من هو مكتشف الشفرة الوراثية . كيف يؤثر الكود الوراثي على الشخصية والمصير

بفضل عملية النسخ في الخلية، يتم نقل المعلومات من الحمض النووي إلى البروتين: DNA - mRNA - البروتين. المعلومات الوراثية الموجودة في DNA وmRNA موجودة في تسلسل النيوكليوتيدات في الجزيئات. كيف يتم نقل المعلومات من "لغة" النيوكليوتيدات إلى "لغة" الأحماض الأمينية؟ تتم هذه الترجمة باستخدام الشفرة الوراثية. الرمز، أو التشفير، هو نظام من الرموز لترجمة شكل من أشكال المعلومات إلى شكل آخر. الشفرة الوراثية هي نظام لتسجيل المعلومات حول تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات باستخدام تسلسل النيوكليوتيدات في الحمض النووي الريبي المرسال. مدى أهمية تسلسل ترتيب نفس العناصر (أربعة نيوكليوتيدات في الحمض النووي الريبي) لفهم وحفظ معنى المعلومات يمكن رؤيته في مثال بسيط: من خلال إعادة ترتيب الحروف في رمز الكلمة، نحصل على كلمة ذات معنى مختلف معنى - الوثيقة. ما هي الخصائص التي تمتلكها الشفرة الوراثية؟

1. الكود ثلاثي. يتكون الحمض النووي الريبي (RNA) من 4 نيوكليوتيدات: A، G، C، U. إذا حاولنا تعيين حمض أميني واحد مع نيوكليوتيد واحد، فسيظل 16 من أصل 20 حمضًا أمينيًا غير مشفرة. يقوم الكود المكون من حرفين بتشفير 16 حمضًا أمينيًا (من أربعة نيوكليوتيدات، يمكن صنع 16 مجموعة مختلفة، تحتوي كل منها على نيوكليوتيدتين). لقد أنشأت الطبيعة رمزًا مكونًا من ثلاثة أحرف أو ثلاثة توائم. وهذا يعني أن كل واحد من الأحماض الأمينية العشرين يتم تشفيره بواسطة سلسلة من ثلاث نيوكليوتيدات، تسمى ثلاثية أو كودون. من 4 نيوكليوتيدات يمكنك إنشاء 64 مجموعة مختلفة من 3 نيوكليوتيدات لكل منها (4*4*4=64). وهذا أكثر من كافٍ لتشفير 20 حمضًا أمينيًا، ويبدو أن 44 كودونًا غير ضرورية. ومع ذلك، فهو ليس كذلك.

2. الكود منحط. وهذا يعني أن كل حمض أميني يتم تشفيره بأكثر من كودون واحد (من اثنين إلى ستة). الاستثناءات هي الأحماض الأمينية الميثيونين والتربتوفان، حيث يتم تشفير كل منهما بثلاثية واحدة فقط. (يمكن ملاحظة ذلك في جدول الشفرة الوراثية.) حقيقة أن الميثيونين يتم تشفيره بواسطة ثلاثي OUT واحد له معنى خاص سيتضح لك لاحقًا (16).

3. الكود لا لبس فيه. كل كودون يرمز لحمض أميني واحد فقط. في جميع الأشخاص الأصحاء، في الجين الذي يحمل معلومات حول سلسلة بيتا من الهيموجلوبين، ثلاثي GAA أو GAG، أنا في المركز السادس، يشفر حمض الجلوتاميك. في المرضى الذين يعانون من فقر الدم المنجلي، يتم استبدال النوكليوتيدات الثانية في هذا الثلاثي بـ U. وكما يتبين من الجدول، فإن الثلاثيات GUA أو GUG، التي يتم تشكيلها في هذه الحالة، تقوم بتشفير الحمض الأميني فالين. أنت تعرف بالفعل ما يؤدي إليه هذا الاستبدال من القسم الخاص بالحمض النووي.

4. هناك "علامات ترقيم" بين الجينات. في النص المطبوع توجد نقطة في نهاية كل عبارة. العديد من العبارات ذات الصلة تشكل فقرة. في لغة المعلومات الوراثية، مثل هذه الفقرة هي أوبون وmRNA المكمل لها. يقوم كل جين في الأوبون بتشفير سلسلة بولي ببتيد واحدة - عبارة. نظرًا لأنه في بعض الحالات يتم إنشاء عدة سلاسل ببتيد مختلفة بشكل تسلسلي من مصفوفة mRNA، فيجب فصلها عن بعضها البعض. لهذا الغرض، هناك ثلاثة توائم خاصة في الكود الوراثي - UAA، UAG، UGA، يشير كل منها إلى نهاية تخليق سلسلة بولي ببتيد واحدة. وبالتالي، تعمل هذه الثلاثة توائم كعلامات ترقيم. تم العثور عليها في نهاية كل جين. لا توجد "علامات ترقيم" داخل الجين. وبما أن الشفرة الوراثية تشبه اللغة، دعونا نحلل هذه الخاصية باستخدام مثال عبارة مكونة من ثلاثة توائم: ذات مرة كان هناك قطة هادئة، كانت تلك القطة عزيزة علي. معنى ما هو مكتوب واضح، رغم عدم وجود علامات الترقيم، فإذا أزلنا حرفا واحدا من الكلمة الأولى (نيوكليوتيد واحد في الجين)، ولكن قرأنا أيضا ثلاثة أحرف، فستكون النتيجة هراء: إلب إيلك ott ilb yls erm ilm no otk يحدث انتهاك المعنى أيضًا عند فقدان واحد أو اثنين من النيوكليوتيدات من الجين. البروتين الذي سيتم قراءته من مثل هذا الجين التالف لن يكون له أي شيء مشترك مع البروتين الذي تم تشفيره بواسطة الجين الطبيعي .

6. الكود عالمي. الشفرة الوراثية هي نفسها لجميع الكائنات التي تعيش على الأرض. في البكتيريا والفطريات، والقمح والقطن، والأسماك والديدان، والضفادع والبشر، نفس الثلاثة توائم تشفر نفس الأحماض الأمينية.

الكود الجيني(اليونانية، genetikos المتعلقة بالأصل؛ Syn.: الكود، الكود البيولوجي، كود الأحماض الأمينية، كود البروتين، كود الحمض النووي) - نظام لتسجيل المعلومات الوراثية في جزيئات الأحماض النووية للحيوانات والنباتات والبكتيريا والفيروسات عن طريق تسلسل النيوكليوتيدات بالتناوب.

تنتقل المعلومات الوراثية (الشكل) من خلية إلى أخرى، من جيل إلى جيل، باستثناء الفيروسات التي تحتوي على الحمض النووي الريبي (RNA)، عن طريق تكرار جزيئات الحمض النووي (انظر النسخ المتماثل). يتم تنفيذ المعلومات الوراثية للحمض النووي خلال حياة الخلية من خلال 3 أنواع من الحمض النووي الريبي (RNA): المعلوماتي (mRNA أو mRNA)، والريبوسوم (rRNA) والنقل (tRNA)، والتي يتم تصنيعها باستخدام إنزيم بوليميريز RNA على الحمض النووي كعامل أساسي. مصفوفة. في هذه الحالة، فإن تسلسل النيوكليوتيدات في جزيء DNA يحدد بشكل فريد تسلسل النيوكليوتيدات في جميع أنواع الحمض النووي الريبوزي (RNA) الثلاثة (انظر النسخ). يتم نقل معلومات الجين (انظر)، الذي يشفر جزيء البروتين، فقط بواسطة mRNA. المنتج النهائي لتنفيذ المعلومات الوراثية هو تخليق جزيئات البروتين، والتي يتم تحديد خصوصيتها من خلال تسلسل الأحماض الأمينية الموجودة فيها (انظر الترجمة).

بما أن DNA أو RNA يحتوي فقط على 4 قواعد نيتروجينية مختلفة [في DNA - الأدينين (A)، الثايمين (T)، الجوانين (G)، السيتوزين (C)؛ في الحمض النووي الريبي (RNA) - الأدينين (A)، اليوراسيل (U)، السيتوزين (C)، الجوانين (G)]، الذي يحدد تسلسله تسلسل 20 حمضًا أمينيًا في البروتين، تنشأ مشكلة GK، أي مشكلة الترجمة أبجدية مكونة من 4 أحرف من الأحماض النووية إلى أبجدية مكونة من 20 حرفًا من متعددات الببتيد.

لأول مرة، تمت صياغة فكرة تخليق مصفوفة جزيئات البروتين مع التنبؤ الصحيح لخصائص المصفوفة الافتراضية من قبل N.K.Koltsov في عام 1928. وفي عام 1944، أثبت O.Avery وآخرون أن جزيئات الحمض النووي هي المسؤولة عن انتقال الخصائص الوراثية أثناء التحول في المكورات الرئوية . في عام 1948، أظهر E. Chargaff أنه في جميع جزيئات الحمض النووي هناك مساواة كمية للنيوكليوتيدات المقابلة (A-T، G-C). في عام 1953، توصل F. Crick وJ. Watson وM. H. F. Wilkins، بناءً على هذه القاعدة وبيانات حيود الأشعة السينية (انظر)، إلى استنتاج مفاده أن جزيئات الحمض النووي عبارة عن حلزون مزدوج يتكون من خيطين متعدد النوكليوتيدات متصلين ببعضهما بواسطة الهيدروجين سندات. علاوة على ذلك، فقط T يمكن أن يكون ضد A لسلسلة واحدة في الثانية، وC فقط يمكن أن يكون ضد G. يؤدي هذا التكامل إلى حقيقة أن تسلسل النيوكليوتيدات في إحدى السلسلة يحدد بشكل فريد تسلسل الأخرى. الاستنتاج المهم الثاني الذي يتبع هذا النموذج هو أن جزيء الحمض النووي قادر على التكاثر الذاتي.

