المعلومات الوراثية هي معلومات حول بنية البروتين (معلومات حول ما الأحماض الأمينية في أي ترتيبتتحد أثناء تخليق بنية البروتين الأولية).
يتم تشفير المعلومات حول بنية البروتينات في الحمض النووي، والذي في حقيقيات النوى هو جزء من الكروموسومات ويقع في النواة. يسمى قسم الحمض النووي (الكروموسوم) الذي يتم فيه تشفير المعلومات حول بروتين واحد الجين.
النسخ- هذا هو إعادة كتابة المعلومات من DNA إلى mRNA (معلومات RNA). يحمل mRNA المعلومات من النواة إلى السيتوبلازم، إلى موقع تخليق البروتين (إلى الريبوسوم).
إذاعةهي عملية التخليق الحيوي للبروتين. داخل الريبوسوم، ترتبط مضادات الحمض الريبي النووي النقال بكودونات mRNA وفقًا لمبدأ التكامل. يربط الريبوسوم الأحماض الأمينية التي يجلبها الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) برابطة الببتيد لتكوين البروتين.
تفاعلات النسخ والترجمة وكذلك التكرار (مضاعفة الحمض النووي) هي تفاعلات توليف المصفوفة. يعمل الحمض النووي كقالب لتخليق mRNA، ويعمل mRNA كقالب لتخليق البروتين.
الكود الجينيهي الطريقة التي يتم بها كتابة المعلومات حول بنية البروتين في الحمض النووي.
خصائص الكود الجيني
1) ثلاثية: يتم ترميز الحمض الأميني الواحد بواسطة ثلاث نيوكليوتيدات. تسمى هذه النيوكليوتيدات الثلاثة في الحمض النووي بالثلاثي، وفي الرنا المرسال - كودون، وفي الحمض الريبي النووي النقال - الكودون المضاد (ولكن في اختبار الحالة الموحدة قد يكون هناك أيضًا "ثلاثية كود"، وما إلى ذلك)
2) وفرة(الانحلال): يوجد 20 حمضًا أمينيًا فقط، ويوجد 61 ثلاثيًا يشفرون الأحماض الأمينية، بحيث يتم تشفير كل حمض أميني بعدة ثلاثيات.
3) عدم الغموض: كل كودون ثلاثي يرمز لحمض أميني واحد فقط.
4) براعه:الشفرة الوراثية هي نفسها لجميع الكائنات الحية على الأرض.
مهام
مشاكل في عدد النيوكليوتيدات/الأحماض الأمينية
3 نيوكليوتيدات = 1 ثلاثي = 1 حمض أميني = 1 tRNA
المهام في ATGC
الحمض النووي مرنا الحمض الريبي النووي النقال
ا يو ا
تي ايه يو
جي سي جي
نهاية الخبر ز نهاية الخبر
اختر الخيار الصحيح. مرنا هو نسخة
1) جين واحد أو مجموعة من الجينات
2) سلاسل جزيء البروتين
3) جزيء بروتين واحد
4) أجزاء الغشاء البلازمي
إجابة
اختر الخيار الصحيح. يتم تشكيل البنية الأولية لجزيء البروتين، المحدد بواسطة تسلسل النيوكليوتيدات في mRNA، في هذه العملية
1) البث
2) النسخ
3) التكرار
4) تمسخ
إجابة
اختر الخيار الصحيح. أي تسلسل يعكس بشكل صحيح مسار تنفيذ المعلومات الوراثية
1) الجين --> mRNA --> البروتين --> السمة
2) السمة --> البروتين --> mRNA --> الجين --> DNA
3) mRNA --> الجين --> البروتين --> السمة
4) الجين --> DNA --> السمة --> البروتين
إجابة
اختر الخيار الصحيح. حدد التسلسل الصحيح لنقل المعلومات في عملية تخليق البروتين في الخلية
1) الحمض النووي -> الحمض النووي الريبي المرسال -> البروتين
2) الحمض النووي -> نقل الحمض النووي الريبي (RNA) -> البروتين
3) الريبوسوم RNA -> نقل RNA -> البروتين
4) الحمض النووي الريبي الريباسي -> الحمض النووي -> الحمض النووي الريبي الناقل -> البروتين
إجابة
اختر الخيار الصحيح. نفس الحمض الأميني يتوافق مع الكودون المضاد CAA على نقل الحمض النووي الريبي (RNA) والثلاثي على الحمض النووي (DNA).
1) الجهاز المركزي للمحاسبات
2) تسوو
3) جي تي تي
4) غا
إجابة
اختر الخيار الصحيح. يتوافق الكودون المضاد AAU عند نقل الحمض النووي الريبي (RNA) مع ثلاثة توائم على الحمض النووي
1) تيتا
2) أت
3) AAA
4) ت.ت
إجابة
اختر الخيار الصحيح. يتم ترميز كل حمض أميني في الخلية
1) جزيء DNA واحد
2) عدة توائم
3) عدة جينات
4) نيوكليوتيد واحد
إجابة
اختر الخيار الصحيح. الوحدة الوظيفية للشفرة الوراثية
1) النوكليوتيدات
2) الثلاثي
3) الأحماض الأمينية
4) الحمض الريبي النووي النقال
إجابة
اختر ثلاثة خيارات. نتيجة للتفاعلات من نوع المصفوفة، يتم تصنيع الجزيئات
1) السكريات
2) الحمض النووي
3) السكريات الأحادية
4) مرنا
5) الدهون
6) السنجاب
إجابة
1. تحديد تسلسل العمليات التي تضمن التخليق الحيوي للبروتين. اكتب التسلسل المقابل للأرقام.
1) تكوين الروابط الببتيدية بين الأحماض الأمينية
2) ربط مضاد الكودون tRNA بالكودون التكميلي للmRNA
3) تركيب جزيئات mRNA على الحمض النووي
4) حركة mRNA في السيتوبلازم وموقعه على الريبوسوم
5) توصيل الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم باستخدام الحمض الريبي النووي النقال
إجابة
2. تحديد تسلسل عمليات التخليق الحيوي للبروتين في الخلية. اكتب التسلسل المقابل للأرقام.
