propiedades del código genético son en gran medida consecuencia de la forma en que se codifican los aminoácidos.

La primera y obvia propiedad es triplicidad.

Se refiere a que la unidad de código es una secuencia de tres nucleótidos.

Una propiedad importante del código genético es su no superpuesto. Un nucleótido incluido en un triplete no puede incluirse en otro.

Es decir, la secuencia AGUGAA sólo se puede leer como AGU-GAA, pero no, por ejemplo, así: AGU-GUG-GAA. Es decir, si un par GU está incluido en un triplete, no puede ser ya componente de otro.

Bajo inequívoco El código genético entiende que a cada triplete le corresponde un solo aminoácido.

Por ejemplo, el triplete AGU codifica el aminoácido serina y nada más.

código genético

Este triplete corresponde únicamente a un solo aminoácido.

Por otro lado, a un aminoácido pueden corresponder varios tripletes. Por ejemplo, la misma serina, además de AGU, corresponde al codón AGC. Esta propiedad se llama degeneración código genético.

La degeneración permite que muchas mutaciones sigan siendo inofensivas, ya que a menudo la sustitución de un nucleótido en el ADN no conduce a un cambio en el valor del triplete. Si observa de cerca la tabla de correspondencia de aminoácidos con tripletes, puede ver que si un aminoácido está codificado por varios tripletes, a menudo difieren en el último nucleótido, es decir, puede ser cualquier cosa.

También se señalan algunas otras propiedades del código genético (continuidad, inmunidad al ruido, universalidad, etc.).

La resiliencia como adaptación de las plantas a las condiciones de vida. Reacciones básicas de las plantas ante la acción de factores desfavorables.

La resistencia de las plantas es la capacidad de resistir los efectos de factores ambientales extremos (sequía del suelo y del aire).

La singularidad del código genético se manifiesta en el hecho de que

Esta propiedad se desarrolló durante el proceso de evolución y quedó fijada genéticamente. En áreas con condiciones desfavorables Se formaron formas decorativas estables y variedades locales de plantas cultivadas, resistentes a la sequía. Un nivel particular de resistencia inherente a las plantas se revela sólo bajo la influencia de factores ambientales extremos.

Como resultado de la aparición de tal factor, comienza la fase de irritación: una fuerte desviación de la norma de una serie de parámetros fisiológicos y su rápido regreso a la normalidad. Luego hay un cambio en la tasa metabólica y daño a las estructuras intracelulares. Al mismo tiempo, se suprimen todos los sintéticos, se activan todos los hidrolíticos y se reduce el suministro general de energía del cuerpo. Si el efecto del factor no supera el valor umbral, comienza la fase de adaptación.

Una planta adaptada reacciona menos a la exposición repetida o creciente a un factor extremo. A nivel del organismo, a los mecanismos de adaptación se suma la interacción entre órganos. El debilitamiento del movimiento de los flujos de agua y compuestos minerales y orgánicos a través de la planta exacerba la competencia entre órganos y se detiene su crecimiento.

Bioestabilidad en plantas definida. el valor máximo del factor extremo en el que las plantas todavía forman semillas viables. La estabilidad agronómica está determinada por el grado de reducción del rendimiento. Las plantas se caracterizan por su resistencia a un tipo específico de factor extremo: invernada, resistente a los gases, resistente a la sal y resistente a la sequía.

Este tipo de nematodos, a diferencia de los platelmintos, tienen una cavidad corporal primaria: el esquizocele, formado debido a la destrucción del parénquima que llena los espacios entre la pared del cuerpo y los órganos internos; su función es el transporte.

Mantiene la homeostasis. La forma del cuerpo es de diámetro redondo. El tegumento está cuticulado. Los músculos están representados por una capa de músculos longitudinales. El intestino es pasante y consta de 3 secciones: anterior, media y posterior. La abertura de la boca está ubicada en la superficie ventral del extremo anterior del cuerpo. La faringe tiene una luz triangular característica. El sistema excretor está representado por protonefridia o glándulas cutáneas especiales: las glándulas hipodérmicas. La mayoría de las especies son dioicas y se reproducen sólo sexualmente.

El desarrollo es directo, con menos frecuencia con metamorfosis. Tienen una composición celular constante del cuerpo y carecen de capacidad de regeneración. sección anterior El intestino está formado por la cavidad bucal, la faringe y el esófago.

No tienen sección media ni posterior. El sistema excretor consta de 1-2 células gigantes de la hipodermis. Los canales excretores longitudinales se encuentran en las crestas laterales de la hipodermis.

Propiedades del código genético. Evidencia de código triplete. Decodificación de codones. Codones de parada. El concepto de supresión genética.

La idea de que un gen codifica información en la estructura primaria de una proteína fue concretada por F.

Crick en su hipótesis de la secuencia, según la cual la secuencia de elementos genéticos determina la secuencia de residuos de aminoácidos en la cadena polipeptídica. La validez de la hipótesis de la secuencia queda demostrada por la colinealidad de las estructuras del gen y el polipéptido que codifica. El acontecimiento más significativo en 1953 fue la consideración de que. Que lo más probable es que el código sea triplete.

; Pares de bases de ADN: A-T, T-A, G-C, C-G: solo pueden codificar 4 aminoácidos si cada par corresponde a un aminoácido. Como sabes, las proteínas contienen 20 aminoácidos básicos. Si asumimos que cada aminoácido tiene 2 pares de bases, entonces se pueden codificar 16 aminoácidos (4*4); esto tampoco es suficiente.

Si el código es triplete, entonces se pueden formar 64 codones (4*4*4) a partir de 4 pares de bases, lo que es más que suficiente para codificar 20 aminoácidos. Crick y sus colegas supusieron que el código era triplete; no había "comas" entre los codones, es decir, marcas de separación; El código dentro de un gen se lee desde un punto fijo en una dirección. En el verano de 1961, Kirenberg y Mattei informaron sobre la decodificación del primer codón y sugirieron un método para establecer la composición de codones en un sistema de síntesis de proteínas libre de células.

Por tanto, el codón de fenilalanina se transcribió como UUU en ARNm. Además, como resultado de la aplicación de métodos desarrollados por Korana, Nirenberg y Leder en 1965.

Se compiló un diccionario de códigos en su forma moderna. Por tanto, la aparición de mutaciones en los fagos T4 provocadas por la pérdida o adición de bases era evidencia de la naturaleza triplete del código (propiedad 1). Estas eliminaciones y adiciones, que provocaban cambios de marco al "leer" el código, se eliminaron sólo al restaurar la corrección del código, lo que evitó la aparición de mutantes; Estos experimentos también demostraron que los tripletes no se superponen, es decir, cada base puede pertenecer a un solo triplete (propiedad 2).

La mayoría de los aminoácidos tienen varios codones. Un código en el que el número de aminoácidos es menor que el número de codones se llama degenerado (propiedad 3), es decir

e. un aminoácido determinado puede estar codificado por más de un triplete. Además, tres codones no codifican ningún aminoácido (“codones sin sentido”) y actúan como una “señal de parada”. Un codón de terminación es el punto final de una unidad funcional del ADN, el cistrón. Los codones de parada son los mismos en todas las especies y se representan como UAA, UAG, UGA. Una característica notable del código es que es universal (propiedad 4).

En todos los organismos vivos, los mismos tripletes codifican los mismos aminoácidos.

Se ha demostrado la existencia de tres tipos de terminadores de codones mutantes y su supresión en E. coli y levadura. El descubrimiento de genes supresores que “interpretan” alelos sin sentido de diferentes genes indica que la traducción del código genético puede cambiar.

Las mutaciones que afectan al anticodón de los ARNt cambian su especificidad de codón y crean la posibilidad de supresión de mutaciones a nivel de traducción. La supresión a nivel traduccional puede ocurrir debido a mutaciones en los genes que codifican ciertas proteínas ribosómicas. Como resultado de estas mutaciones, el ribosoma "comete errores", por ejemplo, al leer codones sin sentido y los "interpreta" utilizando algunos ARNt no mutantes. Junto con la supresión genotípica que actúa a nivel de traducción, también es posible la supresión fenotípica de alelos sin sentido: cuando baja la temperatura, cuando las células se exponen a antibióticos aminoglucósidos que se unen a los ribosomas, por ejemplo, la estreptomicina.