في عام 1954، قام ج. جامو بصياغة مشكلة المعادلات الهندسية في شكلها الحديث. في عام 1957، عبر ف. كريك عن فرضية المحول، حيث اقترح أن الأحماض الأمينية تتفاعل مع الحمض النووي ليس بشكل مباشر، ولكن من خلال وسطاء (المعروفين الآن باسم tRNA). وفي السنوات التي تلت ذلك، تم تأكيد جميع الروابط الأساسية في المخطط العام لنقل المعلومات الجينية، والتي كانت افتراضية في البداية، تجريبيًا. وفي عام 1957، تم اكتشاف mRNAs [A. S. سبيرين، A. N. Belozersky وآخرون؛ Folkin and Astrachan (E. Volkin, L. Astrachan)] وtRNA [Hoagland (M.V. Hoagland)]؛ في عام 1960، تم تصنيع الحمض النووي خارج الخلية باستخدام جزيئات الحمض النووي الموجودة كمصفوفة (A. Kornberg) وتم اكتشاف تخليق الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي [S. B. Weiss et al.]. في عام 1961، تم إنشاء نظام خالي من الخلايا، حيث يتم تصنيع المواد الشبيهة بالبروتين في وجود الحمض النووي الريبي (RNA) الطبيعي أو البوليريبونوكليوتيدات الاصطناعية [M. نيرنبرغ وماثاي (جيه إتش ماثاي)]. تتألف مشكلة معرفة الكود من دراسة الخصائص العامة للكود وفك شفرته فعليًا، أي معرفة مجموعات النيوكليوتيدات (الكودونات) التي تشفر بعض الأحماض الأمينية.

تم توضيح الخصائص العامة للكود بشكل مستقل عن فك تشفيره وبشكل رئيسي قبله من خلال تحليل الأنماط الجزيئية لتشكيل الطفرات (F. Krick et al.، 1961؛ N.V. Luchnik، 1963). يتلخصون في ما يلي:

1. الكود عالمي، أي متطابق، على الأقل بشكل أساسي، لجميع الكائنات الحية.

2. الكود ثلاثي، أي أن كل حمض أميني مشفر بثلاثة نيوكليوتيدات.

3. الكود غير متداخل، أي أن النيوكليوتيدات المحددة لا يمكن أن تكون جزءًا من أكثر من كودون واحد.

4. الكود منحط، أي يمكن تشفير حمض أميني واحد بواسطة عدة توائم ثلاثية.

5. تتم قراءة المعلومات حول البنية الأولية للبروتين من mRNA بشكل تسلسلي، بدءًا من نقطة ثابتة.

6. معظم التوائم الثلاثة المحتملة لديهم "إحساس"، أي أنهم يشفرون للأحماض الأمينية.

7. من بين "الحروف" الثلاثة للكودون، هناك حرفان فقط (إلزاميان) لهما معنى سائد، بينما يحمل الحرف الثالث (اختياري) معلومات أقل بكثير.

يتكون فك التشفير المباشر للكود من مقارنة تسلسل النيوكليوتيدات في الجين الهيكلي (أو الرنا المرسال المصنّع عليه) مع تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين المقابل. ومع ذلك، فإن مثل هذا المسار ليس ممكنا من الناحية الفنية بعد. تم استخدام طريقتين أخريين: تخليق البروتين في نظام خالي من الخلايا باستخدام بولي ريبونوكليوتيدات صناعية ذات تركيب معروف كمصفوفة وتحليل الأنماط الجزيئية لتشكيل الطفرات (انظر). حقق الأول نتائج إيجابية في وقت سابق ولعب تاريخيًا دورًا كبيرًا في فك رموز G. k.

في عام 1961، استخدم M. Nirenberg وMateei البوليمر المتجانس كمصفوفة - حمض البوليوريديل الاصطناعي (أي الحمض النووي الريبي الاصطناعي للتركيبة UUUU...) وحصلا على البولي فينيل ألانين. ويترتب على ذلك أن كودون الفينيل ألانين يتكون من عدة U، أي في حالة الكود الثلاثي يتم فك شفرته على أنه UUU. في وقت لاحق، جنبا إلى جنب مع البوليمرات المتجانسة، تم استخدام بوليريبونوكليوتيدات، تتكون من نيوكليوتيدات مختلفة. في الوقت نفسه، كان تكوين البوليمرات معروفًا فقط، وكان موقع النيوكليوتيدات فيها إحصائيًا، وبالتالي كان تحليل النتائج إحصائيًا وأعطى استنتاجات غير مباشرة. وبسرعة كبيرة كان من الممكن العثور على ثلاثة توائم واحدة على الأقل لجميع الأحماض الأمينية العشرين. اتضح أن وجود المذيبات العضوية، والتغيرات في الرقم الهيدروجيني أو درجة الحرارة، وبعض الكاتيونات وخاصة المضادات الحيوية تجعل الكود غامضًا: تبدأ نفس الكودونات في تحفيز إدراج الأحماض الأمينية الأخرى، وفي بعض الحالات يبدأ كودون واحد في تشفير ما يصل إلى أربعة الأحماض الأمينية المختلفة. أثر الستربتوميسين على قراءة المعلومات في الأنظمة الخالية من الخلايا وفي الجسم الحي، وكان فعالًا فقط على السلالات البكتيرية الحساسة للستربتوميسين. وفي السلالات التي تعتمد على الستربتومايسين، قام بـ "تصحيح" القراءة من الكودونات التي تغيرت نتيجة للطفرة. أعطت نتائج مماثلة سببًا للشك في صحة فك تشفير G. باستخدام نظام خالي من الخلايا؛ كان التأكيد مطلوبًا، في المقام الأول عن طريق البيانات الحية.

تم الحصول على البيانات الرئيسية عن G. في الجسم الحي من خلال تحليل تركيبة الأحماض الأمينية للبروتينات في الكائنات الحية المعالجة بالمطفرة (انظر) بآلية عمل معروفة، على سبيل المثال، النيتروجين، الذي يسبب استبدال C بـ U وA بـ جزيء الحمض النووي د. يتم توفير معلومات مفيدة أيضًا من خلال تحليل الطفرات التي تسببها الطفرات غير المحددة، ومقارنة الاختلافات في البنية الأولية للبروتينات ذات الصلة في الأنواع المختلفة، والارتباط بين تكوين الحمض النووي والبروتينات، وما إلى ذلك.

أدى فك رموز G. to بناءً على البيانات الموجودة في الجسم الحي وفي المختبر إلى الحصول على نتائج مطابقة. في وقت لاحق، تم تطوير ثلاث طرق أخرى لفك تشفير التعليمات البرمجية في الأنظمة الخالية من الخلايا: ربط aminoacyl-tRNA (أي tRNA مع حمض أميني منشط مرفق) مع ثلاثي النوكليوتيدات ذات التركيبة المعروفة (M. Nirenberg et al., 1965)، والربط aminoacyl-tRNA مع العديد من النيوكليوتيدات بدءًا من ثلاثية معينة (Mattei et al.، 1966)، واستخدام البوليمرات مثل mRNA، حيث لا يُعرف التركيب فحسب، بل يُعرف أيضًا ترتيب النيوكليوتيدات (X. Korana et al. ، 1965). جميع الطرق الثلاث تكمل بعضها البعض، والنتائج متوافقة مع البيانات التي تم الحصول عليها في التجارب في الجسم الحي.

في السبعينيات القرن ال 20 ظهرت طرق للتحقق بشكل موثوق من نتائج فك تشفير G. k ومن المعروف أن الطفرات التي تحدث تحت تأثير البروفلافين تتكون من فقدان أو إدخال النيوكليوتيدات الفردية، مما يؤدي إلى تحول في إطار القراءة. في العاثي T4، حدث عدد من الطفرات بسبب البروفلافين، حيث تغير تكوين الليزوزيم. تم تحليل هذه التركيبة ومقارنتها بتلك الكودونات التي كان من المفترض أن تكون ناتجة عن تغيير الإطارات. وكانت النتيجة الامتثال الكامل. بالإضافة إلى ذلك، أتاحت هذه الطريقة تحديد أي ثلاثة توائم من الكود المتحلل تشفر كل من الأحماض الأمينية. في عام 1970، نجح جي إم آدامز وزملاؤه في فك رموز G. c جزئيًا بطريقة مباشرة: في العاثي R17، تم تحديد تسلسل القواعد في جزء يبلغ طوله 57 نيوكليوتيدًا ومقارنته بتسلسل الأحماض الأمينية لبروتين غلافه. . وكانت النتائج متسقة تماما مع تلك التي تم الحصول عليها بطرق أقل مباشرة. وهكذا تم فك التشفير بشكل كامل وصحيح.

يتم تلخيص نتائج فك التشفير في الجدول. إنه يشير إلى تكوين الكودونات والحمض النووي الريبي (RNA). إن تركيب مضادات الكودونات tRNA مكمل لكودونات mRNA، أي أنه بدلاً من Y تحتوي على A، بدلاً من A - U، بدلاً من C - G وبدلاً من G - C، ويتوافق مع كودونات الجين الهيكلي (شريط DNA التي تُقرأ منها المعلومات) مع الاختلاف الوحيد أن اليوراسيل يحل محل الثايمين. من بين 64 ثلاثية يمكن تشكيلها من خلال مزيج من 4 نيوكليوتيدات، 61 منها لها "معنى"، أي تشفر الأحماض الأمينية، و3 منها "هراء" (لا معنى لها). هناك علاقة واضحة إلى حد ما بين تكوين الثلاثة توائم ومعناها، والتي تم اكتشافها عند تحليل الخصائص العامة للكود. في بعض الحالات، تتميز ثلاثة توائم ترميز حمض أميني معين (على سبيل المثال، البرولين، ألانين) بحقيقة أن أول نيوكليوتيدات (إلزامية) هي نفسها، والثالث (اختياري) يمكن أن يكون أي شيء. وفي حالات أخرى (عند الترميز، على سبيل المثال، الأسباراجين والجلوتامين)، يكون لثلاثي توائم متشابهين نفس المعنى، حيث يتطابق النيوكليوتيدات الأولين، وفي مكان الثالث يوجد أي بورين أو أي بيريميدين.