1) تكوين الرابطة الببتيدية بين الأحماض الأمينية
2) التفاعل بين كودون mRNA ومضاد tRNA
3) إطلاق الـ tRNA من الريبوسوم
4) اتصال mRNA مع الريبوسوم
5) إطلاق mRNA من النواة إلى السيتوبلازم
6) تخليق مرنا
إجابة
3. إنشاء تسلسل العمليات في التخليق الحيوي للبروتين. اكتب التسلسل المقابل للأرقام.
1) تخليق mRNA على الحمض النووي
2) توصيل الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم
3) تكوين الرابطة الببتيدية بين الأحماض الأمينية
4) إضافة حمض أميني إلى الحمض الريبي النووي النقال
5) اتصال mRNA مع وحدتين فرعيتين من الريبوسوم
إجابة
4. تحديد تسلسل مراحل التخليق الحيوي للبروتين. اكتب التسلسل المقابل للأرقام.
1) فصل جزيء البروتين من الريبوسوم
2) ربط الحمض الريبي النووي النقال بكودون البداية
3) النسخ
4) إطالة سلسلة البولي ببتيد
5) إطلاق mRNA من النواة إلى السيتوبلازم
إجابة
5. إنشاء التسلسل الصحيح لعمليات التخليق الحيوي للبروتين. اكتب التسلسل المقابل للأرقام.
1) إضافة حمض أميني إلى الببتيد
2) تخليق mRNA على الحمض النووي
3) التعرف على الكودون المضاد
4) دمج mRNA مع الريبوسوم
5) إطلاق mRNA في السيتوبلازم
إجابة
اختر الخيار الصحيح. أي مضاد لكودون RNA الناقل يتوافق مع ثلاثي TGA الموجود في جزيء DNA
1) وحدة التنسيق
2) تسوغ
3) يوغا
4) أها
إجابة
اختر الخيار الصحيح. الشفرة الوراثية عالمية لأن
1) يتم ترميز كل حمض أميني بثلاثة نيوكليوتيدات
2) يتم تحديد مكان الحمض الأميني في جزيء البروتين بثلاثة توائم مختلفة
3) الأمر نفسه بالنسبة لجميع الكائنات التي تعيش على الأرض
4) عدة توائم تشفر حمض أميني واحد
إجابة
اختر الخيار الصحيح. يسمى جزء من الحمض النووي يحتوي على معلومات حول سلسلة بولي ببتيد واحدة
1) الكروموسوم
2) الثلاثي
3) الجينوم
4) الكود
إجابة
اختر الخيار الصحيح. الترجمة هي العملية التي يتم من خلالها
1) يتضاعف عدد سلاسل DNA
2) يتم تصنيع mRNA على مصفوفة DNA
3) يتم تصنيع البروتينات على مصفوفة mRNA في الريبوسوم
4) تفكك الروابط الهيدروجينية بين جزيئات DNA
إجابة
اختر ثلاثة خيارات. يحدث التخليق الحيوي للبروتين، على عكس عملية التمثيل الضوئي
1) في البلاستيدات الخضراء
2) في الميتوكوندريا
3) في تفاعلات التبادل البلاستيكي
4) في ردود الفعل من نوع المصفوفة
5) في الليزوزومات
6) في الكريات البيض
إجابة
اختر الخيار الصحيح. مصفوفة الترجمة هي جزيء
1) الحمض الريبي النووي النقال
2) الحمض النووي
3) الرنا الريباسي
4) مرنا
إجابة
يمكن استخدام جميع الميزات التالية باستثناء اثنتين لوصف وظائف الأحماض النووية في الخلية. حدد الخاصيتين "المتسربتين" من القائمة العامة واكتب الأرقام المشار إليها في الجدول.
1) إجراء التوازن
2) نقل المعلومات الوراثية من النواة إلى الريبوسوم
3) المشاركة في التخليق الحيوي للبروتين
4) جزء من غشاء الخلية
5) نقل الأحماض الأمينية
إجابة
الأحماض الأمينية - رموز مرنا
ما عدد أكواد mRNA التي تشفر معلومات حول 20 حمضًا أمينيًا؟ اكتب فقط الرقم المقابل في إجابتك.
إجابة
الأحماض الأمينية - النيوكليوتيدات مرنا
1. يتكون جزء من البولي ببتيد من 28 بقايا حمض أميني. تحديد عدد النيوكليوتيدات في قسم mRNA الذي يحتوي على معلومات حول البنية الأولية للبروتين.
إجابة
2. ما عدد النيوكليوتيدات التي يحتوي عليها m-RNA إذا كان البروتين المُصنع منه يتكون من 180 بقايا حمض أميني؟ اكتب فقط الرقم المقابل في إجابتك.
إجابة
الأحماض الأمينية - نيوكليوتيدات الحمض النووي
1. يتكون البروتين من 140 بقايا حمض أميني. ما عدد النيوكليوتيدات الموجودة في منطقة الجين التي تشفر البنية الأولية لهذا البروتين؟
إجابة
2. يتكون البروتين من 180 بقايا حمض أميني. ما عدد النيوكليوتيدات الموجودة في الجين الذي يشفر تسلسل الأحماض الأمينية في هذا البروتين. اكتب فقط الرقم المقابل في إجابتك.
إجابة
3. جزء من جزيء الحمض النووي يشفر 36 حمضًا أمينيًا. ما عدد النيوكليوتيدات التي يحتويها هذا الجزء من جزيء DNA؟ اكتب الرقم المقابل في إجابتك.