22. Reproducción de plantas superiores: vegetativa y asexual. La esporulación, la estructura de las esporas, iguales y heterosporosas, la reproducción como propiedad de la materia viva, es decir, la capacidad de un individuo para dar origen a los de su propia especie, existió en las primeras etapas de la evolución.

Las formas de reproducción se pueden dividir en 2 tipos: asexual y sexual. La reproducción asexual en sí se lleva a cabo sin la participación de células germinales, con la ayuda de células especializadas: las esporas. Se forman en órganos. reproducción asexual– esporangios como resultado de la división mitótica.

Durante su germinación, la espora reproduce un nuevo individuo, similar a la madre, a excepción de las esporas de las plantas con semillas, en las que la espora ha perdido la función de reproducción y dispersión. Las esporas también pueden formarse por división reductora, desprendiéndose esporas unicelulares.

La reproducción de plantas mediante vegetativo (parte de un brote, hoja, raíz) o división de algas unicelulares por la mitad se denomina vegetativa (bulbo, esquejes).

La reproducción sexual se lleva a cabo mediante células sexuales especiales: los gametos.

Los gametos se forman como resultado de la meiosis, los hay femeninos y masculinos. Como resultado de su fusión, aparece un cigoto, a partir del cual posteriormente se desarrolla un nuevo organismo.

Las plantas se diferencian por los tipos de gametos. En algunos organismos unicelulares funciona como gameto en determinados momentos. Los organismos de diferentes sexos (gametos) se fusionan; este proceso sexual se llama hologamia. Si los gametos masculinos y femeninos son morfológicamente similares y móviles, se trata de isogametos.

Y el proceso sexual isógamo. Si los gametos femeninos son algo más grandes y menos móviles que los masculinos, entonces se trata de heterogametos y el proceso es heterogamia. Oogamia: los gametos femeninos son muy grandes e inmóviles, los gametos masculinos son pequeños y móviles.

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Código genético: correspondencia entre tripletes de ADN y aminoácidos de proteínas.

La necesidad de codificar la estructura de las proteínas en una secuencia lineal de nucleótidos de ARNm y ADN viene dictada por el hecho de que durante la traducción:

• no existe correspondencia entre la cantidad de monómeros en la matriz de ARNm y el producto: la proteína sintetizada;
• No existe similitud estructural entre el ARN y los monómeros de proteínas.

Esto elimina la interacción complementaria entre la matriz y el producto, el principio mediante el cual se lleva a cabo la construcción de nuevas moléculas de ADN y ARN durante la replicación y la transcripción.

De esto queda claro que debe haber un "diccionario" que permita saber qué secuencia de nucleótidos de ARNm asegura la inclusión de aminoácidos en una proteína en una secuencia determinada. Este “diccionario” se llama código genético, biológico, de nucleótidos o de aminoácidos. Le permite cifrar los aminoácidos que forman las proteínas utilizando una secuencia específica de nucleótidos en el ADN y el ARNm. Se caracteriza por ciertas propiedades.

Tripletidad. Una de las principales cuestiones a la hora de determinar las propiedades del código fue la cuestión del número de nucleótidos, que debería determinar la inclusión de un aminoácido en la proteína.

Se descubrió que los elementos codificantes en el cifrado de una secuencia de aminoácidos son en realidad tripletes de nucleótidos, o trillizos, que fueron nombrados "codones".

El significado de los codones..

Se pudo establecer que de 64 codones, la inclusión de aminoácidos en la cadena polipeptídica sintetizada codifica 61 tripletes, y los 3 restantes (UAA, UAG, UGA) no codifican la inclusión de aminoácidos en la proteína y fueron inicialmente llamados codones sin sentido o sin sentido. Sin embargo, más tarde se demostró que estos tripletes señalan la finalización de la traducción y, por lo tanto, se les llamó codones de terminación o de parada.

Los codones del ARNm y los tripletes de nucleótidos en la cadena codificante del ADN con la dirección del extremo 5′ al 3′ tienen la misma secuencia de bases nitrogenadas, excepto que en el ADN, en lugar del uracilo (U), característico del ARNm, hay es timina (T).

Especificidad.

Cada codón corresponde a un solo aminoácido específico. En este sentido, el código genético es estrictamente inequívoco.

Tabla 4-3.

La falta de ambigüedad es una de las propiedades del código genético, que se manifiesta en el hecho de que...

Componentes principales del sistema sintetizador de proteínas.

Componentes requeridos	Funciones
1. Aminoácidos	Sustratos para la síntesis de proteínas.
2. ARNt	Los ARNt actúan como adaptadores. Su extremo aceptor interactúa con los aminoácidos y su anticodón interactúa con el codón del ARNm.
3. Aminoacil-ARNt sintetasa	Cada aa-tRNA sintetasa cataliza la unión específica de uno de los 20 aminoácidos al tRNA correspondiente.
4.ARNm	La matriz contiene una secuencia lineal de codones que determinan la estructura primaria de las proteínas.
5. Ribosomas	Estructuras subcelulares de ribonucleoproteínas que son el sitio de síntesis de proteínas.
6.	Fuentes de energía
7. Factores proteicos de iniciación, elongación y terminación.	Proteínas extrarribosomales específicas necesarias para el proceso de traducción (12 factores de iniciación: elF; 2 factores de elongación: eEFl, eEF2 y factores de terminación: eRF)
8. Iones de magnesio	Cofactor que estabiliza la estructura de los ribosomas.

Notas: duende( factores de iniciación eucariotas) — factores de iniciación; eEF ( factores de elongación eucariotas) — factores de elongación; FER ( factores liberadores eucariotas) son factores de terminación.

Degeneración. Hay 61 tripletes en el ARNm y el ADN, cada uno de los cuales codifica la inclusión de uno de los 20 aminoácidos de la proteína.

De esto se deduce que en las moléculas de información la inclusión del mismo aminoácido en una proteína está determinada por varios codones. Esta propiedad del código biológico se llama degeneración.

En los humanos, solo 2 aminoácidos están codificados por un codón: Met y Tri, mientras que Leu, Ser y Apr están codificados por seis codones, y Ala, Val, Gly, Pro, Tre, por cuatro codones (Tabla

La redundancia de secuencias de codificación es la propiedad más valiosa de un código, ya que aumenta la estabilidad del flujo de información ante los efectos adversos del entorno externo e interno. Al determinar la naturaleza del aminoácido que se incluirá en una proteína, el tercer nucleótido de un codón no es tan importante como los dos primeros. Como se puede ver en la tabla. 4-4, para muchos aminoácidos, reemplazar un nucleótido en la tercera posición de un codón no afecta su significado.

Linealidad del registro de información..

Durante la traducción, los codones de ARNm se "leen" secuencialmente desde un punto de partida fijo y no se superponen. El registro de información no contiene señales que indiquen el final de un codón y el comienzo del siguiente. El codón AUG es el codón de iniciación y se lee tanto al principio como en otras partes del ARNm como Met. Los tripletes que le siguen se leen secuencialmente sin espacios hasta el codón de parada, en el que se completa la síntesis de la cadena polipeptídica.

Versatilidad.

Hasta hace poco se creía que el código era absolutamente universal, es decir. El significado de las palabras clave es el mismo para todos los organismos estudiados: virus, bacterias, plantas, anfibios, mamíferos, incluidos los humanos.

Sin embargo, más tarde se conoció una excepción: resultó que el ARNm mitocondrial contiene 4 tripletes que tienen un significado diferente al del ARNm de origen nuclear. Así, en el ARNm mitocondrial, el triplete UGA codifica Tri, AUA codifica Met y ACA y AGG se leen como codones de parada adicionales.

Colinealidad de gen y producto..

En los procariotas se ha encontrado una correspondencia lineal entre la secuencia de codones de un gen y la secuencia de aminoácidos en el producto proteico o, como se suele decir, existe una colinealidad entre el gen y el producto.