الكودونات الهراء، 2 منها لهما أسماء خاصة تتوافق مع تسمية طفرات العاثيات (UAA-ochre، UAG-amber، UGA-opal)، على الرغم من أنها لا تشفر أي أحماض أمينية، إلا أنها ذات أهمية كبيرة عند قراءة المعلومات، وترميز النهاية من سلسلة البولي ببتيد .

تتم قراءة المعلومات في الاتجاه من 5 1 -> 3 1 - إلى نهاية سلسلة النوكليوتيدات (انظر الأحماض النووية الريبية منقوص الأكسجين). في هذه الحالة، يبدأ تخليق البروتين من حمض أميني مع مجموعة أمينية حرة إلى حمض أميني مع مجموعة كربوكسيل حرة. يتم ترميز بداية التوليف بواسطة ثلاثة توائم AUG وGUG، والتي تتضمن في هذه الحالة بداية محددة لـ aminoacyl-tRNA، وهي N-formylmethionyl-tRNA. هذه الثلاثة توائم نفسها، عندما تكون موضعية داخل السلسلة، تقوم بتشفير الميثيونين والفالين، على التوالي. ويزيل الغموض أن بداية القراءة يسبقها هراء. هناك أدلة على أن الحدود بين مناطق mRNA التي تشفر بروتينات مختلفة تتكون من أكثر من ثلاثة توائم وأن البنية الثانوية للحمض النووي الريبي (RNA) تتغير في هذه الأماكن؛ هذه المسألة قيد البحث. إذا حدث كودون لا معنى له داخل الجين البنيوي، فسيتم بناء البروتين المقابل فقط حتى موقع هذا الكودون.

إن اكتشاف وفك رموز الشفرة الوراثية - وهو إنجاز بارز في علم الأحياء الجزيئي - أثر في جميع العلوم البيولوجية، وفي بعض الحالات أدى إلى تطوير أقسام كبيرة خاصة (انظر علم الوراثة الجزيئية). تتم مقارنة تأثير اكتشاف G. والأبحاث ذات الصلة بتأثير نظرية داروين على العلوم البيولوجية.

إن عالمية علم الوراثة هي دليل مباشر على عالمية الآليات الجزيئية الأساسية للحياة لدى جميع ممثلي العالم العضوي. وفي الوقت نفسه، فإن الاختلافات الكبيرة في وظائف الجهاز الوراثي وبنيته أثناء الانتقال من بدائيات النوى إلى حقيقيات النوى ومن الكائنات أحادية الخلية إلى الكائنات متعددة الخلايا، ربما ترتبط بالاختلافات الجزيئية، التي تعد دراستها إحدى مهام المستقبل. نظرًا لأن بحث G. هو مجرد مسألة السنوات الأخيرة، فإن أهمية النتائج التي تم الحصول عليها للطب العملي ليست سوى غير مباشرة بطبيعتها، مما يسمح لنا بفهم طبيعة الأمراض وآلية عمل مسببات الأمراض والمواد الطبية. ومع ذلك، فإن اكتشاف ظواهر مثل التحول (انظر)، والانتقال (انظر)، والقمع (انظر)، يشير إلى الإمكانية الأساسية لتصحيح المعلومات الوراثية المتغيرة بشكل مرضي أو تصحيحها - ما يسمى. الهندسة الوراثية (انظر).

طاولة. الكود الجيني

النوكليوتيدات الأولى للكودون	النوكليوتيدات الثانية للكودون								ثالثا، كودون النوكليوتيدات
		فينيل ألانين
						ي هراء
								التربتوفان
						الهستيدين
						حمض الجلوتاميك
		آيزوليوسين				الأسبارتيك
		ميثيونين
						الهليون
						الجلوتامين

* يشفر نهاية السلسلة.

** يشفر أيضًا بداية السلسلة.

فهرس: Ichas M. الكود البيولوجي، عبر. من الإنجليزية، م.، 1971؛ آرتشر ن.ب. الفيزياء الحيوية للآفات الوراثية الخلوية والشفرة الوراثية، L.، 1968؛ الوراثة الجزيئية، العابرة. من الإنجليزية، أد. أ.ن.بلوزيرسكي، الجزء الأول، م، 1964؛ الأحماض النووية، العابرة. من الإنجليزية، أد. A. N. Belozersky، M.، 1965؛ واتسون جي دي البيولوجيا الجزيئية للجين، عبر. من الإنجليزية، م.، 1967؛ علم الوراثة الفسيولوجية، أد. M. E. Lobasheva S. G.، Inge-Vechtomo-va، L.، 1976، bibliogr.؛ Desoxyribonuc-leins&ure، Schlttssel des Lebens، hrsg. v" إي. جيسلر، ب.، 1972؛ الكود الوراثي Gold Spr. حرب. أعراض. الكمية. بيول.، ضد. 31 سبتمبر 1966؛ W o e s e C. R. الكود الجيني، N. Y. a. س، 1967.

الشفرة الوراثية هي طريقة لتشفير تسلسل الأحماض الأمينية في جزيء البروتين باستخدام تسلسل النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي. وتنشأ خصائص الشفرة الوراثية من خصائص هذا الترميز.

يتطابق كل حمض أميني بروتيني مع ثلاث نيوكليوتيدات حمض نووي متتالية - ثلاثية، أو كودون. يمكن أن يحتوي كل نيوكليوتيد على واحدة من أربع قواعد نيتروجينية. في الحمض النووي الريبي (RNA) هذه هي الأدينين (A)، اليوراسيل (U)، الجوانين (G)، السيتوزين (C). من خلال الجمع بين القواعد النيتروجينية (في هذه الحالة، النيوكليوتيدات التي تحتوي عليها) بطرق مختلفة، يمكنك الحصول على العديد من الثلاثيات المختلفة: AAA، GAU، UCC، GCA، AUC، إلخ. إجمالي عدد المجموعات الممكنة هو 64، أي 43.

تحتوي بروتينات الكائنات الحية على حوالي 20 حمضًا أمينيًا. إذا كانت الطبيعة "مخططة" لتشفير كل حمض أميني ليس بثلاثة، ولكن مع اثنين من النيوكليوتيدات، فإن تنوع هذه الأزواج لن يكون كافيًا، حيث سيكون هناك 16 منهم فقط، أي. 42.

هكذا، الخاصية الرئيسية للشفرة الوراثية هي ثلاثية. يتم تشفير كل حمض أميني بواسطة ثلاثة أضعاف النيوكليوتيدات.

وبما أن هناك ثلاثة توائم مختلفة محتملة أكثر بكثير من الأحماض الأمينية المستخدمة في الجزيئات البيولوجية، فقد تم تحقيق الخاصية التالية في الطبيعة الحية: وفرةالكود الجيني. بدأ تشفير العديد من الأحماض الأمينية ليس بواسطة كودون واحد، بل بعدة كودونات. على سبيل المثال، يتم ترميز الحمض الأميني جليكاين بواسطة أربعة أكواد مختلفة: GGU، GGC، GGA، GGG. ويسمى أيضا التكرار انحطاط.

يظهر المراسلات بين الأحماض الأمينية والكودونات في الجداول. على سبيل المثال، هذه:

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

مرة أخرى. التكرار يعني أن عدة توائم ثلاثية يمكن أن ترمز لنفس الحمض الأميني. الخصوصية - يمكن لكل كودون محدد أن يرمز لحمض أميني واحد فقط.

لا توجد علامات ترقيم خاصة في الشفرة الوراثية (باستثناء رموز التوقف، التي تشير إلى نهاية تخليق البوليببتيد). يتم تنفيذ وظيفة علامات الترقيم بواسطة الثلاثة توائم أنفسهم - فنهاية أحدهم تعني أن الآخر سيبدأ بعد ذلك. وهذا يعني الخاصيتين التاليتين للشفرة الوراثية: استمراريةو غير التداخل. تشير الاستمرارية إلى قراءة الثلاثة توائم مباشرة بعد بعضها البعض. عدم التداخل يعني أن كل نيوكليوتيد يمكن أن يكون جزءًا من ثلاثية واحدة فقط. لذا فإن النوكليوتيد الأول من الثلاثي التالي يأتي دائمًا بعد النوكليوتيد الثالث من الثلاثي السابق. لا يمكن أن يبدأ الكودون بالنيوكليوتيد الثاني أو الثالث من الكودون السابق. وبعبارة أخرى، لا تتداخل التعليمات البرمجية.

الشفرة الوراثية لها الخاصية براعه. وهو نفسه بالنسبة لجميع الكائنات الحية على الأرض، مما يدل على وحدة أصل الحياة. هناك استثناءات نادرة جدًا لهذا. على سبيل المثال، تقوم بعض التوائم الثلاثية في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء بتشفير أحماض أمينية مختلفة عن الأحماض الأمينية المعتادة. قد يشير هذا إلى أنه في فجر الحياة كانت هناك اختلافات طفيفة في الشفرة الوراثية.