إجابة
4. يتكون البولي ببتيد من 20 وحدة من الأحماض الأمينية. تحديد عدد النيوكليوتيدات في منطقة الجين التي تشفر هذه الأحماض الأمينية في البولي ببتيد. اكتب إجابتك كرقم.
إجابة
5. ما عدد النيوكليوتيدات الموجودة في قسم الجينات التي تشفر جزءًا من البروتين مكونًا من 25 بقايا حمض أميني؟ في إجابتك، اكتب الرقم المقابل فقط.
إجابة
6. ما عدد النيوكليوتيدات الموجودة في جزء من شريط قالب الحمض النووي الذي يشفر 55 حمضًا أمينيًا في جزء متعدد الببتيد؟ اكتب فقط الرقم المقابل في إجابتك.
إجابة
الأحماض الأمينية - الحمض الريبي النووي النقال
1. ما عدد الحمض النووي الريبي (tRNA) الذي شارك في تركيب البروتين الذي يحتوي على 130 حمضًا أمينيًا؟ اكتب الرقم المقابل في إجابتك.
إجابة
2. يتكون جزء من جزيء البروتين من 25 حمضًا أمينيًا. كم عدد جزيئات tRNA التي شاركت في إنشائها؟ اكتب فقط الرقم المقابل في إجابتك.
إجابة
الأحماض الأمينية - ثلاثية
1. كم عدد التوائم الثلاثية التي تحتوي عليها قطعة الحمض النووي التي تحتوي على 36 حمضًا أمينيًا؟ اكتب الرقم المقابل في إجابتك.
إجابة
2. كم عدد التوائم الثلاثية التي تحتوي على 32 حمضًا أمينيًا؟ في إجابتك، اكتب الرقم المقابل فقط.
إجابة
النيوكليوتيدات - الأحماض الأمينية
1. ما عدد الأحماض الأمينية المشفرة في قسم الجينات الذي يحتوي على 129 من بقايا النيوكليوتيدات؟
إجابة
2. ما هو عدد الأحماض الأمينية التي ترمز إليها 900 نيوكليوتيدات؟ في إجابتك، اكتب الرقم المقابل فقط.
إجابة
3. ما هو عدد الأحماض الأمينية في البروتين إذا كان جينه المشفر يتكون من 600 نيوكليوتيدات؟ في إجابتك، اكتب الرقم المقابل فقط.
إجابة
4. ما عدد الأحماض الأمينية التي يرمز لها 1203 نيوكليوتيدات؟ اكتب في إجابتك عدد الأحماض الأمينية فقط.
إجابة
5. ما عدد الأحماض الأمينية اللازمة لتخليق عديد الببتيد إذا كان الجزء المشفر من mRNA يحتوي على 108 نيوكليوتيدات؟ اكتب فقط الرقم المقابل في إجابتك.
إجابة
نيوكليوتيدات mRNA - نيوكليوتيدات الحمض النووي
يشارك جزيء mRNA، الذي يحتوي جزء منه على 33 بقايا نيوكليوتيد، في تخليق البروتين. تحديد عدد بقايا النيوكليوتيدات في قسم من شريط قالب الحمض النووي.
إجابة
النيوكليوتيدات - الحمض الريبي النووي النقال
ما عدد جزيئات النقل RNA التي شاركت في الترجمة إذا كانت منطقة الجين تحتوي على 930 من بقايا النيوكليوتيدات؟
إجابة
ثلاثية - نيوكليوتيدات مرنا
ما عدد النيوكليوتيدات الموجودة في جزء من جزيء mRNA إذا كانت قطعة شريط ترميز الحمض النووي تحتوي على 130 ثلاثة توائم؟ اكتب فقط الرقم المقابل في إجابتك.
إجابة
الحمض الريبي النووي النقال - الأحماض الأمينية
تحديد عدد الأحماض الأمينية في البروتين إذا كان هناك 150 جزيء tRNA مشترك في عملية الترجمة. اكتب فقط الرقم المقابل في إجابتك.
إجابة
فقط
كم عدد النيوكليوتيدات التي تشكل كودون mRNA الواحد؟
إجابة
ما عدد النيوكليوتيدات التي تشكل الكودون النهائي للmRNA؟
إجابة
ما عدد النيوكليوتيدات التي يتكون منها الكودون المضاد للـ tRNA؟
إجابة
صعب
البروتين له وزن جزيئي نسبي قدره 6000. حدد عدد الأحماض الأمينية في جزيء البروتين إذا كان الوزن الجزيئي النسبي لبقايا حمض أميني واحد هو 120. اكتب الرقم المقابل فقط في إجابتك.
إجابة
هناك 3000 نيوكليوتيدات في شريطين من جزيء DNA. يتم تشفير المعلومات حول بنية البروتين على إحدى السلاسل. احسب عدد الأحماض الأمينية المشفرة على شريط DNA واحد. اكتب في إجابتك فقط الرقم المطابق لعدد الأحماض الأمينية.
إجابة
اختر الخيار الصحيح. يتوافق نفس الحمض الأميني مع الكودون المضاد UCA على نقل الحمض النووي الريبي (RNA) وثلاثي توائم في الجين الموجود على الحمض النووي (DNA).
1) جي تي ايه
2) هيئة مكافحة الفساد
3) تي جي تي
4) تسا
إجابة
اختر الخيار الصحيح. يتم التحكم في تركيب الهيموجلوبين في الخلية بواسطة جزء معين من جزيء الحمض النووي، وهو ما يسمى
1) الكودون
2) الثلاثي
3) الشفرة الوراثية
4) الجينوم
إجابة
في أي من عضيات الخلية المذكورة تحدث تفاعلات تصنيع المصفوفة؟ حدد ثلاث عبارات حقيقية من القائمة العامة واكتب الأرقام التي يشار إليها تحتها.