Tabla 4-4.

código genético

primera base	Segunda base
	Ud.	CON	A	GRAMO
Ud.	Secador de pelo UUU	CEP de la UCU	Campo de tiro de la UAU	UGU Cis
Secador de pelo UUC	Servidor UCC	iASTir	UGC Cis
UUA Lei	Cep UCA	SAU*	UG*
UUG Lei	Ser UCG	UAG*	UGG abril
CON	CUU Lei	CCU Pro	CAU Gis	UGE abril
CUC Lei	SSS Pro	SAS Gis	CGC abril
CUA Lei	SSA Pro	SAA Gln	CGA Abril
CUG Lei	CCG Pro	CAG Gln	CGG abril
A	AUU Isla	ACU Tpe	AAU Asn	AGU Ser
Isla AUC	ACC Tre	AAS	Gris
Metanfetamina AUA	ASA Tre	liz aaa	AGA Abril
AGO Se reunió	ACG Tre	Liz AAG	AGG abril
GRAMO	Prohibición de GUU	GCU Ala	Áspid GAU	GGU Gli
GUC Val	CCG Ala	Áspid GAC	GGC Gli
GUA Val	GSA Ala	Glu GAA	GGA Gli
GUG Val	GСG Ala	Glu GAG	GGG alegría

Notas: U - uracilo; C - citosina; A - adenina; G - guanina; *—codón de terminación.

En los eucariotas, las secuencias de bases de un gen que son colineales con la secuencia de aminoácidos de la proteína son interrumpidas por nitronas.

Por lo tanto, en las células eucariotas, la secuencia de aminoácidos de una proteína es colineal con la secuencia de exones en un gen o ARNm maduro después de la eliminación postranscripcional de los intrones.

Revista científica líder Naturaleza informó sobre el descubrimiento de un segundo código genético, una especie de "código dentro de un código" que recientemente fue descifrado por biólogos moleculares y programadores informáticos. Además, para identificarlo no utilizaron la teoría de la evolución, sino la tecnología de la información.

El nuevo código se llama Código de empalme. Está ubicado dentro del ADN. Este código controla el código genético subyacente de una manera muy compleja pero predecible. El código de empalme controla cómo y cuándo se ensamblan los genes y los elementos reguladores. Desentrañar este código dentro de un código ayuda a arrojar luz sobre algunos de los antiguos misterios de la genética que han surgido desde el Proyecto de Secuencia del Genoma Humano. Uno de estos misterios era ¿por qué en un organismo tan complejo como el humano sólo hay 20.000 genes? (Los científicos esperaban encontrar mucho más.) ¿Por qué los genes se dividen en segmentos (exones), que están separados por elementos no codificantes (intrones), y luego se unen (es decir, se empalman) después de la transcripción? ¿Y por qué los genes se activan en algunas células y tejidos, pero no en otros? Desde hace dos décadas, los biólogos moleculares intentan dilucidar los mecanismos de regulación genética. Este artículo señala muy punto importante para comprender lo que realmente está sucediendo. No responde todas las preguntas, pero demuestra que el código interno existe. Este código es un sistema de transmisión de información que se puede descifrar con tanta claridad que los científicos podrían predecir cómo podría comportarse el genoma en determinadas situaciones y con una precisión inexplicable.

Imagina que escuchas una orquesta en la habitación de al lado. Abres la puerta, miras dentro y ves a tres o cuatro músicos tocando en la sala. instrumentos musicales. Así es como dice Brandon Frey, quien ayudó a descifrar el código, el genoma humano. Él dice: “Sólo pudimos detectar 20.000 genes, pero sabíamos que constituían una gran cantidad de productos proteicos y elementos reguladores. ¿Cómo? Un método se llama empalme alternativo".. Se pueden ensamblar diferentes exones (partes de genes) de diferentes maneras. "Por ejemplo, tres genes de la proteína neurexina pueden crear más de 3.000 mensajes genéticos que ayudan a controlar el cableado del cerebro"., dice Frey. El artículo también dice que los científicos saben que el 95% de nuestros genes están empalmados alternativamente y, en la mayoría de los casos, las transcripciones (moléculas de ARN formadas como resultado de la transcripción) se expresan de manera diferente en diferentes tipos de células y tejidos. Debe haber algo que controle cómo se ensamblan y expresan estas miles de combinaciones. Ésta es la tarea del Código de empalme.

Los lectores que deseen una descripción general rápida del descubrimiento pueden leer el artículo en Ciencia diaria llamado "Los investigadores que descifraron el 'código de empalme' descubren el misterio detrás de la complejidad biológica". El artículo dice: "Los científicos de la Universidad de Toronto han obtenido conocimientos fundamentalmente nuevos sobre cómo las células vivas utilizan número limitado genes para la formación de órganos tan increíblemente complejos como el cerebro". La naturaleza misma comienza con un artículo de Heidi Ledford, “Code Within Code”. A esto le siguió un artículo de Tejedor y Valcárcel titulado “Regulación genética: descifrando el segundo código genético”. Finalmente, el factor decisivo fue un artículo de un equipo de investigadores de la Universidad de Toronto dirigido por Benjamin D. Blencowe y Brandon D. Frey, "Cracking the Splicing Code".

Este artículo es una victoria para la ciencia de la información que nos recuerda a los descifradores de códigos de la Segunda Guerra Mundial. Sus métodos incluían álgebra, geometría, teoría de la probabilidad, cálculo vectorial, teoría de la información, optimización de códigos de programas y otras técnicas avanzadas. Lo que no necesitaban era la teoría de la evolución., que nunca ha sido mencionado en artículos científicos. Al leer este artículo, puedes ver cuánto estrés están bajo los autores de esta obertura:

“Describimos un esquema de 'código de empalme' que utiliza combinaciones de cientos de propiedades del ARN para predecir cambios específicos de tejido en el empalme alternativo de miles de exones. El código establece nuevas clases de patrones de empalme, reconoce diferentes programas regulatorios en diferentes tejidos y establece secuencias regulatorias controladas por mutaciones. Hemos descubierto estrategias regulatorias generalizadas, que incluyen: el uso de grupos de propiedades inesperadamente grandes; identificación de niveles bajos de inclusión de exones que se ven atenuados por las propiedades de tejidos específicos; la manifestación de propiedades en los intrones es más profunda de lo que se pensaba; y modulación de niveles de variantes de empalme por características estructurales de la transcripción. El código ayudó a identificar una clase de exones cuya inclusión silencia la expresión en tejidos adultos activando la degradación del ARNm y cuya exclusión promueve la expresión durante la embriogénesis. El código facilita el descubrimiento y la caracterización detallada de eventos de empalme alternativos regulados a escala de todo el genoma”.

El equipo que descifró el código incluía especialistas del Departamento de Electrónica y tecnología informática, así como del Departamento de Genética Molecular. (El propio Frey trabaja en la división Corporación Microsoft, Microsoft Research) Al igual que los descifradores de códigos de antaño, Frey y Barash desarrollaron "un nuevo método de análisis biológico asistido por computadora que revela 'palabras clave' escondidas dentro del genoma". Utilizando cantidades masivas de datos generados por genetistas moleculares, un equipo de investigadores realizó ingeniería inversa en el código de empalme. hasta que no pudieron predecir cómo actuaría. Una vez que los investigadores descubrieron esto, probaron el código contra mutaciones y vieron cómo se insertaban o eliminaban exones. Descubrieron que el código podría incluso causar cambios específicos de tejido o actuar de manera diferente dependiendo de si el ratón era un adulto o un embrión. Un gen, Xpo4, está asociado con el cáncer; Los investigadores señalaron: “Estos datos respaldan la conclusión de que la expresión del gen Xpo4 debe controlarse estrictamente para evitar posibles consecuencias nocivas, incluida la tumorigénesis (cáncer), ya que está activo durante la embriogénesis pero su abundancia es reducida en los tejidos adultos. Resulta que quedaron absolutamente sorprendidos por el nivel de control que vieron. Intencionalmente o no, Frey utilizó como pista el lenguaje del diseño inteligente en lugar de la variación y selección aleatorias. Señaló: "Comprender un sistema biológico complejo es como comprender un circuito electrónico complejo".