وأخيرًا، ظهرت الشفرة الوراثية مناعة الضوضاء، وهو نتيجة لخاصيته كتكرار. عادةً ما تؤدي الطفرات النقطية، التي تحدث أحيانًا في الحمض النووي، إلى استبدال قاعدة نيتروجينية بأخرى. هذا يغير الثلاثي. على سبيل المثال، كان AAA، ولكن بعد الطفرة أصبح AAG. ومع ذلك، فإن مثل هذه التغييرات لا تؤدي دائمًا إلى تغيير في الحمض الأميني في البولي ببتيد المركب، حيث أن كلا التوائم الثلاثية، بسبب خاصية التكرار للشفرة الوراثية، يمكن أن تتوافق مع حمض أميني واحد. وبالنظر إلى أن الطفرات غالبا ما تكون ضارة، فإن خاصية المناعة ضد الضوضاء مفيدة.

فالشفرة الجينية أو البيولوجية هي إحدى الخصائص العالمية للطبيعة الحية، مما يثبت وحدة أصلها. الكود الجينيهي طريقة لترميز تسلسل الأحماض الأمينية للبولي ببتيد باستخدام تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي (الحمض النووي الريبي المرسال أو قسم الحمض النووي التكميلي الذي يتم فيه تصنيع الرنا المرسال).

هناك تعريفات أخرى.

الكود الجيني- هذا هو توافق كل حمض أميني (جزء من البروتينات الحية) مع تسلسل محدد من ثلاثة نيوكليوتيدات. الكود الجينيهي العلاقة بين قواعد الأحماض النووية والأحماض الأمينية البروتينية.

في الأدبيات العلمية، لا تعني الشفرة الوراثية تسلسل النيوكليوتيدات في الحمض النووي للكائن الحي الذي يحدد فرديته.

ومن غير الصحيح الافتراض أن كائنًا حيًا أو نوعًا ما له رمز واحد وآخر له رمز آخر. الشفرة الوراثية هي كيفية تشفير الأحماض الأمينية بواسطة النيوكليوتيدات (أي المبدأ، الآلية)؛ فهو عالمي لجميع الكائنات الحية، ونفس الشيء بالنسبة لجميع الكائنات الحية.

ولذلك فمن غير الصحيح أن نقول مثلاً "الشفرة الجينية للإنسان" أو "الشفرة الوراثية للكائن الحي"، والتي كثيراً ما تستخدم في الأدبيات والأفلام العلمية الزائفة.

في هذه الحالات، نعني عادةً الجينوم الخاص بشخص أو كائن حي وما إلى ذلك.

إن تنوع الكائنات الحية وخصائص نشاط حياتها يرجع في المقام الأول إلى تنوع البروتينات.

يتم تحديد البنية المحددة للبروتين من خلال ترتيب وكمية الأحماض الأمينية المختلفة التي تشكل تركيبته. يتم تشفير تسلسل الأحماض الأمينية للببتيد في الحمض النووي باستخدام رمز بيولوجي. من وجهة نظر تنوع مجموعة المونومرات، فإن الحمض النووي هو جزيء أكثر بدائية من الببتيد. يتكون الحمض النووي من تناوبات مختلفة لأربعة نيوكليوتيدات فقط. وقد منع هذا الباحثين لفترة طويلة من اعتبار الحمض النووي مادة للوراثة.

كيف يتم ترميز الأحماض الأمينية بواسطة النيوكليوتيدات؟

1) الأحماض النووية (DNA و RNA) هي بوليمرات تتكون من النيوكليوتيدات.

يمكن أن يحتوي كل نيوكليوتيد على واحدة من أربع قواعد نيتروجينية: الأدينين (A، en: A)، الجوانين (G، G)، السيتوزين (C، en: C)، الثايمين (T، en: T). في حالة الحمض النووي الريبي (RNA)، يتم استبدال الثايمين باليوراسيل (U، U).

عند النظر في الشفرة الوراثية، يتم أخذ القواعد النيتروجينية فقط بعين الاعتبار.

ومن ثم يمكن تمثيل سلسلة الحمض النووي على أنها تسلسلها الخطي. على سبيل المثال:

سيكون قسم mRNA المكمل لهذا الكود كما يلي:

2) البروتينات (الببتيدات) هي بوليمرات تتكون من أحماض أمينية.

في الكائنات الحية، يتم استخدام 20 حمضًا أمينيًا لبناء عديدات الببتيد (وعدد قليل آخر نادر جدًا). لتعيينها، يمكنك أيضًا استخدام حرف واحد (على الرغم من أنهم يستخدمون في أغلب الأحيان ثلاثة - اختصار لاسم الحمض الأميني).

ترتبط الأحماض الأمينية الموجودة في البولي ببتيد أيضًا خطيًا بواسطة رابطة الببتيد. على سبيل المثال، لنفترض أن هناك قسمًا من البروتين يحتوي على التسلسل التالي للأحماض الأمينية (يتم تحديد كل حمض أميني بحرف واحد):

3) إذا كانت المهمة هي تشفير كل حمض أميني باستخدام النيوكليوتيدات، فإن الأمر يتعلق بكيفية تشفير 20 حرفًا باستخدام 4 أحرف.

يمكن القيام بذلك عن طريق مطابقة الحروف الأبجدية المكونة من 20 حرفًا مع كلمات مكونة من عدة أحرف أبجدية مكونة من 4 أحرف.

إذا تم تشفير حمض أميني واحد بواسطة نيوكليوتيد واحد، فيمكن تشفير أربعة أحماض أمينية فقط.

إذا ارتبط كل حمض أميني مع نيوكليوتيدتين متتاليتين في سلسلة الحمض النووي الريبي (RNA)، فيمكن تشفير ستة عشر حمضًا أمينيًا.

في الواقع، إذا كان هناك أربعة أحرف (A، U، G، C)، فإن عدد مجموعات أزواجها المختلفة سيكون 16: (AU، UA)، (AG، GA)، (AC، CA)، (UG، GU)، (UC، CU)، (GC، CG)، (AA، UU، GG، CC).

[تستخدم الأقواس لتسهيل الإدراك.] وهذا يعني أنه يمكن تشفير 16 حمضًا أمينيًا مختلفًا فقط بمثل هذا الرمز (كلمة مكونة من حرفين): سيكون لكل منها كلمته الخاصة (نيوكليوتيدتان متتاليتان).

من الرياضيات، تبدو صيغة تحديد عدد المجموعات كما يلي: ab = n.

هنا n هو عدد المجموعات المختلفة، a هو عدد حروف الأبجدية (أو قاعدة نظام الأرقام)، b هو عدد الحروف في الكلمة (أو الأرقام في الرقم). إذا استبدلنا الحروف الأبجدية المكونة من 4 أحرف والكلمات المكونة من حرفين في هذه الصيغة، فسنحصل على 42 = 16.

إذا تم استخدام ثلاثة نيوكليوتيدات متتالية ككلمة رمزية لكل حمض أميني، فيمكن تشفير 43 = 64 حمضًا أمينيًا مختلفًا، حيث يمكن إنشاء 64 مجموعة مختلفة من أربعة أحرف مأخوذة في مجموعات من ثلاثة (على سبيل المثال، AUG، GAA، CAU) ، GGU، وما إلى ذلك).

د.). وهذا بالفعل أكثر من كافٍ لتشفير 20 حمضًا أمينيًا.

بالضبط الكود المكون من ثلاثة أحرف المستخدم في الشفرة الوراثية. تسمى ثلاثة نيوكليوتيدات متتالية ترمز لحمض أميني واحد ثلاثية(أو كودون).

ويرتبط كل حمض أميني بثلاثية محددة من النيوكليوتيدات.

بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن مجموعات التوائم الثلاثية تتداخل مع عدد الأحماض الأمينية الزائدة، يتم تشفير العديد من الأحماض الأمينية بواسطة عدة توائم ثلاثية.

ثلاثة توائم لا ترمز لأي من الأحماض الأمينية (UAA، UAG، UGA).

إنهم يمثلون نهاية البث ويتم استدعاؤهم رموز التوقف(أو رموز هراء).

لا يقوم ثلاثي AUG بتشفير الحمض الأميني ميثيونين فحسب، بل يبدأ أيضًا عملية الترجمة (يلعب دور كودون البداية).

فيما يلي جداول توافق الأحماض الأمينية مع ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات.

باستخدام الجدول الأول، من المناسب تحديد الحمض الأميني المقابل من ثلاثي معين. للثاني - بالنسبة للحمض الأميني المحدد، فإن الثلاثة توائم المقابلة له.

لنفكر في مثال على تنفيذ الشفرة الوراثية. يجب أن يكون هناك mRNA بالمحتوى التالي:

دعونا نقسم تسلسل النيوكليوتيدات إلى ثلاثة توائم:

دعونا نربط كل ثلاثية بالحمض الأميني للبولي ببتيد الذي يشفره:

ميثيونين - حمض الأسبارتيك - سيرين - ثريونين - تريبتوفان - ليوسين - ليوسين - ليسين - أسباراجين - جلوتامين

الثلاثي الأخير هو كود التوقف.

خصائص الشفرة الوراثية

إن خصائص الشفرة الوراثية هي إلى حد كبير نتيجة للطريقة التي يتم بها تشفير الأحماض الأمينية.

الخاصية الأولى والواضحة هي ثلاثية.

ويشير إلى حقيقة أن وحدة الكود هي سلسلة من ثلاثة نيوكليوتيدات.

خاصية مهمة للشفرة الوراثية هي غير التداخل. لا يمكن تضمين النوكليوتيدات الموجودة في ثلاثية واحدة في أخرى.