1) المركزية
2) الليزوزومات
3) جهاز جولجي
4) الريبوسومات
5) الميتوكوندريا
6) البلاستيدات الخضراء
إجابة
انظر إلى الصورة التي تصور العمليات التي تحدث في الخلية وأشر إلى أ) اسم العملية المشار إليها بالحرف أ، ب) اسم العملية المشار إليها بالحرف ب، ج) اسم نوع التفاعلات الكيميائية. لكل حرف، حدد المصطلح المقابل من القائمة المتوفرة.
1) النسخ
2) النسخ
3) البث
4) تمسخ
5) التفاعلات الطاردة للحرارة
6) ردود الفعل الاستبدال
7) تفاعلات تركيب المصفوفة
8) تقسيم ردود الفعل
إجابة
انظر إلى الصورة وحدد (أ) اسم العملية 1، (ب) اسم العملية 2، (ج) المنتج النهائي للعملية 2. لكل حرف، حدد المصطلح أو المفهوم المقابل من القائمة المتوفرة.
1) الحمض الريبي النووي النقال
2) متعدد الببتيد
3) الريبوسوم
4) النسخ
5) البث
6) الاقتران
7) اعبي التنس المحترفين
8) النسخ
إجابة
إنشاء مراسلات بين عمليات ومراحل تخليق البروتين: 1) النسخ، 2) الترجمة. اكتب الرقمين 1 و 2 بالترتيب الصحيح.
أ) نقل الأحماض الأمينية بواسطة الحمض الريبي النووي النقال
ب) الحمض النووي متورط
ب) توليف مرنا
د) تشكيل سلسلة عديد الببتيد
د) يحدث على الريبوسوم
إجابة
يتم استخدام جميع العلامات المذكورة أدناه، باستثناء اثنتين، لوصف العملية الموضحة في الشكل. حدد خاصيتين "تسقطان" من القائمة العامة واكتب الأرقام المشار إليها تحتهما.
1) وفقًا لمبدأ التكامل، يتم ترجمة تسلسل النيوكليوتيدات لجزيء DNA إلى تسلسل النيوكليوتيدات لجزيئات من أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي (RNA)
2) عملية تحويل تسلسل النيوكليوتيدات إلى تسلسل الأحماض الأمينية
3) عملية نقل المعلومات الوراثية من النواة إلى موقع تخليق البروتين
4) تحدث العملية في الريبوسومات
5) نتيجة العملية هي تخليق الحمض النووي الريبي (RNA).
إجابة
الوزن الجزيئي للبولي ببتيد هو 30000 متر مكعب. حدد طول الجين المشفر له إذا كان الوزن الجزيئي لحمض أميني واحد في المتوسط 100، وكانت المسافة بين النيوكليوتيدات في الحمض النووي 0.34 نانومتر. اكتب فقط الرقم المقابل في إجابتك.
إجابة
اختر اثنين من التفاعلات المدرجة أدناه والمرتبطة بتفاعلات تركيب المصفوفة. اكتب الأرقام التي يشار إليها تحتها.
1) تخليق السليلوز
2) توليف ATP
3) التخليق الحيوي للبروتين
4) أكسدة الجلوكوز
5) تكرار الحمض النووي
إجابة
اختر ثلاث إجابات صحيحة من أصل ستة واكتب الأرقام المشار إليها في الجدول. تشمل تفاعلات المصفوفة في الخلايا
1) تكرار الحمض النووي
2) التحلل الضوئي للماء
3) تخليق الحمض النووي الريبي
4) التخليق الكيميائي
5) التخليق الحيوي للبروتين
6) توليف ATP
إجابة
جميع الخصائص التالية، باستثناء اثنين، يمكن استخدامها لوصف عملية التخليق الحيوي للبروتين في الخلية. حدد خاصيتين "تسقطان" من القائمة العامة، واكتب الأرقام المشار إليها في إجابتك.
1) تحدث العملية بوجود الإنزيمات.
2) الدور المركزي في العملية ينتمي إلى جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA).
3) تكون العملية مصحوبة بتخليق ATP.
4) تعمل الأحماض الأمينية كمونومرات لتكوين الجزيئات.
5) يتم تجميع جزيئات البروتين في الليزوزومات.
إجابة
ابحث عن ثلاثة أخطاء في النص المحدد. اذكر عدد المقترحات المقدمة فيها.(1) أثناء عملية التخليق الحيوي للبروتين، تحدث تفاعلات تصنيع المصفوفة. (2) تتضمن تفاعلات تركيب القالب تفاعلات النسخ المتماثل والنسخ فقط. (3) نتيجة للنسخ، يتم تصنيع mRNA، والقالب الذي يتكون منه هو جزيء DNA بأكمله. (4) بعد المرور عبر مسام النواة، يدخل mRNA إلى السيتوبلازم. (5) يشارك Messenger RNA في تخليق الحمض الريبي النووي النقال. (6) ينقل الحمض النووي الريبي (RNA) الأحماض الأمينية اللازمة لتجميع البروتين. (7) يتم إنفاق طاقة جزيئات ATP على اتصال كل حمض أميني بالـ tRNA.
إجابة
يتم استخدام جميع المفاهيم التالية باستثناء اثنين لوصف الترجمة. حدد خاصيتين "تسقطان" من القائمة العامة واكتب الأرقام التي يشار إليها تحتها.
1) توليف المصفوفة
2) المغزل الانقسامي
3) متعدد الجسيمات
4) الرابطة الببتيدية
5) ارتفاع الأحماض الدهنية
إجابة
© دي في بوزدنياكوف، 2009-2019
تُفهم الشفرة الوراثية عادة على أنها نظام من العلامات التي تشير إلى الترتيب المتسلسل لمركبات النيوكليوتيدات في DNA وRNA، والذي يتوافق مع نظام إشارة آخر يعرض تسلسل مركبات الأحماض الأمينية في جزيء البروتين.
انه مهم!