Heidi Ledford dijo que la aparente simplicidad del código genético Watson-Crick, con sus cuatro bases, codones tripletes, 20 aminoácidos y 64 "caracteres" de ADN - se esconde debajo el mundo entero complejidad. Dentro de este código más simple, el código de empalme es mucho más complejo.

Pero entre el ADN y las proteínas se encuentra el ARN, un mundo de complejidad propio. El ARN es un transformador que a veces transporta mensajes genéticos y otras veces los controla, involucrando muchas estructuras que pueden influir en su función. En un artículo publicado en el mismo número, un equipo de investigadores dirigido por Benjamin D. Blencowe y Brandon D. Frey de la Universidad de Toronto en Ontario, Canadá, informa sobre los esfuerzos para desentrañar un segundo código genético que puede predecir cómo se comportan los segmentos del ARN mensajero. transcritos a partir de un gen específico, pueden mezclarse y combinarse para formar una variedad de productos en diferentes tejidos. Este proceso se conoce como empalme alternativo. Esta vez no existe una tabla simple, sino algoritmos que combinan más de 200 varias propiedades Definiciones de estructura de ADN con ARN.

El trabajo de estos investigadores apunta al rápido progreso que han logrado los métodos computacionales en el ensamblaje de un modelo de ARN. Además de comprender el empalme alternativo, la informática ayuda a los científicos a predecir las estructuras del ARN e identificar pequeñas piezas reguladoras de ARN que no codifican proteínas. "Es un momento maravilloso", afirma Christopher Berg, biólogo computacional del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge. “Tendremos un gran éxito en el futuro”.

Ciencias de la computación, biología computacional, algoritmos y códigos: estos conceptos no formaban parte del vocabulario de Darwin cuando desarrolló su teoría. Mendel tenía un modelo muy simplificado de cómo se distribuyen los rasgos durante la herencia. Además, la idea de que las características están codificadas no se introdujo hasta 1953. Vemos que el código genético original está regulado por un código aún más complejo incluido dentro de él. Estas son ideas revolucionarias. Además, hay todos los signos de que este nivel de control no es el último. Ledford nos recuerda que el ARN y las proteínas, por ejemplo, tienen una estructura tridimensional. Las funciones de las moléculas pueden cambiar cuando cambia su forma. Debe haber algo que controle el plegamiento para que la estructura tridimensional haga lo que requiere la función. Además, el acceso a los genes parece estar controlado otro código, código de histonas. Este código está codificado por marcadores moleculares o "colas" en proteínas histonas que sirven como centros para la torsión y el superenrollamiento del ADN. Al describir nuestros tiempos, Ledford habla de "renacimiento continuo de la informática del ARN".

Tejedor y Valcárcel coinciden en que detrás de la sencillez se esconde la complejidad. "El concepto es muy simple: el ADN produce ARN, que luego produce proteínas"., - comienzan su artículo. “Pero en realidad todo es mucho más complicado”. En la década de 1950, aprendimos que todos los organismos vivos, desde las bacterias hasta los humanos, tienen un código genético básico. Pero pronto nos dimos cuenta de que los organismos complejos (eucariotas) tienen algunas propiedades antinaturales y difíciles de entender: sus genomas tienen secciones peculiares, intrones, que deben eliminarse para que los exones puedan unirse. ¿Por qué? Hoy la niebla se está aclarando: "La principal ventaja de este mecanismo es que permite que diferentes células elijan formas alternativas de empalmar el ARN mensajero precursor (pre-ARNm) y así producir diferentes mensajes a partir del mismo gen".- explican, - "y luego diferentes ARNm pueden codificar diferentes proteínas con diferentes funciones". Obtienes más información con menos código, siempre que haya otro código dentro del código que sepa cómo hacerlo.

Lo que hace que descifrar el código de empalme sea tan difícil es que los factores que controlan el ensamblaje de exones están determinados por muchos otros factores: secuencias ubicadas cerca de los límites de los exones, secuencias de intrones y factores reguladores que ayudan o inhiben la maquinaria de empalme. Además, "los efectos de una secuencia o factor particular pueden variar dependiendo de su ubicación en relación con los límites intrón-exón u otros motivos reguladores", explican Tejedor y Valcárcel. "Por lo tanto, el mayor desafío a la hora de predecir el empalme específico de un tejido es calcular el álgebra de los innumerables motivos y las relaciones entre los factores reguladores que los reconocen"..

Para resolver este problema, un equipo de investigadores introdujo una gran cantidad de datos en una computadora sobre secuencias de ARN y las condiciones en las que se formaron. "Luego se asignó a la computadora la tarea de identificar la combinación de propiedades que explicaría mejor la selección de exones específica de tejido establecida experimentalmente".. En otras palabras, los investigadores realizaron ingeniería inversa al código. Al igual que los descifradores de códigos de la Segunda Guerra Mundial, una vez que los científicos conocen el algoritmo, pueden hacer predicciones: "Identificó correcta y exactamente exones alternativos y predijo su regulación diferencial entre pares de tipos de tejido". Y como cualquier buena teoría científica, el descubrimiento proporcionó nuevos conocimientos: "Esto nos permitió proporcionar nuevos conocimientos sobre motivos regulatorios previamente identificados y señaló propiedades previamente desconocidas de reguladores conocidos, así como conexiones funcionales inesperadas entre ellos"., anotaron los investigadores. “Por ejemplo, el código implica que la inclusión de exones que conducen a proteínas procesadas es mecanismo común controlar el proceso de expresión génica durante la transición del tejido embrionario al tejido adulto".

Tejedor y Valcárcel consideran la publicación de su artículo un primer paso importante: "El trabajo... se ve mejor como el descubrimiento del primer fragmento de una Piedra Rosetta mucho más grande, necesaria para descifrar los mensajes alternativos de nuestro genoma". Según estos científicos, las futuras investigaciones mejorarán sin duda su conocimiento de este nuevo código. Al final de su artículo, mencionan brevemente la evolución, y lo hacen de una manera muy inusual. Dicen: “Eso no significa que la evolución haya creado estos códigos. Esto significa que para avanzar será necesario comprender cómo interactúan los códigos. Otra sorpresa fue que el grado de conservación observado hasta la fecha plantea la cuestión de la posible existencia de “códigos específicos de especies”..

El código probablemente opera en cada célula y, por lo tanto, debe ser responsable de más de 200 tipos de células de mamíferos. También debe hacer frente a una enorme variedad de patrones de empalme alternativos, sin mencionar decisiones simples de incluir u omitir un solo exón. La limitada conservación evolutiva de la regulación de empalme alternativo (estimada en alrededor del 20% entre humanos y ratones) plantea la cuestión de la existencia de códigos específicos de cada especie. Además, el vínculo entre el procesamiento del ADN y la transcripción de genes influye en el empalme alternativo, y la evidencia reciente apunta a que el ADN está empaquetado por proteínas histonas y modificaciones covalentes de las histonas (el llamado código epigenético) en la regulación del empalme. Por lo tanto, los métodos futuros deberán establecer la interacción precisa entre el código de histonas y el código de empalme. Lo mismo se aplica a la influencia aún poco comprendida de las estructuras complejas de ARN en el empalme alternativo.

Códigos, códigos y más códigos. El hecho de que los científicos no digan prácticamente nada sobre el darwinismo en estos artículos indica que los teóricos de la evolución que se adhieren a viejas ideas y tradiciones tienen mucho en qué pensar después de leer estos artículos. Pero aquellos que estén entusiasmados con la biología de los códigos se encontrarán a la vanguardia. Tienen una gran oportunidad de aprovechar la interesante aplicación web que los descifradores de códigos han creado para fomentar más investigaciones. Se puede encontrar en el sitio web de la Universidad de Toronto llamado Sitio web de predicción de empalme alternativo. Los visitantes buscarán aquí en vano alguna mención a la evolución, a pesar del viejo axioma de que nada en biología tiene sentido sin ella. Nueva versión Esta expresión de 2010 podría sonar así: "Nada en biología tiene sentido a menos que se vea a la luz de la informática". .