وهذا يعني أن التسلسل AGUGAA يمكن قراءته فقط كـ AGU-GAA، ولكن ليس، على سبيل المثال، مثل هذا: AGU-GUG-GAA. أي أنه إذا تم تضمين زوج GU في ثلاثية واحدة، فلا يمكن أن يكون بالفعل مكونًا من مكون آخر.

تحت عدم الغموضيفهم الكود الوراثي أن كل ثلاثة توائم يتوافق مع حمض أميني واحد فقط.

على سبيل المثال، رموز AGU الثلاثية للحمض الأميني سيرين ولا شيء غير ذلك.

الكود الجيني

يتوافق هذا الثلاثي بشكل فريد مع حمض أميني واحد فقط.

من ناحية أخرى، يمكن أن تتوافق عدة توائم مع حمض أميني واحد. على سبيل المثال، نفس السيرين، بالإضافة إلى AGU، يتوافق مع كودون AGC. هذه الخاصية تسمى انحطاطالكود الجيني.

يسمح الانحطاط للعديد من الطفرات بالبقاء غير ضارة، حيث أن استبدال نيوكليوتيد واحد في الحمض النووي في كثير من الأحيان لا يؤدي إلى تغيير في قيمة الثلاثي. إذا نظرت عن كثب إلى جدول مراسلات الأحماض الأمينية مع ثلاثة توائم، فيمكنك أن ترى أنه إذا تم ترميز الحمض الأميني بواسطة عدة ثلاثة توائم، فغالبًا ما يختلفون في النوكليوتيدات الأخيرة، أي يمكن أن يكون أي شيء.

ويلاحظ أيضًا بعض الخصائص الأخرى للشفرة الوراثية (الاستمرارية، المناعة ضد الضوضاء، العالمية، وما إلى ذلك).

المرونة كتكيف النباتات مع الظروف المعيشية. ردود الفعل الأساسية للنباتات لعمل العوامل غير المواتية.

مقاومة النبات هي القدرة على تحمل تأثيرات العوامل البيئية القاسية (جفاف التربة والهواء).

يتجلى تفرد الشفرة الوراثية في حقيقة ذلك

تم تطوير هذه الخاصية أثناء عملية التطور وتم تثبيتها وراثياً. وفي المناطق ذات الظروف غير المواتية، تشكلت أشكال زينة مستقرة وأصناف محلية من النباتات المزروعة المقاومة للجفاف. يتم الكشف عن مستوى معين من المقاومة المتأصلة في النباتات فقط تحت تأثير العوامل البيئية القاسية.

نتيجة لظهور مثل هذا العامل، تبدأ مرحلة التهيج - انحراف حاد عن قاعدة عدد من المعلمات الفسيولوجية وعودتها السريعة إلى وضعها الطبيعي. ثم هناك تغيير في معدل الأيض وتلف الهياكل داخل الخلايا. في الوقت نفسه، يتم قمع جميع الاصطناعية، ويتم تنشيط جميع التحلل المائي، وينخفض ​​\u200b\u200bإمدادات الطاقة الإجمالية للجسم. إذا لم يتجاوز تأثير العامل قيمة العتبة، تبدأ مرحلة التكيف.

يتفاعل النبات المتكيف بشكل أقل مع التعرض المتكرر أو المتزايد لعامل متطرف. على المستوى العضوي، يضاف التفاعل بين الأعضاء إلى آليات التكيف. يؤدي ضعف حركة تدفقات المياه والمركبات المعدنية والعضوية عبر النبات إلى تفاقم المنافسة بين الأعضاء وتوقف نموها.

تحديد الاستقرار الحيوي في النباتات. القيمة القصوى للعامل الأقصى الذي لا تزال عنده النباتات تشكل بذورًا قابلة للحياة. يتم تحديد الاستقرار الزراعي من خلال درجة انخفاض الغلة. تتميز النباتات بمقاومتها لنوع معين من العوامل القاسية - الشتاء، مقاومة الغاز، مقاومة الملح، مقاومة الجفاف.

نوع الديدان المستديرة، على عكس الديدان المسطحة، له تجويف أساسي في الجسم - وهو فصامي يتشكل بسبب تدمير الحمة التي تملأ الفجوات بين جدار الجسم والأعضاء الداخلية - وظيفتها هي النقل.

يحافظ على التوازن. شكل الجسم مستدير القطر. الجلد متجمد. يتم تمثيل العضلات بطبقة من العضلات الطولية. تمر الأمعاء وتتكون من 3 أقسام: الأمامي والوسطى والخلفي. تقع فتحة الفم على السطح البطني للطرف الأمامي للجسم. يحتوي البلعوم على تجويف ثلاثي مميز. يتم تمثيل نظام الإخراج عن طريق البروتونفريديا أو الغدد الجلدية الخاصة - الغدد تحت الجلد. معظم الأنواع ثنائية المسكن وتتكاثر جنسيًا فقط.

التنمية مباشرة، في كثير من الأحيان مع التحول. لديهم تكوين خلوي ثابت للجسم ويفتقرون إلى القدرة على التجدد. تتكون الأمعاء الأمامية من تجويف الفم والبلعوم والمريء.

ليس لديهم قسم وسطي أو خلفي. يتكون نظام الإخراج من 1-2 خلية عملاقة من تحت الجلد. تقع قنوات الإخراج الطولية في التلال الجانبية تحت الجلد.

خصائص الشفرة الوراثية. دليل على الكود الثلاثي. رموز فك التشفير. أكواد الإيقاف. مفهوم القمع الجيني.

فكرة أن الجين يشفر المعلومات في البنية الأولية للبروتين قد تم تجسيدها بواسطة F.

كريك في فرضيته التسلسلية، والتي بموجبها يحدد تسلسل عناصر الجينات تسلسل بقايا الأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد. يتم إثبات صحة فرضية التسلسل من خلال العلاقة الخطية المتداخلة لهياكل الجين والبولي ببتيد الذي يشفره. كان التطور الأكثر أهمية في عام 1953 هو اعتبار ذلك. أن الكود على الأرجح ثلاثي.

; أزواج قواعد الحمض النووي: A-T، T-A، GC، C-G - يمكنها تشفير 4 أحماض أمينية فقط إذا كان كل زوج يتوافق مع حمض أميني واحد. كما تعلم، تحتوي البروتينات على 20 حمضًا أمينيًا أساسيًا. إذا افترضنا أن كل حمض أميني يحتوي على زوجين أساسيين، فيمكن تشفير 16 حمضًا أمينيًا (4*4) - وهذا ليس كافيًا مرة أخرى.

إذا كان الكود ثلاثيًا، فيمكن إنشاء 64 كودونًا (4*4*4) من 4 أزواج أساسية، وهو أكثر من كافٍ لتشفير 20 حمضًا أمينيًا. افترض كريك وزملاؤه أن الشفرة كانت ثلاثية، ولم تكن هناك "فواصل" بين الكودونات، أي علامات فاصلة؛ تتم قراءة الكود الموجود داخل الجين من نقطة ثابتة في اتجاه واحد. في صيف عام 1961، أبلغ كيرينبيرج وماتي عن فك تشفير الكودون الأول واقترحا طريقة لتحديد تكوين الكودونات في نظام تخليق البروتين الخالي من الخلايا.

وهكذا، تم نسخ كودون الفينيل ألانين كـ UUU في mRNA. علاوة على ذلك، نتيجة لتطبيق الأساليب التي طورها كورانا ونيرنبرج وليدر في عام 1965.

تم تجميع قاموس الكود في شكله الحديث. وبالتالي، فإن حدوث طفرات في فاجات T4 الناتجة عن فقدان القواعد أو إضافتها كان دليلاً على الطبيعة الثلاثية للشفرة (الخاصية 1). تم حذف هذه الحذف والإضافة، التي أدت إلى تغيرات الإطار عند "قراءة" الكود، فقط من خلال استعادة صحة الكود، مما منع ظهور المسوخات. وأظهرت هذه التجارب أيضًا أن الثلاثيات غير متداخلة، أي أن كل قاعدة يمكن أن تنتمي إلى ثلاثية واحدة فقط (الخاصية 2).

تحتوي معظم الأحماض الأمينية على عدة كودونات. الكود الذي يكون فيه عدد الأحماض الأمينية أقل من عدد الكودونات يسمى منحل (الخاصية 3)، أي.

هـ يمكن تشفير حمض أميني معين بأكثر من ثلاثية واحدة. بالإضافة إلى ذلك، هناك ثلاثة كودونات لا ترمز لأي حمض أميني على الإطلاق ("الكودونات الهراء") وتعمل بمثابة "إشارة توقف". كودون التوقف هو نقطة النهاية للوحدة الوظيفية للحمض النووي، السيسترون. رموز الإيقاف هي نفسها في جميع الأنواع ويتم تمثيلها بـ UAA، UAG، UGA. من السمات البارزة للكود أنه عالمي (الخاصية 4).

في جميع الكائنات الحية، نفس الثلاثية ترمز لنفس الأحماض الأمينية.

لقد تم إثبات وجود ثلاثة أنواع من نهايات الكودونات المتحولة وقمعها في الإشريكية القولونية والخميرة. إن اكتشاف الجينات الكابتة التي "تفسر" الأليلات الهراء لجينات مختلفة يشير إلى أن ترجمة الشفرة الوراثية يمكن أن تتغير.