عندما تمكن العلماء من دراسة خصائص الكود الوراثي، تم الاعتراف بالعالمية باعتبارها واحدة من الخصائص الرئيسية. نعم، رغم أن الأمر قد يبدو غريبًا، إلا أن كل شيء متحد بشفرة وراثية عالمية واحدة ومشتركة. وقد تشكلت على مدى فترة طويلة من الزمن، وانتهت العملية منذ حوالي 3.5 مليار سنة. وبالتالي يمكن تتبع آثار تطوره في بنية الكود منذ بدايته وحتى يومنا هذا.
عندما نتحدث عن تسلسل ترتيب العناصر في الشفرة الوراثية، فإننا نعني أنه بعيد عن الفوضى، ولكن لديه ترتيب محدد بدقة. وهذا أيضًا يحدد إلى حد كبير خصائص الشفرة الوراثية. وهذا يعادل ترتيب الحروف والمقاطع في الكلمات. وبمجرد أن نكسر النظام المعتاد، فإن معظم ما نقرأه على صفحات الكتب أو الصحف سيتحول إلى هراء سخيف.
الخصائص الأساسية للشفرة الوراثية
عادةً ما يحتوي الرمز على بعض المعلومات المشفرة بطريقة خاصة. من أجل فك الكود، عليك أن تعرف السمات المميزة.
لذا فإن الخصائص الرئيسية للشفرة الوراثية هي:
- ثلاثية.
- الانحطاط أو التكرار.
- عدم الغموض؛
- استمرارية؛
- براعة المذكورة بالفعل أعلاه.
دعونا نلقي نظرة فاحصة على كل عقار.
1. ثلاثية
يحدث هذا عندما تشكل ثلاثة مركبات نيوكليوتيدية سلسلة متسلسلة داخل الجزيء (أي DNA أو RNA). ونتيجة لذلك، يتم إنشاء مركب ثلاثي أو تشفير أحد الأحماض الأمينية، وموقعه في السلسلة الببتيدية.
تتميز الكودونات (وهي أيضًا كلمات رمزية!) بتسلسل اتصالاتها ونوع المركبات النيتروجينية (النيوكليوتيدات) التي تشكل جزءًا منها.
من المعتاد في علم الوراثة التمييز بين 64 نوعًا من الكودونات. ويمكنها تكوين مجموعات من أربعة أنواع من النيوكليوتيدات، 3 في كل منها. وهذا يعادل رفع العدد 4 إلى القوة الثالثة. وبالتالي، من الممكن تكوين 64 مجموعة نيوكليوتيدات.
2. تكرار الشفرة الوراثية
يتم ملاحظة هذه الخاصية عندما تكون هناك حاجة إلى عدة أكواد لتشفير حمض أميني واحد، عادة في حدود 2-6. ويمكن تشفير التربتوفان فقط باستخدام ثلاثية واحدة.
3. عدم الغموض
ويدخل ضمن خصائص الشفرة الوراثية كمؤشر على الوراثة الجينية السليمة. على سبيل المثال، يمكن لثلاثي GAA، الذي يحتل المركز السادس في السلسلة، أن يخبر الأطباء عن الحالة الجيدة للدم، وعن الهيموجلوبين الطبيعي. وهو الذي يحمل معلومات عن الهيموجلوبين ويتم تشفيره به أيضًا، وإذا كان الشخص مصابًا بفقر الدم، يتم استبدال أحد النيوكليوتيدات بحرف آخر من الكود - U، وهو إشارة للمرض.
4. الاستمرارية
عند تسجيل هذه الخاصية للشفرة الوراثية، يجب أن نتذكر أن الكودونات، مثل الروابط في السلسلة، لا تقع على مسافة، ولكن على مقربة مباشرة، واحدة تلو الأخرى في سلسلة الحمض النووي، ولا تنقطع هذه السلسلة - ليس لها بداية أو نهاية.
5. براعة
يجب ألا ننسى أبدًا أن كل شيء على الأرض متحد برمز وراثي مشترك. وبالتالي، في الرئيسيات والبشر، في الحشرات والطيور، في شجرة الباوباب التي يبلغ عمرها مائة عام ونصل العشب الذي بالكاد خرج من الأرض، يتم تشفير ثلاثة توائم مماثلة بواسطة أحماض أمينية مماثلة.
تحتوي الجينات على المعلومات الأساسية حول خصائص كائن حي معين، وهو نوع من البرنامج الذي يرثه الكائن الحي من أولئك الذين عاشوا سابقًا والذي يوجد كشفرة وراثية.
الكود الجيني، نظام لتسجيل المعلومات الوراثية على شكل تسلسل من قواعد النيوكليوتيدات في جزيئات الحمض النووي (في بعض الفيروسات - الحمض النووي الريبي)، والذي يحدد البنية الأولية (موقع بقايا الأحماض الأمينية) في جزيئات البروتين (عديد الببتيد). تمت صياغة مشكلة الشفرة الوراثية بعد إثبات الدور الجيني للحمض النووي (علماء الأحياء الدقيقة الأمريكيون O. Avery، K. McLeod، M. McCarthy، 1944) وفك رموز بنيته (J. Watson، F. Crick، 1953)، بعد إثبات أن الجينات تحدد بنية الإنزيمات ووظائفها (مبدأ "جين واحد - إنزيم واحد" بقلم ج. بيدل وإي. تاتيم، 1941) وأن هناك اعتمادًا على البنية المكانية ونشاط البروتين على بنيته الأولية (ف. سانجر، 1955). إن مسألة كيفية تحديد مجموعات من قواعد الأحماض النووية الأربعة لتناوب 20 من بقايا الأحماض الأمينية الشائعة في البوليببتيدات تم طرحها لأول مرة بواسطة G. Gamow في عام 1954.