Enlaces y notas

Nos alegra haber podido contarles sobre esta historia el día de su publicación. Este puede ser uno de los artículos científicos más significativos del año. (Por supuesto, todo gran descubrimiento realizado por otros grupos de científicos, como el de Watson y Crick, es significativo). Lo único que podemos decir ante esto es: "¡Guau!" Este descubrimiento es una confirmación notable de la Creación por diseño y un enorme desafío para el imperio darwiniano. Me pregunto cómo intentarán los evolucionistas corregir su historia simplista de mutación aleatoria y selección natural, que se remonta al siglo XIX, a la luz de estos nuevos datos.

¿Entiendes de qué hablan Tejedor y Valcárcel? Las especies pueden tener su propio código, exclusivo sólo para estas especies. “Por lo tanto, dependerá de los métodos futuros establecer la interacción precisa entre el código [epigenético] de histonas y el código de empalme”, señalan. Traducido, esto significa: “Los darwinistas no tienen nada que ver con esto. Simplemente no pueden soportarlo". Si el código genético simple de Watson-Crick fuera un problema para los darwinistas, ¿qué dirían ahora acerca de un código de empalme que crea miles de transcripciones a partir de los mismos genes? ¿Cómo hacen frente al código epigenético que controla la expresión genética? Y quién sabe, tal vez en esta increíble “interacción”, que apenas empezamos a conocer, estén involucrados otros códigos, que recuerdan a la Piedra Rosetta, que apenas comienza a emerger de la arena.

Ahora, cuando pensamos en códigos e informática, empezamos a pensar en diferentes paradigmas para nuevas investigaciones. ¿Qué pasa si el genoma actúa en parte como una red de almacenamiento? ¿Qué pasa si se trata de criptografía o algoritmos de compresión? Debemos recordar los sistemas de información modernos y las tecnologías de almacenamiento de información. Incluso podemos descubrir elementos de esteganografía. Sin duda, existen mecanismos adicionales de resistencia, como duplicaciones y correcciones, que pueden ayudar a explicar la existencia de pseudogenes. Las copias del genoma completo pueden ser una respuesta al estrés. Algunos de estos fenómenos pueden ser indicadores útiles acontecimientos historicos, que no tienen nada que ver con un ancestro común universal, pero ayudan a explorar la genómica comparada en el marco de la informática y el diseño de resistencia, y ayudan a comprender la causa de la enfermedad.

Los evolucionistas se encuentran en una gran dificultad. Los investigadores intentaron modificar el código, pero lo único que consiguieron fue cáncer y mutaciones. ¿Cómo van a navegar en el campo del fitness si todo está minado de desastres esperando entre bastidores tan pronto como alguien comience a interferir con estos códigos inextricablemente vinculados? Sabemos que hay cierta resiliencia y portabilidad incorporadas, pero el panorama completo es increíblemente complejo, diseñado y optimizado. sistema de información, y no una combinación aleatoria de partes con las que se puede jugar infinitamente. Toda la idea del código es el concepto de diseño inteligente.

A. E. Wilder-Smith dio esto significado especial. El código supone un acuerdo entre las dos partes. Un acuerdo es un acuerdo por adelantado. Implica planificación y propósito. Utilizamos el símbolo SOS, como diría Wilder-Smith, por convención como señal de socorro. SOS no parece un desastre. No huele a desastre. No parece un desastre. La gente no entendería que estas cartas representan un desastre si no comprendieran la esencia del acuerdo mismo. Asimismo, el codón de alanina, HCC, no se ve, huele ni se siente como alanina. El codón no tendría nada que ver con la alanina a menos que hubiera un acuerdo preestablecido entre los dos sistemas de codificación (el código de la proteína y el código del ADN) de que "GCC debe significar alanina". Para transmitir esta concordancia se utiliza una familia de transductores, las aminoacil-tRNA sintetasas, que traducen un código a otro.

Esto fortaleció la teoría del diseño en la década de 1950 y muchos creacionistas la predicaron con eficacia. Pero los evolucionistas son como vendedores que hablan con suavidad. Crearon sus cuentos de hadas sobre Tinkerbell, que descifra códigos y crea nuevas especies mediante mutación y selección, y convencieron a muchas personas de que aún hoy pueden ocurrir milagros. Bueno, bueno, hoy estamos en el siglo XXI y conocemos el código epigenético y el código de empalme, dos códigos que son mucho más complejos y dinámicos que el simple código del ADN. Conocemos códigos dentro de códigos, códigos encima de códigos y debajo de códigos; conocemos toda una jerarquía de códigos. Esta vez, los evolucionistas no pueden simplemente meter el dedo en el arma y engañarnos haciéndonos creer hermosos discursos, cuando se colocan armas en ambos lados, todo un arsenal dirigido a sus principales elementos estructurales. Es todo un juego. A su alrededor ha surgido toda una era de la informática, hace tiempo que pasaron de moda y se parecen a los griegos que intentan escalar tanques y helicópteros modernos con lanzas.

Es triste decirlo, pero los evolucionistas no entienden esto, y aunque lo entiendan, no se darán por vencidos. Por cierto, esta semana, justo cuando se publicó el artículo sobre el Código de Empalme, los más enojados y odiosos últimamente retórica contra el creacionismo y el diseño inteligente. Todavía tenemos que escuchar muchos más ejemplos similares. Y mientras mantengan los micrófonos y controlen las instituciones, mucha gente caerá en el anzuelo, pensando que la ciencia les sigue dando buenas razones. Les contamos todo esto para que lean este material, lo estudien, lo comprendan y se equipen con la información que necesitan para derrotar con la verdad estas tonterías intolerantes y engañosas. ¡Ahora adelante!

- un sistema unificado para registrar información hereditaria en moléculas de ácido nucleico en forma de secuencia de nucleótidos. El código genético se basa en el uso de un alfabeto que consta de sólo cuatro letras-nucleótidos, diferenciadas por bases nitrogenadas: A, T, G, C.

Las principales propiedades del código genético son las siguientes:

1. El código genético es triplete. Un triplete (codón) es una secuencia de tres nucleótidos que codifican un aminoácido. Dado que las proteínas contienen 20 aminoácidos, es obvio que cada uno de ellos no puede ser codificado por un nucleótido (dado que en el ADN solo hay cuatro tipos de nucleótidos, en este caso quedan 16 aminoácidos sin codificar). Dos nucleótidos tampoco son suficientes para codificar aminoácidos, ya que en este caso sólo se pueden codificar 16 aminoácidos. Esto significa que el número más pequeño de nucleótidos que codifican un aminoácido es tres. (En este caso, el número de posibles tripletes de nucleótidos es 4 3 = 64).

2. La redundancia (degeneración) del código es consecuencia de su naturaleza triplete y significa que un aminoácido puede ser codificado por varios tripletes (ya que hay 20 aminoácidos y 64 tripletes). Las excepciones son la metionina y el triptófano, que están codificados por un solo triplete. Además, algunos trillizos realizan funciones específicas. Entonces, en la molécula de ARNm, tres de ellos UAA, UAG, UGA son codones de parada, es decir, señales de parada que detienen la síntesis de una cadena polipeptídica. El triplete correspondiente a la metionina (AUG), situado al inicio de la cadena de ADN, no codifica ningún aminoácido, pero cumple la función de iniciar (excitar) la lectura.

3. Junto con la redundancia, el código se caracteriza por la propiedad de no ambigüedad, lo que significa que cada codón corresponde a un solo aminoácido específico.

4. El código es colineal, es decir la secuencia de nucleótidos de un gen coincide exactamente con la secuencia de aminoácidos de una proteína.

5. El código genético no se superpone y es compacto, es decir, no contiene "signos de puntuación". Esto significa que el proceso de lectura no permite la posibilidad de superposición de columnas (tripletes) y, comenzando en un determinado codón, la lectura continúa continuamente, triplete tras triplete, hasta las señales de parada (codones de terminación). Por ejemplo, en el ARNm, la siguiente secuencia de bases nitrogenadas AUGGGUGTSUAUAUGUG será leída únicamente por estos tripletes: AUG, GUG, TSUU, AAU, GUG, y no AUG, UGG, GGU, GUG, etc. o AUG, GGU, UGC, CUU. , etc. etc. o de alguna otra forma (por ejemplo, codón AUG, signo de puntuación G, codón UGC, signo de puntuación U, etc.).