الطفرات التي تؤثر على الكودون المضاد للـ tRNAs تغير خصوصية الكودون الخاص بها وتخلق إمكانية قمع الطفرات على المستوى الترجمي. يمكن أن يحدث القمع على المستوى الانتقالي بسبب طفرات في الجينات التي تشفر بعض بروتينات الريبوسوم. ونتيجة لهذه الطفرات، فإن الريبوسوم "يرتكب أخطاء"، على سبيل المثال، في قراءة الكودونات غير المنطقية و"يفسرها" باستخدام بعض جزيئات الحمض الريبي النووي النقال غير المتحولة. جنبا إلى جنب مع تثبيط النمط الوراثي الذي يعمل على مستوى الترجمة، من الممكن أيضًا قمع النمط الظاهري للأليلات غير المنطقية: عندما تنخفض درجة الحرارة، عندما تتعرض الخلايا للمضادات الحيوية أمينوغليكوزيد التي ترتبط بالريبوسومات، على سبيل المثال الستربتوميسين.

22. تكاثر النباتات العليا: الخضرية وغير الجنسية. التكاثر، وهو بنية بوغية، متساوية ومغايرة الأبواغ، التكاثر كخاصية للمادة الحية، أي قدرة الفرد على نشوء نوعه الخاص، كان موجودًا في المراحل الأولى من التطور.

يمكن تقسيم أشكال التكاثر إلى نوعين: لا جنسي وجنسي. يتم التكاثر اللاجنسي نفسه دون مشاركة الخلايا الجرثومية بمساعدة الخلايا المتخصصة - الجراثيم. تتشكل في أعضاء التكاثر اللاجنسي - sporangia نتيجة للانقسام الفتيلي.

أثناء إنباته، يقوم البوغ بتكاثر فرد جديد، مشابه للأم، باستثناء جراثيم النباتات البذرية، حيث فقد البوغ وظيفة التكاثر والانتشار. يمكن أيضًا أن تتشكل الجراثيم عن طريق تقسيم الاختزال، مع انتشار الجراثيم أحادية الخلية.

يُطلق على تكاثر النباتات باستخدام النباتات (جزء من البراعم أو الأوراق أو الجذر) أو تقسيم الطحالب أحادية الخلية إلى النصف اسم نباتي (البصلة والعقل).

يتم التكاثر الجنسي بواسطة خلايا جنسية خاصة - الأمشاج.

تتشكل الأمشاج نتيجة الانقسام الاختزالي، فهناك أنثى وذكر. نتيجة اندماجهم، تظهر البيضة الملقحة، والتي يتطور منها كائن حي جديد في وقت لاحق.

تختلف النباتات في أنواع الأمشاج. في بعض الكائنات وحيدة الخلية تعمل بمثابة أمشاج في أوقات معينة. تندمج الكائنات الحية من جنسين مختلفين (الأمشاج) - وتسمى هذه العملية الجنسية هولوجاميا.إذا كانت الأمشاج الذكرية والأنثوية متشابهة ومتحركة من الناحية الشكلية، فهذه الأمشاج متماثلة.

والعملية الجنسية - متساوي الزواج. إذا كانت الأمشاج الأنثوية أكبر إلى حد ما وأقل قدرة على الحركة من الأمشاج الذكرية، فهذه الأمشاج غير متجانسة، وهذه العملية هي زواج متغاير. Oogamy - الأمشاج الأنثوية كبيرة جدًا وغير متحركة، أما الأمشاج الذكرية فهي صغيرة ومتحركة.

12345678910التالي ⇒

الكود الوراثي - المراسلات بين ثلاثة توائم الحمض النووي والأحماض الأمينية البروتينية

إن الحاجة إلى تشفير بنية البروتينات في التسلسل الخطي للنيوكليوتيدات في الرنا المرسال والحمض النووي تمليها حقيقة أنه أثناء الترجمة:

• لا يوجد أي توافق بين عدد المونومرات في مصفوفة الرنا المرسال والمنتج - البروتين المركب؛
• لا يوجد أي تشابه هيكلي بين الحمض النووي الريبي (RNA) ومونومرات البروتين.

وهذا يلغي التفاعل التكميلي بين المصفوفة والمنتج - وهو المبدأ الذي يتم من خلاله بناء جزيئات DNA وRNA الجديدة أثناء النسخ والنسخ.

يتضح من هذا أنه يجب أن يكون هناك "قاموس" يسمح للمرء بمعرفة أي تسلسل من نيوكليوتيدات mRNA يضمن إدراج الأحماض الأمينية في البروتين في تسلسل معين. يُطلق على هذا "القاموس" اسم الكود الجيني أو البيولوجي أو النوكليوتيدات أو الأحماض الأمينية. فهو يسمح لك بتشفير الأحماض الأمينية التي تشكل البروتينات باستخدام تسلسل محدد من النيوكليوتيدات في DNA وmRNA. ويتميز بخصائص معينة.

ثلاثية.كان أحد الأسئلة الرئيسية في تحديد خصائص الكود هو مسألة عدد النيوكليوتيدات، والتي يجب أن تحدد إدراج حمض أميني واحد في البروتين.

وقد وجد أن عناصر التشفير في تشفير تسلسل الأحماض الأمينية هي في الواقع ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات، أو ثلاثة توائم،التي تم تسميتها "الرموز".

معنى الكودونات.

كان من الممكن إثبات أنه من بين 64 كودونًا، فإن إدراج الأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد المركبة يشفر 61 ثلاثة توائم، والثلاثة المتبقية - UAA، UAG، UGA - لا تشفر إدراج الأحماض الأمينية في البروتين وكانت في الأصل تسمى كودونات لا معنى لها، أو لا معنى لها. ومع ذلك، فقد تبين لاحقًا أن هذه الثلاثة توائم تشير إلى اكتمال الترجمة، ولذلك أطلق عليها اسم كودونات الإنهاء أو التوقف.

كودونات mRNA وثلاثية النيوكليوتيدات في الشريط المشفر للحمض النووي (DNA) بالاتجاه من الطرف 5′ إلى الطرف 3′ لها نفس تسلسل القواعد النيتروجينية، باستثناء أنه في الحمض النووي بدلاً من اليوراسيل (U)، الذي يميز الرنا المرسال، هناك هو الثيمين (T).

النوعية.

يتوافق كل كودون مع حمض أميني محدد واحد فقط. وبهذا المعنى، فإن الشفرة الوراثية لا لبس فيها على الإطلاق.

الجدول 4-3.

عدم الغموض هو أحد خصائص الشفرة الوراثية، ويتجلى في حقيقة أن...

المكونات الرئيسية لنظام تخليق البروتين

المكونات المطلوبة	المهام
1 . أحماض أمينية	ركائز لتخليق البروتين
2. الحمض الريبي النووي النقال	تعمل الحمض الريبي النووي النقال كمحولات. تتفاعل نهايتها المستقبلة مع الأحماض الأمينية، ويتفاعل مضاد الكودون الخاص بها مع كودون الرنا المرسال.
3. أمينواسيل-الحمض الريبي النووي النقال	يحفز كل إنزيم aa-tRNA الارتباط المحدد لواحد من 20 حمضًا أمينيًا مع الحمض الريبي النووي النقال المقابل.
4. الرنا المرسال	تحتوي المصفوفة على تسلسل خطي من الكودونات التي تحدد البنية الأولية للبروتينات
5. الريبوسومات	الهياكل تحت الخلوية للبروتين النووي الريبي التي هي موقع تخليق البروتين
6.	مصادر الطاقة
7. العوامل البروتينية للبدء والاستطالة والإنهاء	البروتينات المحددة خارج الريبوسوم المطلوبة لعملية الترجمة (12 عامل بدء: elF؛ عاملان استطالة: eEFl، eEF2، وعوامل الإنهاء: eRF)
8. أيونات المغنيسيوم	العامل المساعد الذي يعمل على استقرار بنية الريبوسوم

ملحوظات:قزم( عوامل بدء حقيقية النواة) — عوامل البدء; إي إف ( عوامل استطالة حقيقية النواة) — عوامل الاستطالة. إي آر إف ( عوامل الافراج عن حقيقية النواة) هي عوامل الإنهاء.

الانحطاط. هناك 61 ثلاثة توائم في mRNA وDNA، كل منها يشفر تضمين واحد من 20 حمضًا أمينيًا في البروتين.

ويترتب على ذلك أنه في جزيئات المعلومات يتم تحديد إدراج نفس الحمض الأميني في البروتين بواسطة عدة أكواد. تسمى خاصية الكود البيولوجي هذه الانحطاط.

في البشر، يتم تشفير حمضين أمينيين فقط بكودون واحد - Met وTri، في حين أن Leu وSer وApr - بستة كودونات، وAla وVal وGly وPro وTre - بأربعة كودونات (الجدول

يعد تكرار تسلسلات التشفير الخاصية الأكثر قيمة للكود، لأنه يزيد من استقرار تدفق المعلومات للتأثيرات الضارة للبيئة الخارجية والداخلية. عند تحديد طبيعة الحمض الأميني الذي سيتم تضمينه في البروتين، فإن النوكليوتيدات الثالثة في الكودون ليست بنفس أهمية النوكليوتيدات الأولى والثانية. كما يتبين من الجدول. 4-4، بالنسبة للعديد من الأحماض الأمينية، فإن استبدال النوكليوتيدات في الموضع الثالث من الكودون لا يؤثر على معناه.

الخطية لتسجيل المعلومات.

أثناء الترجمة، تتم "قراءة" أكواد mRNA من نقطة بداية ثابتة بشكل تسلسلي ولا تتداخل. لا يحتوي سجل المعلومات على إشارات تشير إلى نهاية أحد الكودونات وبداية الكودون التالي. كود AUG هو كود البدء ويتم قراءته في البداية وفي أجزاء أخرى من الرنا المرسال على أنه Met. تتم قراءة التوائم الثلاثة التي تليها بشكل تسلسلي دون أي فجوات حتى كودون التوقف، حيث يتم الانتهاء من تركيب سلسلة البولي ببتيد.

براعه.