بناءً على تجربة درسوا فيها تفاعلات عمليات الإدراج والحذف لزوج من النيوكليوتيدات في أحد جينات العاثيات البكتيرية T4، حدد ف. كريك وعلماء آخرون في عام 1961 الخصائص العامة للشفرة الوراثية: الثلاثية، أي، تتوافق كل بقايا حمض أميني في سلسلة البولي ببتيد مع مجموعة من ثلاث قواعد (ثلاثية أو كودون) في الحمض النووي للجين؛ تتم قراءة الكودونات داخل الجين من نقطة ثابتة، في اتجاه واحد و"بدون فواصل"، أي أن الكودونات لا تفصلها أي إشارات عن بعضها البعض؛ الانحطاط، أو التكرار - يمكن تشفير نفس بقايا الأحماض الأمينية بواسطة عدة كودونات (كودونات مرادفة). افترض المؤلفون أن الكودونات لا تتداخل (كل قاعدة تنتمي إلى كودون واحد فقط). استمرت الدراسة المباشرة لقدرة الترميز لدى التوائم الثلاثة باستخدام نظام تخليق البروتين الخالي من الخلايا تحت سيطرة الرنا المرسال الاصطناعي (mRNA). بحلول عام 1965، تم فك الشفرة الوراثية بالكامل في أعمال S. Ochoa وM. Nirenberg وH. G. Korana. كان كشف أسرار الشفرة الوراثية أحد الإنجازات البارزة في علم الأحياء في القرن العشرين.
يتم تنفيذ الشفرة الوراثية في الخلية خلال عمليتين مصفوفيتين - النسخ والترجمة. الوسيط بين الجين والبروتين هو mRNA، الذي يتشكل أثناء النسخ على أحد خيوط الحمض النووي. في هذه الحالة، تتم "إعادة كتابة" تسلسل قواعد الحمض النووي، الذي يحمل معلومات حول البنية الأولية للبروتين، في شكل تسلسل قواعد mRNA. ثم، أثناء الترجمة على الريبوسومات، تتم قراءة تسلسل النيوكليوتيدات في mRNA عن طريق نقل RNAs (tRNAs). الأخير له نهاية مستقبلة، والتي ترتبط بها بقايا الحمض الأميني، ونهاية محول، أو ثلاثي مضاد الكودون، الذي يتعرف على كودون mRNA المقابل. يحدث تفاعل الكودون والكودون المضاد على أساس الاقتران الأساسي التكميلي: الأدينين (A) - اليوراسيل (U)، الجوانين (G) - السيتوزين (C)؛ في هذه الحالة، يتم ترجمة التسلسل الأساسي للmRNA إلى تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين المركب. تستخدم الكائنات الحية المختلفة أكوادًا مترادفة مختلفة بترددات مختلفة لنفس الحمض الأميني. تبدأ (تبدأ) قراءة mRNA الذي يشفر سلسلة البولي ببتيد بكودون AUG المطابق للحمض الأميني ميثيونين. بشكل أقل شيوعًا، في بدائيات النوى، رموز البدء هي GUG (فالين)، UUG (ليوسين)، AUU (إيزوليوسين)، وفي حقيقيات النوى - UUG (ليوسين)، AUA (إيزوليوسين)، ACG (ثريونين)، CUG (ليوسين). يؤدي هذا إلى تعيين ما يسمى بالإطار، أو المرحلة، للقراءة أثناء الترجمة، أي أنه تتم بعد ذلك قراءة تسلسل النيوكليوتيدات الكامل للـ mRNA ثلاثيًا تلو الآخر من tRNA حتى يتم العثور على أي من الكودونات الإنهاء الثلاثة، والتي تسمى غالبًا كودونات التوقف، على مرنا: UAA، UAG، UGA (الجدول). قراءة هذه الثلاثة توائم تؤدي إلى استكمال تركيب سلسلة البولي ببتيد.
تظهر كودونات AUG وتوقف في بداية ونهاية مناطق ترميز mRNA للبوليبيبتيدات، على التوالي.
الشفرة الوراثية شبه عالمية. هذا يعني أن هناك اختلافات طفيفة في معنى بعض الكودونات بين الكائنات، وهذا ينطبق بشكل أساسي على الكودونات الإنهاءية، والتي يمكن أن تكون ذات دلالة؛ على سبيل المثال، في الميتوكوندريا لبعض حقيقيات النوى والميكوبلازما، يقوم UGA بتشفير التربتوفان. بالإضافة إلى ذلك، في بعض mRNAs للبكتيريا وحقيقيات النوى، يقوم UGA بتشفير حمض أميني غير عادي - سيلينوسيستين، و UAG في إحدى البكتيريا الأثرية - بيروليسين.
هناك وجهة نظر مفادها أن الشفرة الوراثية نشأت بالصدفة (فرضية "الصدفة المجمدة"). والأرجح أنه تطور. ويدعم هذا الافتراض وجود نسخة أبسط وأقدم على ما يبدو من الكود، والتي تُقرأ في الميتوكوندريا وفقًا لقاعدة "اثنين من ثلاثة"، حيث يتم تحديد الحمض الأميني بواسطة قاعدتين فقط من القواعد الثلاثة. في الثلاثي.
مضاءة: كريك إف إن أ. يا. الطبيعة العامة للشفرة الوراثية للبروتينات // Nature. 1961. المجلد. 192؛ الشفرة الوراثية. نيويورك، 1966؛ Ichas M. الكود البيولوجي. م، 1971؛ Inge-Vechtomov S.G. كيف تتم قراءة الشفرة الوراثية: القواعد والاستثناءات // العلوم الطبيعية الحديثة. م، 2000. ت 8؛ Ratner V. A. الكود الوراثي كنظام // مجلة سوروس التعليمية. 2000. ت 6. رقم 3.
إس جي إنجي فيشتوموف.
- نظام موحد لتسجيل المعلومات الوراثية في جزيئات الحمض النووي على شكل تسلسل النيوكليوتيدات. تعتمد الشفرة الوراثية على استخدام أبجدية مكونة من أربعة أحرف فقط - نيوكليوتيدات، تتميز بقواعد نيتروجينية: A، T، G، C.