6. El código genético es universal, es decir, los genes nucleares de todos los organismos codifican información sobre proteínas de la misma forma, independientemente del nivel de organización y posición sistemática de estos organismos.

En el metabolismo del cuerpo. papel principal Pertenece a las proteínas y los ácidos nucleicos.
Las sustancias proteicas forman la base de todas las estructuras celulares vitales, tienen una reactividad inusualmente alta y están dotadas de funciones catalíticas.
Los ácidos nucleicos forman parte del órgano más importante de la célula: el núcleo, así como el citoplasma, los ribosomas, las mitocondrias, etc. Los ácidos nucleicos desempeñan un papel importante y primario en la herencia, la variabilidad del cuerpo y en la síntesis de proteínas.

Plan síntesis La proteína se almacena en el núcleo celular y la síntesis directa se produce fuera del núcleo, por lo que es necesaria. servicio de entrega codificado plan desde el núcleo hasta el lugar de síntesis. Este servicio de entrega lo realizan moléculas de ARN.

El proceso comienza en centro Células: parte de la “escalera” del ADN se desenrolla y se abre. Gracias a esto, las letras de ARN forman enlaces con las letras abiertas de ADN de una de las cadenas de ADN. La enzima transfiere las letras del ARN para unirlas en una cadena. Así es como las letras del ADN se “reescriben” en letras del ARN. La cadena de ARN recién formada se separa y la “escalera” de ADN vuelve a girar. El proceso de leer información del ADN y sintetizarla utilizando su matriz de ARN se llama transcripción , y el ARN sintetizado se llama mensajero o ARNm .

Después de modificaciones adicionales, este tipo de ARNm codificado está listo. ARNm sale del núcleo y se dirige al sitio de síntesis de proteínas, donde se descifran las letras del ARNm. Cada conjunto de tres letras de i-RNA forma una "letra" que representa un aminoácido específico.

Otro tipo de ARN encuentra este aminoácido, lo captura con la ayuda de una enzima y lo entrega al sitio de síntesis de proteínas. Este ARN se llama ARN de transferencia o ARNt. A medida que se lee y traduce el mensaje de ARNm, la cadena de aminoácidos crece. Esta cadena se retuerce y se pliega en una forma única, creando un tipo de proteína. Incluso el proceso de plegamiento de proteínas es notable: se necesita una computadora para calcularlo todo opciones plegar una proteína de tamaño medio que consta de 100 aminoácidos llevaría 1027 (!) años. Y no se necesita más de un segundo para formar una cadena de 20 aminoácidos en el cuerpo, y este proceso ocurre continuamente en todas las células del cuerpo.

Genes, código genético y sus propiedades.

Alrededor de 7 mil millones de personas viven en la Tierra. Aparte de los 25-30 millones de pares de gemelos idénticos, genéticamente todas las personas son diferentes : cada uno es único, tiene características hereditarias, rasgos de carácter, habilidades y temperamento únicos.

Estas diferencias se explican diferencias en genotipos- conjuntos de genes del organismo; Cada uno es único. Las características genéticas de un organismo en particular están incorporadas. en proteínas - por tanto, la estructura de la proteína de una persona difiere, aunque muy ligeramente, de la proteína de otra persona.

Esto no significa que no hay dos personas que tengan exactamente las mismas proteínas. Las proteínas que realizan las mismas funciones pueden ser iguales o diferir sólo ligeramente en uno o dos aminoácidos entre sí. Pero no existe en la Tierra de personas (con la excepción de gemelos idénticos) que tendrían todas sus proteínas son los mismos .

Información de la estructura primaria de la proteína codificado como una secuencia de nucleótidos en una sección de una molécula de ADN, gene – una unidad de información hereditaria de un organismo. Cada molécula de ADN contiene muchos genes. La totalidad de todos los genes de un organismo lo constituye. genotipo . De este modo,

El gen es una unidad de información hereditaria de un organismo, que corresponde a una sección separada del ADN.

La codificación de la información hereditaria se produce utilizando código genético , que es universal para todos los organismos y se diferencia solo en la alternancia de nucleótidos que forman genes y codifican proteínas de organismos específicos.

código genético Consiste en tripletes (tripletes) de nucleótidos de ADN, combinados en diferentes secuencias (AAT, HCA, ACG, THC, etc.), cada uno de los cuales codifica un aminoácido específico (que se integrará en la cadena polipeptídica).

De hecho código cuenta secuencia de nucleótidos en una molécula de ARNm , porque elimina información del ADN (proceso transcripciones ) y lo traduce en una secuencia de aminoácidos en las moléculas de proteínas sintetizadas (el proceso transmisiones ).
La composición del ARNm incluye los nucleótidos A-C-G-U, cuyos tripletes se denominan codones : un triplete de ADN CGT de i-ARN se convertirá en un triplete GCA y un triplete de ADN AAG se convertirá en un triplete UUC. Exactamente codones de ARNm el código genético se refleja en el registro.

De este modo, Código genético: un sistema unificado para registrar información hereditaria en moléculas de ácido nucleico en forma de una secuencia de nucleótidos. . El código genético se basa en el uso de un alfabeto que consta de sólo cuatro letras-nucleótidos, diferenciadas por bases nitrogenadas: A, T, G, C.

Propiedades básicas del código genético:

1. código genético trillizo. Un triplete (codón) es una secuencia de tres nucleótidos que codifican un aminoácido. Dado que las proteínas contienen 20 aminoácidos, es obvio que cada uno de ellos no puede ser codificado por un nucleótido ( Dado que en el ADN sólo hay cuatro tipos de nucleótidos, en este caso quedan 16 aminoácidos sin codificar.). Dos nucleótidos tampoco son suficientes para codificar aminoácidos, ya que en este caso sólo se pueden codificar 16 aminoácidos. Esto significa que el número más pequeño de nucleótidos que codifican un aminoácido debe ser al menos tres. En este caso, el número de posibles tripletes de nucleótidos es 43 = 64.

2. Redundancia (degeneración) El código es consecuencia de su naturaleza triplete y significa que un aminoácido puede estar codificado por varios tripletes (ya que hay 20 aminoácidos y 64 tripletes), a excepción de la metionina y el triptófano, que están codificados por un solo triplete. Además, algunos tripletes realizan funciones específicas: en una molécula de ARNm, los tripletes UAA, UAG, UGA son codones de terminación, es decir. detener-señales que detienen la síntesis de la cadena polipeptídica. El triplete correspondiente a la metionina (AUG), situado al inicio de la cadena de ADN, no codifica ningún aminoácido, pero cumple la función de iniciar (excitar) la lectura.

3. Sin ambigüedad código - al mismo tiempo que la redundancia, el código tiene la propiedad inequívoco : cada codón coincide solo uno un determinado aminoácido.

4. Colinealidad código, es decir secuencia de nucleótidos en un gen exactamente Corresponde a la secuencia de aminoácidos de una proteína.

5. Código genético compacto y no superpuesto , es decir, no contiene "signos de puntuación". Esto significa que el proceso de lectura no permite la posibilidad de superponer columnas (tripletes) y, comenzando en un determinado codón, la lectura continúa continuamente triplete tras triplete hasta detener-señales ( codones de parada).

6. Código genético universal , es decir, los genes nucleares de todos los organismos codifican información sobre proteínas de la misma manera, independientemente del nivel de organización y posición sistemática de estos organismos.

Hay tablas de códigos genéticos para descifrar codones ARNm y construcción de cadenas de moléculas de proteínas.

Reacciones de síntesis de matrices.

En los sistemas vivos se producen reacciones desconocidas en la naturaleza inanimada: Reacciones de síntesis de matrices.

El término "matriz" en tecnología designan un molde utilizado para fundir monedas, medallas y fuentes tipográficas: el metal endurecido reproduce exactamente todos los detalles del molde utilizado para la fundición. Síntesis de matrices Se parece al moldeo sobre una matriz: las nuevas moléculas se sintetizan exactamente de acuerdo con el plan establecido en la estructura de las moléculas existentes.