حتى وقت قريب، كان يعتقد أن الكود عالمي تماما، أي. معنى الكلمات الرمزية هو نفسه بالنسبة لجميع الكائنات الحية التي تمت دراستها: الفيروسات والبكتيريا والنباتات والبرمائيات والثدييات، بما في ذلك البشر.

ومع ذلك، أصبح معروفًا استثناءً واحدًا لاحقًا؛ حيث تبين أن mRNA للميتوكوندريا يحتوي على 4 توائم ثلاثية لها معنى مختلف عن mRNA ذو الأصل النووي. وهكذا، في الميتوكوندريا mRNA، يقوم UGA الثلاثي بتشفير Tri، وAUA بتشفير Met، وتتم قراءة ACA وAGG كرموز توقف إضافية.

العلاقة الخطية المشتركة بين الجينات والمنتج.

في بدائيات النوى، تم العثور على تطابق خطي بين تسلسل الكودون الخاص بالجين وتسلسل الأحماض الأمينية في منتج البروتين، أو كما يقولون، هناك ترابط خطي بين الجين والمنتج.

الجدول 4-4.

الكود الجيني

أول قاعدة	القاعدة الثانية
	ش	مع	أ	ز
ش	مجفف شعر UUU	UCU Cep	ميدان الرماية UAU	UGU رابطة الدول المستقلة
مجفف شعر UUC	يونيون كاربايد كوربوريشن سر	iASTir	UGC رابطة الدول المستقلة
UUA لي	UCA Cep	UAA*	UGA*
UUG لي	يو سي جي سير	الفريق الاستشاري*	UGG أبريل
مع	كوو لي	سي سي يو برو	CAU نظم المعلومات الجغرافية	CGU أبريل
CUC لي	إس إس إس برو	ساس جيس	سي جي سي أبريل
كوا لي	إس إس إيه برو	SAA جلن	CGA أبريل
CUG لي	سي سي جي برو	كاج جلن	سي جي جي أبريل
أ	AUU إيل	وحدة التحكم ACU Tpe	جامعة أستراليا آسن	AGU سر
الجامعة الأمريكية في إيل	ايه سي سي تري	العاص أسن	ايه جي جي جراي
AUA ميث	آسا تري	AAA ليز	أغا أبريل
التقى أغسطس	ايه سي جي تري	آغ ليز	ايه جي جي أبريل
ز	جو بان	جي سي يو علاء	غاو أسب	جي جي يو جلي
GUC فال	مجلس التعاون الخليجي علاء	جي ايه سي أسب	جي جي سي جلي
غوا فال	GSA علاء	جي ايه ايه جلو	جي جي ايه جلي
GUG فال	جي سي جي علاء	جاج جلو	GGG مرح

ملحوظات:يو - اليوراسيل. ج - السيتوزين. أ - الأدينين. ز - الجوانين؛ * — كود الإنهاء.

في حقيقيات النوى، يتم قطع التسلسل الأساسي في الجين الذي يكون على خط واحد مع تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين بواسطة النيترونات.

لذلك، في الخلايا حقيقية النواة، يكون تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين على خط واحد مع تسلسل الإكسونات في الجين أو الرنا المرسال الناضج بعد إزالة الإنترونات بعد النسخ.

كل كائن حي لديه مجموعة خاصة من البروتينات. تشكل بعض مركبات النيوكليوتيدات وتسلسلها في جزيء الحمض النووي الشفرة الوراثية. ينقل معلومات حول بنية البروتين. لقد تم قبول مفهوم معين في علم الوراثة. ووفقا لذلك، يتوافق جين واحد مع إنزيم واحد (بولي ببتيد). تجدر الإشارة إلى أن الأبحاث المتعلقة بالأحماض النووية والبروتينات قد تم إجراؤها على مدى فترة طويلة إلى حد ما. لاحقًا في المقالة سنلقي نظرة فاحصة على الشفرة الوراثية وخصائصها. كما سيتم توفير تسلسل زمني موجز للبحث.

المصطلح

الشفرة الوراثية هي وسيلة لتشفير تسلسل بروتينات الأحماض الأمينية التي تتضمن تسلسل النوكليوتيدات. هذه الطريقة لتوليد المعلومات هي سمة لجميع الكائنات الحية. البروتينات هي مواد عضوية طبيعية ذات جزيئية عالية. هذه المركبات موجودة أيضًا في الكائنات الحية. وهي تتألف من 20 نوعا من الأحماض الأمينية، والتي تسمى الكنسي. يتم ترتيب الأحماض الأمينية في سلسلة ومتصلة بتسلسل محدد بدقة. ويحدد بنية البروتين وخصائصه البيولوجية. هناك أيضًا عدة سلاسل من الأحماض الأمينية في البروتين.

الحمض النووي والحمض النووي الريبي

حمض الديوكسي ريبونوكلييك هو جزيء كبير. وهي مسؤولة عن نقل وتخزين وتنفيذ المعلومات الوراثية. يستخدم الحمض النووي أربع قواعد نيتروجينية. وتشمل هذه الأدينين والجوانين والسيتوزين والثايمين. يتكون الـ RNA من نفس النيوكليوتيدات، باستثناء أنه يحتوي على الثايمين. وبدلا من ذلك، هناك نيوكليوتيد يحتوي على اليوراسيل (U). جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA) هي سلاسل نيوكليوتيدات. بفضل هذا الهيكل، يتم تشكيل التسلسلات - "الأبجدية الجينية".

تنفيذ المعلومات

يتم تحقيق تخليق البروتين، الذي يتم تشفيره بواسطة الجين، من خلال الجمع بين mRNA في قالب الحمض النووي (النسخ). يتم أيضًا نقل الشفرة الوراثية إلى تسلسل الأحماض الأمينية. وهذا يعني أنه يتم تصنيع سلسلة البولي ببتيد على mRNA. لتشفير جميع الأحماض الأمينية وإشارة نهاية تسلسل البروتين، يكفي 3 نيوكليوتيدات. وتسمى هذه السلسلة ثلاثية.

تاريخ الدراسة

لقد تم إجراء دراسة البروتينات والأحماض النووية لفترة طويلة. في منتصف القرن العشرين، ظهرت أخيرًا الأفكار الأولى حول طبيعة الشفرة الوراثية. وفي عام 1953، تم اكتشاف أن بعض البروتينات تتكون من تسلسلات من الأحماض الأمينية. صحيح أنهم في ذلك الوقت لم يتمكنوا بعد من تحديد عددهم الدقيق، وكانت هناك خلافات عديدة حول هذا الموضوع. في عام 1953، تم نشر عملين من قبل المؤلفين واتسون وكريك. تحدث الأول عن البنية الثانوية للحمض النووي، وتحدث الثاني عن جواز نسخه باستخدام تركيب القالب. بالإضافة إلى ذلك، تم التركيز على حقيقة أن تسلسلًا محددًا من القواعد عبارة عن رمز يحمل معلومات وراثية. افترض الفيزيائي الأمريكي والسوفيتي جورجي جاموف فرضية التشفير ووجد طريقة لاختبارها. في عام 1954، تم نشر عمله، والذي اقترح خلاله إنشاء مراسلات بين السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية و"الثقوب" ذات الشكل الماسي واستخدام ذلك كآلية تشفير. ثم كان يطلق عليه المعينية. وفي شرحه لعمله، اعترف جامو بأن الشفرة الوراثية يمكن أن تكون ثلاثية. كان عمل الفيزيائي من أوائل الأعمال التي اعتبرت قريبة من الحقيقة.

تصنيف

على مر السنين، تم اقتراح نماذج مختلفة من الشفرات الجينية، من نوعين: متداخلة وغير متداخلة. الأول يعتمد على إدراج نيوكليوتيد واحد في عدة كودونات. ويشمل الشفرة الوراثية الثلاثية والمتسلسلة والثانوية الكبرى. النموذج الثاني يفترض نوعين. تتضمن الرموز غير المتداخلة رمزًا مركبًا ورمزًا خاليًا من الفواصل. يعتمد الخيار الأول على ترميز الحمض الأميني بثلاثة توائم من النيوكليوتيدات، والشيء الرئيسي هو تكوينه. وفقًا لـ "الكود بدون فواصل"، تتوافق بعض الثلاثيات مع الأحماض الأمينية، لكن البعض الآخر لا يتوافق معها. في هذه الحالة، كان يُعتقد أنه إذا تم ترتيب أي ثلاثة توائم مهمة بشكل تسلسلي، فلن يكون من الضروري وجود توائم أخرى موجودة في إطار قراءة مختلف. اعتقد العلماء أنه من الممكن اختيار تسلسل النيوكليوتيدات الذي يلبي هذه المتطلبات، وأن هناك 20 توائم بالضبط.

على الرغم من أن جامو وزملائه شككوا في هذا النموذج، إلا أنه اعتبر الأكثر صحة على مدى السنوات الخمس التالية. في بداية النصف الثاني من القرن العشرين، ظهرت بيانات جديدة مكنت من اكتشاف بعض أوجه القصور في "الكود بدون فواصل". وقد وجد أن الكودونات قادرة على تحفيز تخليق البروتين في المختبر. أقرب إلى عام 1965، تم فهم مبدأ جميع التوائم الثلاثة والستين. ونتيجة لذلك، تم اكتشاف تكرار بعض الكودونات. بمعنى آخر، يتم تشفير تسلسل الأحماض الأمينية بواسطة عدة توائم ثلاثية.