الخصائص الرئيسية للشفرة الوراثية هي كما يلي:
1. الشفرة الوراثية ثلاثية. الثلاثي (الكودون) عبارة عن سلسلة من ثلاثة نيوكليوتيدات تشفر حمضًا أمينيًا واحدًا. بما أن البروتينات تحتوي على 20 حمضًا أمينيًا، فمن الواضح أنه لا يمكن تشفير كل منها بواسطة نيوكليوتيد واحد (نظرًا لوجود أربعة أنواع فقط من النيوكليوتيدات في الحمض النووي، في هذه الحالة يبقى 16 حمضًا أمينيًا غير مشفر). كما أن اثنين من النيوكليوتيدات لا يكفيان لتشفير الأحماض الأمينية، لأنه في هذه الحالة يمكن تشفير 16 حمضًا أمينيًا فقط. وهذا يعني أن أصغر عدد من النيوكليوتيدات التي تشفر حمضًا أمينيًا واحدًا هو ثلاثة. (في هذه الحالة، عدد ثلاثيات النيوكليوتيدات المحتملة هو 4 3 = 64).
2. إن تكرار (انحلال) الكود هو نتيجة لطبيعته الثلاثية ويعني أنه يمكن تشفير حمض أميني واحد بعدة توائم ثلاثية (نظرًا لوجود 20 حمضًا أمينيًا و64 ثلاثيًا). الاستثناءات هي الميثيونين والتربتوفان، حيث يتم ترميزهما بثلاثية واحدة فقط. بالإضافة إلى ذلك، يؤدي بعض التوائم الثلاثية وظائف محددة. لذلك، في جزيء mRNA، ثلاثة منها UAA، UAG، UGA هي أكواد توقف، أي إشارات توقف توقف تخليق سلسلة البولي ببتيد. الثلاثي المقابل للميثيونين (AUG)، الموجود في بداية سلسلة الحمض النووي، لا يرمز للحمض الأميني، ولكنه يؤدي وظيفة بدء القراءة (المثيرة).
3. إلى جانب التكرار، يتميز الكود بخاصية عدم الغموض، مما يعني أن كل كودون يتوافق مع حمض أميني محدد واحد فقط.
4. الكود على خط واحد، أي. تسلسل النيوكليوتيدات في الجين يتطابق تمامًا مع تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين.
5. أن تكون الشفرة الوراثية غير متداخلة ومتماسكة، أي أنها لا تحتوي على “علامات الترقيم”. وهذا يعني أن عملية القراءة لا تسمح بإمكانية تداخل الأعمدة (ثلاثية)، والبدء عند كودون معين، وتستمر القراءة بشكل مستمر، ثلاثية بعد ثلاثية، حتى إشارات التوقف (أكواد الإنهاء). على سبيل المثال، في mRNA، سيتم قراءة التسلسل التالي من القواعد النيتروجينية AUGGGUGTSUAUAUGUG فقط بواسطة هذه الثلاثة توائم: AUG، GUG، TSUU، AAU، GUG، وليس AUG، UGG، GGU، GUG، وما إلى ذلك أو AUG، GGU، UGC، CUU إلخ. أو بطريقة أخرى (على سبيل المثال، الكودون AUG، علامة الترقيم G، الكودون UGC، علامة الترقيم U، إلخ.).
6. الشفرة الوراثية عالمية، أي أن الجينات النووية لجميع الكائنات الحية تشفر المعلومات حول البروتينات بنفس الطريقة، بغض النظر عن مستوى التنظيم والموقع المنهجي لهذه الكائنات.
في أي خلية أو كائن حي، يتم تحديد جميع السمات التشريحية والمورفولوجية والوظيفية من خلال بنية البروتينات التي تتكون منها. الخاصية الوراثية للجسم هي القدرة على تصنيع بروتينات معينة. توجد الأحماض الأمينية في سلسلة متعددة الببتيد، والتي تعتمد عليها الخصائص البيولوجية.
كل خلية لها تسلسلها الخاص من النيوكليوتيدات في سلسلة متعدد النوكليوتيدات في الحمض النووي. هذا هو الكود الوراثي للحمض النووي. من خلاله يتم تسجيل معلومات حول تركيب بروتينات معينة. توضح هذه المقالة ماهية الشفرة الوراثية وخصائصها ومعلوماتها الوراثية.
قليلا من التاريخ
فكرة احتمال وجود شفرة وراثية صاغها ج. جامو وأ. داون في منتصف القرن العشرين. ووصفوا أن تسلسل النوكليوتيدات المسؤول عن تخليق حمض أميني معين يحتوي على ثلاث وحدات على الأقل. في وقت لاحق، أثبتوا العدد الدقيق للنيوكليوتيدات الثلاثة (هذه وحدة من الشفرة الوراثية)، والتي كانت تسمى الثلاثية أو الكودون. هناك أربعة وستين نيوكليوتيدًا في المجمل، لأن جزيء الحمض الذي يتواجد فيه الحمض النووي الريبي (RNA) يتكون من أربعة بقايا نيوكليوتيدات مختلفة.
ما هو الكود الوراثي
إن طريقة تشفير تسلسل بروتينات الأحماض الأمينية بسبب تسلسل النيوكليوتيدات هي سمة لجميع الخلايا والكائنات الحية. هذا هو الكود الوراثي.
هناك أربعة نيوكليوتيدات في الحمض النووي:
- الأدينين - أ؛
- جوانين - ز؛
- السيتوزين - ج؛
- الثايمين - ت.
يُشار إليها بالحروف اللاتينية الكبيرة أو (في أدب اللغة الروسية) بالحروف الروسية.
يحتوي الحمض النووي الريبوزي أيضًا على أربعة نيوكليوتيدات، لكن أحدها يختلف عن الحمض النووي:
- الأدينين - أ؛
- جوانين - ز؛
- السيتوزين - ج؛
- اليوراسيل - U.