El principio matricial radica en el núcleo las reacciones sintéticas más importantes de la célula, como la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas. Estas reacciones garantizan la secuencia exacta y estrictamente específica de las unidades monoméricas en los polímeros sintetizados.

Hay una acción direccional en marcha aquí. llevar monómeros a una ubicación específica células - en moléculas que sirven como matriz donde tiene lugar la reacción. Si tales reacciones ocurrieran como resultado de colisiones aleatorias de moléculas, se desarrollarían infinitamente lentamente. La síntesis de moléculas complejas basada en el principio de plantilla se lleva a cabo de forma rápida y precisa. El papel de la matriz. Las macromoléculas de ácidos nucleicos intervienen en reacciones matriciales. ADN o ARN .

Moléculas monoméricas a partir del cual se sintetiza el polímero (nucleótidos o aminoácidos) de acuerdo con el principio de complementariedad, se ubican y fijan en la matriz en un orden especificado estrictamente definido.

Entonces sucede "entrecruzamiento" de unidades monoméricas en una cadena polimérica y el polímero terminado se descarga de la matriz.

Después la matriz está lista al ensamblaje de una nueva molécula de polímero. Está claro que, así como en un molde determinado sólo se puede fundir una moneda o una letra, en una molécula matriz determinada sólo se puede “ensamblar” un polímero.

Tipo de reacción matricial- una característica específica de la química de los sistemas vivos. Son la base de la propiedad fundamental de todos los seres vivos: su capacidad de reproducirse.

Reacciones de síntesis de plantillas.

1. replicación del ADN - replicación (del latín replicatio - renovación): el proceso de síntesis de una molécula hija de ácido desoxirribonucleico en la matriz de la molécula de ADN original. Durante la división posterior de la célula madre, cada célula hija recibe una copia de una molécula de ADN que es idéntica al ADN de la célula madre original. Este proceso garantiza que la información genética se transmita con precisión de generación en generación. La replicación del ADN se lleva a cabo mediante un complejo enzimático complejo que consta de 15 a 20 proteínas diferentes, llamadas replicante . El material para la síntesis son los nucleótidos libres presentes en el citoplasma de las células. El significado biológico de la replicación radica en la transferencia precisa de información hereditaria de la molécula madre a las moléculas hijas, lo que normalmente ocurre durante la división de las células somáticas.

Una molécula de ADN consta de dos cadenas complementarias. Estas cadenas se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno débiles que las enzimas pueden romper. La molécula de ADN es capaz de autoduplicarse (replicación) y en cada mitad antigua de la molécula se sintetiza una nueva mitad.
Además, se puede sintetizar una molécula de ARNm en una molécula de ADN, que luego transfiere la información recibida del ADN al sitio de síntesis de proteínas.

La transferencia de información y la síntesis de proteínas se realizan según un principio matricial, comparable al funcionamiento de una imprenta en una imprenta. La información del ADN se copia muchas veces. Si se producen errores durante la copia, se repetirán en todas las copias posteriores.

Es cierto que algunos errores al copiar información con una molécula de ADN se pueden corregir; el proceso de eliminación de errores se llama reparación. La primera de las reacciones en el proceso de transferencia de información es la replicación de la molécula de ADN y la síntesis de nuevas cadenas de ADN.

2. Transcripción (del latín transcriptio - reescritura): el proceso de síntesis de ARN utilizando el ADN como plantilla, que ocurre en todas las células vivas. En otras palabras, es la transferencia de información genética del ADN al ARN.

La transcripción es catalizada por la enzima ARN polimerasa dependiente de ADN. La ARN polimerasa se mueve a lo largo de la molécula de ADN en la dirección 3" → 5". La transcripción consta de etapas. Iniciación, elongación y terminación. . La unidad de transcripción es un operón, un fragmento de una molécula de ADN que consta de promotor, parte transcrita y terminador . El ARNm consta de una sola cadena y se sintetiza en el ADN de acuerdo con la regla de complementariedad con la participación de una enzima que activa el inicio y el final de la síntesis de la molécula de ARNm.

La molécula de ARNm terminada ingresa al citoplasma hacia los ribosomas, donde se produce la síntesis de cadenas polipeptídicas.

3. Transmisión (de lat. traducción- transferencia, movimiento): el proceso de síntesis de proteínas a partir de aminoácidos en una matriz de ARN de información (mensajero) (ARNm, ARNm), llevado a cabo por el ribosoma. En otras palabras, este es el proceso de traducir la información contenida en la secuencia de nucleótidos del ARNm en la secuencia de aminoácidos del polipéptido.

4. Transcripción inversa Es el proceso de formación de ADN bicatenario basado en información del ARN monocatenario. Este proceso se denomina transcripción inversa, ya que la transferencia de información genética se produce en la dirección "inversa" con respecto a la transcripción. La idea de la transcripción inversa fue inicialmente muy impopular porque contradecía el dogma central de la biología molecular, que suponía que el ADN se transcribe en ARN y luego se traduce en proteínas.

Sin embargo, en 1970, Temin y Baltimore descubrieron de forma independiente una enzima llamada transcriptasa inversa (revertasa) , y finalmente se confirmó la posibilidad de transcripción inversa. En 1975, Temin y Baltimore recibieron el premio. premio nobel en el campo de la fisiología y la medicina. Algunos virus (como el virus de la inmunodeficiencia humana, que causa la infección por VIH) tienen la capacidad de transcribir ARN en ADN. El VIH tiene un genoma de ARN que está integrado en el ADN. Como resultado, el ADN del virus puede combinarse con el genoma de la célula huésped. La principal enzima responsable de la síntesis de ADN a partir de ARN se llama invertir. Una de las funciones de la inversión es crear ADN complementario (ADNc) del genoma viral. La enzima asociada ribonucleasa escinde el ARN y la reversa sintetiza el ADNc a partir de la doble hélice del ADN. El ADNc se integra en el genoma de la célula huésped mediante la integrasa. El resultado es síntesis de proteínas virales por la célula huésped, que forman nuevos virus. En el caso del VIH también está programada la apoptosis (muerte celular) de los linfocitos T. En otros casos, la célula puede seguir siendo distribuidora de virus.

La secuencia de reacciones matriciales durante la biosíntesis de proteínas se puede representar en forma de diagrama.

De este modo, biosíntesis de proteínas Este es uno de los tipos de intercambio plástico, durante el cual la información hereditaria codificada en los genes del ADN se implementa en una secuencia específica de aminoácidos en moléculas de proteínas.

Las moléculas de proteína son esencialmente cadenas polipeptídicas formado por aminoácidos individuales. Pero los aminoácidos no son lo suficientemente activos como para combinarse entre sí por sí solos. Por lo tanto, antes de combinarse entre sí y formar una molécula de proteína, los aminoácidos deben activar . Esta activación se produce bajo la acción de enzimas especiales.

Como resultado de la activación, el aminoácido se vuelve más lábil y, bajo la acción de la misma enzima, se une a t- ARN. Cada aminoácido corresponde a una t- estrictamente específica. ARN, que encuentra “su” aminoácido y transferencias en el ribosoma.

En consecuencia, diversos aminoácidos activados combinados con sus propios T- ARN. El ribosoma es como transportador para ensamblar una cadena de proteínas a partir de varios aminoácidos que se le suministran.

Simultáneamente con el t-RNA, sobre el cual “se asienta” su propio aminoácido “ señal"del ADN que está contenido en el núcleo. De acuerdo con esta señal, se sintetiza una u otra proteína en el ribosoma.

La influencia rectora del ADN sobre la síntesis de proteínas no se lleva a cabo directamente, sino con la ayuda de un intermediario especial: matriz o ARN mensajero (ARNm o ARNm), cual sintetizado en el núcleo e bajo la influencia del ADN, por lo que su composición refleja la composición del ADN. La molécula de ARN es como un molde de la forma de ADN. El ARNm sintetizado ingresa al ribosoma y, por así decirlo, lo transfiere a esta estructura. plan- ¿En qué orden se deben combinar entre sí los aminoácidos activados que ingresan al ribosoma para que se sintetice una proteína específica? De lo contrario, La información genética codificada en el ADN se transfiere al ARNm y luego a las proteínas..