السمات المميزة

ومن خصائص الشفرة الوراثية ما يلي:

الاختلافات

تم اكتشاف أول انحراف للشفرة الوراثية عن المعيار في عام 1979 أثناء دراسة جينات الميتوكوندريا في جسم الإنسان. تم تحديد مزيد من المتغيرات المماثلة، بما في ذلك العديد من رموز الميتوكوندريا البديلة. وتشمل هذه فك تشفير كود الإيقاف UGA، والذي يستخدم لتحديد التربتوفان في الميكوبلازما. غالبًا ما يتم استخدام GUG وUUG في العتائق والبكتيريا كخيارات للبدء. في بعض الأحيان، تقوم الجينات بتشفير البروتين بكودون بداية يختلف عن ذلك الذي يستخدمه النوع عادة. بالإضافة إلى ذلك، في بعض البروتينات، يتم إدخال السيلينوسيستين والبيروليسين، وهي أحماض أمينية غير قياسية، بواسطة الريبوسوم. إنها تقرأ كود الإيقاف. هذا يعتمد على التسلسل الموجود في mRNA. حاليًا، يعتبر السيلينوسيستين هو الحمض الأميني الحادي والعشرون والبيروليزان وهو الحمض الأميني الثاني والعشرون الموجود في البروتينات.

السمات العامة للشفرة الوراثية

ومع ذلك، فإن جميع الاستثناءات نادرة. في الكائنات الحية، تحتوي الشفرة الوراثية بشكل عام على عدد من الخصائص المشتركة. وتشمل هذه تكوين الكودون، الذي يتضمن ثلاثة نيوكليوتيدات (ينتمي الأولان إلى النيوكليوتيدات المحددة)، ونقل الكودونات بواسطة الحمض الريبي النووي النقال والريبوسومات إلى تسلسل الأحماض الأمينية.

07.04.2015 13.10.2015

اطلب اختبار الحمض النووي

اترك رقم هاتفك وسوف نتصل بك في أقرب وقت ممكن

اطلب مكالمة

في عصر تكنولوجيا النانو والابتكار في جميع مجالات الحياة البشرية، تحتاج إلى معرفة الكثير من أجل الثقة بالنفس والتواصل مع الناس. لقد قطعت تقنيات القرن الحادي والعشرين شوطا طويلا، على سبيل المثال، في مجال الطب وعلم الوراثة. سنحاول في هذه المقالة أن نصف بالتفصيل أهم خطوة للإنسانية في أبحاث الحمض النووي.

وصف كود الحمض النووي

ما هو هذا الرمز؟ يتحلل الكود بسبب الخصائص الوراثية ويقوم علماء الوراثة بدراسته. تتمتع جميع الكائنات الحية على كوكبنا بهذا الرمز. يعرف علميا بأنه طريقة لتسلسل البروتين من الأحماض الأمينية باستخدام سلسلة من النيوكليوتيدات.
تتكون الأبجدية المزعومة من أربع قواعد، وهي A، G، T، C:
أ - الأدينين،
ز – الجوانين،
تي - الثيمين،
ج- السيتوزين.
سلسلة التعليمات البرمجية عبارة عن دوامة من الأساسيات الموصوفة أعلاه مكونة بالتسلسل، وتبين أن كل خطوة من الخطوات اللولبية تتوافق مع حرف معين.
يتحلل كود الحمض النووي بواسطة البروتينات التي تشارك في التركيب وتتكون من سلاسل. حيث يشارك فيها عشرين نوعًا من الأحماض الأمينية. تسمى الأحماض الأمينية للكود الكاشف الكنسي، وهي مرتبة بطريقة معينة في كل مخلوق وتشكل وحدات بروتينية.

تاريخ الكشف

لقد قامت البشرية بدراسة البروتينات والأحماض لفترة طويلة، لكن الفرضيات الأولى وتأسيس نظرية الوراثة لم تنشأ إلا في منتصف القرن العشرين. في هذه المرحلة، جمع العلماء كمية كافية من المعرفة حول هذه المسألة.
في عام 1953، أظهرت الأبحاث أن بروتين الكائن الحي يحتوي على سلسلة فريدة من الأحماض الأمينية. وقد تم التوصل أيضًا إلى أن هذه السلسلة ليس لها أي قيود في البولي ببتيد.

وتمت مقارنة سجلات علماء العالم المختلفين، والتي كانت مختلفة. ولذلك، تم تشكيل مفهوم معين: كل جين يتوافق مع ببتيد معين. وفي الوقت نفسه ظهر اسم DNA، والذي ثبت بشكل قاطع أنه ليس بروتينًا.
تحدث الباحثان كريك وواتسون لأول مرة عن مخطط التشفير التوضيحي للمصفوفة في عام 1953. في أحدث أعمال العلماء العظماء، ثبت أن التشفير هو حامل للمعلومات.

بعد ذلك، بقي أن نفهم فقط مسألة تحديد وتكوين سلاسل الأحماض الأمينية البروتينية وقواعدها وخصائصها.

كان أول عالم وضع فرضية التشفير الجيني هو الفيزيائي جامو، الذي اقترح أيضًا طريقة معينة لاختبار المصفوفة.
اقترح علماء الوراثة إنشاء تطابق بين العارضتين الجانبيتين لسلسلة الأحماض الأمينية والخطوات الناتجة على شكل الماس. يتم تشكيل خطوات السلسلة ذات الشكل الماسي باستخدام أربعة نيوكليوتيدات من الشفرة الوراثية. هذه المباراة كانت تسمى مباراة الماس.
في بحثه الإضافي، يقترح جامو نظرية الكود الثلاثي. ويصبح هذا الافتراض ذا أهمية قصوى في مسألة طبيعة الشفرة الوراثية. وعلى الرغم من أن نظرية الفيزيائي جامو بها عيوب، أحدها هو تشفير بنية البروتين من خلال الشفرة الوراثية.
وبناء على ذلك، أصبح جورج جاموف أول عالم يعتبر مسألة الجينات بمثابة ترميز لنظام مكون من أربعة أرقام في ترجمته إلى حقيقة أساسية مكونة من عشرين رقما.

مبدأ التشغيل

يتكون البروتين الواحد من عدة سلاسل من الأحماض الأمينية. يحدد منطق ربط السلاسل بنية وخصائص بروتين الجسم، مما يساعد بالتالي على تحديد المعلومات حول المعلمات البيولوجية للكائن الحي.

يتم الحصول على المعلومات من الخلايا الحية من خلال عمليتين مصفوفيتين:
النسخ، أي العملية المركبة لدمج قوالب الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA).
الترجمة، أي تخليق سلسلة من البوليبيبتيدات على مصفوفة الحمض النووي الريبي (RNA).
أثناء عملية الترجمة، تتم إعادة توجيه الشفرة الوراثية إلى سلسلة منطقية من الأحماض الأمينية.

لتحديد وتنفيذ المعلومات الجينية، يلزم وجود ثلاث نيوكليوتيدات متسلسلة على الأقل، عند النظر في عشرين حمضًا أمينيًا متتاليًا بشكل صارم. ويشار إلى هذه المجموعة المكونة من ثلاثة نيوكليوتيدات على أنها ثلاثية.
تتوزع الرموز الجينية بين فئتين:
التداخل - الكود الثانوي والمثلث والمتسلسل.
غير متداخل - رمز مركب و"بدون فواصل".
أثبتت الدراسات أن ترتيب الأحماض الأمينية فوضوي وبالتالي فردي، وبناءً على ذلك، يفضل العلماء الرموز غير المتداخلة. وبعد ذلك تم دحض نظرية "لا فاصلة".
لماذا تحتاج إلى معرفة رمز الحمض النووي؟
إن معرفة الشفرة الوراثية للكائن الحي تجعل من الممكن تحديد معلومات الجزيئات بالمعنى الوراثي والتطوري. إن تسجيل الوراثة ضروري، ويكشف البحث عن تكوين المعرفة النظامية في عالم علم الوراثة.
تعتبر عالمية الشفرة الوراثية الخاصية الأكثر تميزًا للكائن الحي. وبناء على البيانات يمكن الحصول على إجابات لمعظم الأسئلة الطبية والوراثية.

استخدام المعرفة في الطب وعلم الوراثة

أتاح التقدم في البيولوجيا الجزيئية في القرن العشرين تحقيق خطوات كبيرة في دراسة الأمراض والفيروسات ذات الأسباب المختلفة. تُستخدم المعلومات المتعلقة بالشفرة الوراثية على نطاق واسع في الطب وعلم الوراثة.
إن تحديد طبيعة مرض أو فيروس معين يتداخل مع دراسة التطور الوراثي. المعرفة وتشكيل النظريات والممارسات يمكن أن تعالج الأمراض التي يصعب علاجها أو غير القابلة للشفاء في العالم الحديث والمستقبل.

آفاق التنمية

نظرًا لأنه ثبت علميًا أن الشفرة الوراثية تحتوي على معلومات ليس فقط عن الوراثة، ولكن أيضًا عن العمر المتوقع للكائن الحي، فإن تطور علم الوراثة يطرح مسألة الخلود وطول العمر. ويدعم هذا الاحتمال عدد من الفرضيات حول الخلود الأرضي، والخلايا السرطانية، والخلايا الجذعية البشرية.

في عام 1985، اكتشف الباحث في المعهد التقني P. Garyaev عن طريق التحليل الطيفي مساحة فارغة، والتي سميت فيما بعد بالشبح. تكتشف الأشباح الجزيئات الجينية الميتة.
والتي أوضحت كذلك نظرية التغيرات التي تطرأ على الكائن الحي مع مرور الوقت، والتي تشير إلى أن الإنسان قادر على العيش لأكثر من أربعمائة عام.
وتتمثل الظاهرة في أن خلايا الحمض النووي قادرة على إنتاج اهتزازات صوتية تبلغ سرعتها مائة هرتز. وهذا يعني أن الحمض النووي يمكنه التحدث.