جميع النيوكليوتيدات مرتبة في سلاسل، حيث يحتوي DNA على حلزون مزدوج بينما يحتوي RNA على حلزون واحد.
تتكون البروتينات من عشرين حمضًا أمينيًا، حيث تحدد خصائصها البيولوجية، الموجودة في تسلسل معين.
خصائص الشفرة الوراثية
ثلاثية. وحدة الشفرة الوراثية تتكون من ثلاثة أحرف، وهي ثلاثية. وهذا يعني أن الأحماض الأمينية العشرين الموجودة يتم تشفيرها بواسطة ثلاث نيوكليوتيدات محددة تسمى الكودونات أو الثلاثيات. هناك أربعة وستين مجموعة يمكن تكوينها من أربعة نيوكليوتيدات. هذه الكمية أكثر من كافية لتشفير عشرين حمضًا أمينيًا.
الانحطاط. يتوافق كل حمض أميني مع أكثر من كودون، باستثناء الميثيونين والتربتوفان.
عدم الغموض. كودون واحد لحمض أميني واحد. على سبيل المثال، في جين الشخص السليم الذي يحتوي على معلومات حول الهدف بيتا للهيموجلوبين، يقوم ثلاثي GAG وGAA بتشفير A في كل شخص مصاب بمرض فقر الدم المنجلي، ويتم تغيير نيوكليوتيد واحد.
العلاقة الخطية المتداخلة. يتوافق تسلسل الأحماض الأمينية دائمًا مع تسلسل النيوكليوتيدات التي يحتوي عليها الجين.
إن الشفرة الوراثية متواصلة ومدمجة، مما يعني أنها لا تحتوي على علامات ترقيم. وهذا هو، بدءا من كودون معين، تحدث القراءة المستمرة. على سبيل المثال، ستتم قراءة AUGGGUGTSUAUAUGUG على النحو التالي: AUG، GUG، TSUU، AAU، GUG. ولكن ليس AUG أو UGG وما إلى ذلك أو أي شيء آخر.
براعه. إنه نفس الشيء بالنسبة لجميع الكائنات الأرضية، من البشر إلى الأسماك والفطريات والبكتيريا.
طاولة
لا يتم تضمين جميع الأحماض الأمينية المتوفرة في الجدول المعروض. هيدروكسي برولين، هيدروكسي سيلين، فوسفوسرين، مشتقات اليود من التيروزين، السيستين وبعضها غائبة، لأنها مشتقات من الأحماض الأمينية الأخرى المشفرة بواسطة m-RNA والتي تشكلت بعد تعديل البروتينات نتيجة للترجمة.
ومن المعروف من خصائص الشفرة الوراثية أن كودون واحد قادر على تشفير حمض أميني واحد. الاستثناء هو الكود الوراثي الذي يؤدي وظائف إضافية ويشفر الفالين والميثيونين. إن mRNA، الموجود في بداية الكودون، يربط t-RNA، الذي يحمل فورميل ميثيون. عند الانتهاء من عملية التصنيع، يتم فصله وأخذ بقايا الفورميل معه، ويتحول إلى بقايا ميثيونين. وبالتالي، فإن الكودونات المذكورة أعلاه هي البادئة في تركيب سلسلة البولي ببتيد. إذا لم يكونوا في البداية، فلا يختلفون عن الآخرين.
المعلومات الجينية
ويعني هذا المفهوم برنامجًا للخصائص ينتقل من الأجداد. إنه جزء لا يتجزأ من الوراثة كشفرة وراثية.
يتم تحقيق الشفرة الوراثية أثناء تخليق البروتين:
- الحمض النووي الريبي المرسال؛
- الرنا الريباسي الريباسي.
يتم نقل المعلومات من خلال الاتصال المباشر (DNA-RNA-بروتين) والاتصال العكسي (بروتين متوسط-DNA).
يمكن للكائنات الحية استقباله وتخزينه ونقله واستخدامه بأكبر قدر من الفعالية.
تحدد المعلومات التي تنتقل عن طريق الميراث تطور كائن حي معين. ولكن بسبب التفاعل مع البيئة، فإن رد فعل الأخير مشوه، بسبب حدوث التطور والتنمية. وبهذه الطريقة، يتم إدخال معلومات جديدة إلى الجسم.
أوضح حساب قوانين البيولوجيا الجزيئية واكتشاف الشفرة الوراثية الحاجة إلى الجمع بين علم الوراثة ونظرية داروين، والتي على أساسها ظهرت نظرية التطور الاصطناعية - علم الأحياء غير الكلاسيكي.
إن وراثة داروين وتنوعه وانتقاءه الطبيعي يكملها الانتقاء المحدد وراثيا. ويتحقق التطور على المستوى الجيني من خلال الطفرات العشوائية ووراثة السمات الأكثر قيمة والأكثر تكيفًا مع البيئة.
فك شفرة الإنسان
وفي التسعينات تم إطلاق مشروع الجينوم البشري، ونتيجة لذلك تم اكتشاف أجزاء الجينوم التي تحتوي على 99.99% من الجينات البشرية في الألفين. الأجزاء التي لا تشارك في تخليق البروتين وغير المشفرة تظل مجهولة. ولا يزال دورهم مجهولا حتى الآن.
تم اكتشاف الكروموسوم 1 آخر مرة في عام 2006، وهو الأطول في الجينوم. أكثر من ثلاثمائة وخمسين مرضاً، بما فيها السرطان، تظهر نتيجة الاضطرابات والطفرات فيه.
لا يمكن المبالغة في تقدير دور مثل هذه الدراسات. عندما اكتشفوا ما هو الكود الوراثي، أصبح معروفا وفقا لما يحدث من أنماط التطور، وكيف يتم تشكيل البنية المورفولوجية، والنفسية، والاستعداد لبعض الأمراض، والتمثيل الغذائي وعيوب الأفراد.