La molécula de ARNm ingresa al ribosoma y puntadas su. Se determina ese segmento que se encuentra actualmente en el ribosoma. codón (triplete), interactúa de una manera completamente específica con aquellos que son estructuralmente similares a él triplete (anticodón) en el ARN de transferencia, que llevó el aminoácido al ribosoma.

El ARN de transferencia con su aminoácido coincide con un codón específico del ARNm y conecta consigo; a la siguiente sección vecina de ARNm Se añade otro ARNt con un aminoácido diferente. y así sucesivamente hasta leer toda la cadena de i-RNA, hasta reducir todos los aminoácidos en el orden adecuado, formando una molécula de proteína. Y el ARNt, que entregó el aminoácido a una parte específica de la cadena polipeptídica, liberado de su aminoácido y sale del ribosoma.

Luego, nuevamente en el citoplasma, el aminoácido deseado puede unirse a él y transferirlo nuevamente al ribosoma. En el proceso de síntesis de proteínas, no uno, sino varios ribosomas (polirribosomas) participan simultáneamente.

Las principales etapas de la transferencia de información genética:

1. Síntesis de ADN como plantilla para ARNm (transcripción)
2. Síntesis de una cadena polipeptídica en ribosomas según el programa contenido en el ARNm (traducción) .

Las etapas son universales para todos los seres vivos, pero las relaciones temporales y espaciales de estos procesos difieren en pro y eucariotas.

Ud. procariota La transcripción y la traducción pueden ocurrir simultáneamente porque el ADN se encuentra en el citoplasma. Ud. eucariotas la transcripción y la traducción están estrictamente separadas en el espacio y el tiempo: la síntesis de varios ARN se produce en el núcleo, después de lo cual las moléculas de ARN deben salir del núcleo atravesando la membrana nuclear. Luego, los ARN se transportan en el citoplasma al sitio de síntesis de proteínas.

En cualquier célula y organismo, todas las características anatómicas, morfológicas y funcionales están determinadas por la estructura de las proteínas que las componen. Una propiedad hereditaria del organismo es la capacidad de sintetizar determinadas proteínas. Los aminoácidos se encuentran en una cadena polipeptídica, de la que dependen las características biológicas.
Cada célula tiene su propia secuencia de nucleótidos en la cadena polinucleotídica del ADN. Este es el código genético del ADN. A través de él se registra información sobre la síntesis de determinadas proteínas. Este artículo describe qué es el código genético, sus propiedades e información genética.

un poco de historia

La idea de que podría existir un código genético fue formulada por J. Gamow y A. Down a mediados del siglo XX. Describieron que la secuencia de nucleótidos responsable de la síntesis de un aminoácido particular contiene al menos tres unidades. Posteriormente demostraron el número exacto de tres nucleótidos (esta es una unidad de código genético), que se llamó triplete o codón. Hay sesenta y cuatro nucleótidos en total, porque la molécula de ácido donde se produce el ARN está formada por cuatro residuos de nucleótidos diferentes.

¿Qué es el código genético?

El método de codificación de la secuencia de proteínas de aminoácidos debido a la secuencia de nucleótidos es característico de todas las células y organismos vivos. Esto es lo que es el código genético.
Hay cuatro nucleótidos en el ADN:

• adenina - A;
• guanina - G;
• citosina - C;
• timina - T.

estan designados en mayúsculas Latín o (en la literatura de lengua rusa) ruso.
El ARN también contiene cuatro nucleótidos, pero uno de ellos es diferente del ADN:

• adenina - A;
• guanina - G;
• citosina - C;
• uracilo - U.

Todos los nucleótidos están dispuestos en cadenas, teniendo el ADN una doble hélice y el ARN una única hélice.
Las proteínas se basan en veinte aminoácidos, donde, ubicados en una secuencia determinada, determinan sus propiedades biológicas.

Propiedades del código genético.

Tripletidad. Una unidad de código genético consta de tres letras, es un triplete. Esto quiere decir que los veinte aminoácidos que existen están codificados por tres nucleótidos específicos llamados codones o trilpetos. Hay sesenta y cuatro combinaciones que se pueden crear a partir de cuatro nucleótidos. Esta cantidad es más que suficiente para codificar veinte aminoácidos.
Degeneración. Cada aminoácido corresponde a más de un codón, a excepción de la metionina y el triptófano.
Sin ambigüedad. Un codón codifica un aminoácido. Por ejemplo, en el gen de una persona sana con información sobre el objetivo beta de la hemoglobina, un triplete de GAG ​​y GAA codifica A. En todas las personas que tienen anemia falciforme, se cambia un nucleótido.
Colinealidad. La secuencia de aminoácidos siempre corresponde a la secuencia de nucleótidos que contiene el gen.
El código genético es continuo y compacto, lo que significa que no tiene signos de puntuación. Es decir, a partir de un determinado codón se produce una lectura continua. Por ejemplo, AUGGGUGTSUUAAUGUG se leerá como: AUG, GUG, TSUU, AAU, GUG. Pero no AUG, UGG y demás ni nada más.
Versatilidad. Lo mismo ocurre con absolutamente todos los organismos terrestres, desde el hombre hasta los peces, pasando por los hongos y las bacterias.

Mesa

No todos los aminoácidos disponibles están incluidos en la tabla presentada. Los derivados de tirosina, cistina y algunos otros no contienen hidroxiprolina, hidroxilisina, fosfoserina, yodo, ya que son derivados de otros aminoácidos codificados por ARNm y se forman después de la modificación de proteínas como resultado de la traducción.
Por las propiedades del código genético se sabe que un codón es capaz de codificar un aminoácido. La excepción es el código genético que realiza funciones adicionales y codifica valina y metionina. El ARNm, que se encuentra al comienzo del codón, se une al ARNt, que transporta formilmetiona. Una vez completada la síntesis, se escinde y se lleva consigo el residuo de formilo, transformándose en un residuo de metionina. Por tanto, los codones anteriores son los iniciadores de la síntesis de la cadena polipeptídica. Si no están al principio, entonces no son diferentes de los demás.

Información genética

Este concepto significa un programa de propiedades que se transmite de los antepasados. Está integrado en la herencia como código genético.
El código genético se realiza durante la síntesis de proteínas:

• ARN mensajero;
• ARNr ribosómico.

La información se transmite mediante comunicación directa (ADN-ARN-proteína) y comunicación inversa (medio-proteína-ADN).
Los organismos pueden recibirlo, almacenarlo, transmitirlo y utilizarlo de forma más eficaz.
La información, transmitida por herencia, determina el desarrollo de un organismo en particular. Pero debido a la interacción con ambiente la reacción de este último está distorsionada, por lo que se produce la evolución y el desarrollo. De esta forma se introduce nueva información en el organismo.

El cálculo de las leyes de la biología molecular y el descubrimiento del código genético ilustraron la necesidad de combinar la genética con la teoría de Darwin, a partir de la cual surgió una teoría sintética de la evolución: la biología no clásica.
La herencia, la variación y la selección natural de Darwin se complementan con la selección determinada genéticamente. La evolución se realiza a nivel genético mediante mutaciones aleatorias y la herencia de los rasgos más valiosos y mejor adaptados al medio ambiente.

Decodificando el código humano

En los años noventa se puso en marcha el Proyecto Genoma Humano, como resultado del cual se descubrieron en dos milésimas fragmentos del genoma que contienen el 99,99% de los genes humanos. Se desconocen los fragmentos que no participan en la síntesis de proteínas y que no están codificados. Su papel sigue siendo desconocido por ahora.

Descubierto por última vez en 2006, el cromosoma 1 es el más largo del genoma. Más de trescientas cincuenta enfermedades, incluido el cáncer, aparecen como consecuencia de trastornos y mutaciones en el mismo.

No se puede sobreestimar el papel de tales estudios. Cuando descubrieron qué es el código genético, se supo según qué patrones se produce el desarrollo, cómo se forma la estructura morfológica, la psique, la predisposición a determinadas enfermedades, el metabolismo y los defectos de los individuos.