कोडन में व्यक्त आनुवंशिक कोड, ग्रह पर सभी जीवित जीवों में निहित प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी को कूटबद्ध करने के लिए एक प्रणाली है। इसके डिकोडिंग में एक दशक लग गया, लेकिन यह तथ्य कि यह मौजूद है, विज्ञान लगभग एक सदी तक समझ गया। सार्वभौमिकता, विशिष्टता, एकदिशीयता, और विशेष रूप से आनुवंशिक कोड की विकृति का जैविक महत्व बहुत अधिक है।
खोज इतिहास
जीव विज्ञान में आनुवंशिक जानकारी को कूटबद्ध करने की समस्या हमेशा प्रमुख रही है। विज्ञान आनुवंशिक कोड की मैट्रिक्स संरचना की ओर धीरे-धीरे आगे बढ़ा। 1953 में जे. वाटसन और एफ. क्रिक द्वारा डीएनए की दोहरी पेचदार संरचना की खोज के बाद से, कोड की संरचना को जानने का चरण शुरू हुआ, जिसने प्रकृति की महानता में विश्वास को प्रेरित किया। प्रोटीन की रैखिक संरचना और डीएनए की समान संरचना में दो ग्रंथों के पत्राचार के रूप में एक आनुवंशिक कोड की उपस्थिति निहित है, लेकिन विभिन्न अक्षरों का उपयोग करके लिखा गया है। और अगरप्रोटीन की वर्णमाला ज्ञात थी, तब डीएनए के संकेत जीव विज्ञानियों, भौतिकविदों और गणितज्ञों के लिए अध्ययन का विषय बन गए।
इस पहेली को सुलझाने के सभी चरणों का वर्णन करने का कोई मतलब नहीं है। एक प्रत्यक्ष प्रयोग, जिसने साबित किया और पुष्टि की कि डीएनए कोडन और प्रोटीन अमीनो एसिड के बीच एक स्पष्ट और सुसंगत पत्राचार है, 1964 में सी। जानोवस्की और एस। ब्रेनर द्वारा किया गया था। और फिर - कोशिका मुक्त संरचनाओं में प्रोटीन संश्लेषण की तकनीकों का उपयोग करके इन विट्रो (इन विट्रो) में आनुवंशिक कोड को समझने की अवधि।
कोल्ड स्प्रिंग हार्बर (यूएसए) में जीवविज्ञानियों के एक संगोष्ठी में 1966 में पूरी तरह से समझ में आने वाले ई. कोलाई कोड को सार्वजनिक किया गया था। तब आनुवंशिक कोड की अतिरेक (अपक्षय) की खोज की गई थी। इसका क्या मतलब है बहुत सरलता से समझाया गया था।
डिकोडिंग जारी है
वंशानुगत कोड के डिकोडिंग पर डेटा प्राप्त करना पिछली शताब्दी की सबसे महत्वपूर्ण घटनाओं में से एक बन गया है। आज, विज्ञान आणविक एन्कोडिंग और इसकी प्रणालीगत विशेषताओं और संकेतों की अधिकता के तंत्र का गहराई से अध्ययन करना जारी रखता है, जो आनुवंशिक कोड के पतन की संपत्ति को व्यक्त करता है। अध्ययन की एक अलग शाखा वंशानुगत सामग्री के लिए कोडिंग प्रणाली का उद्भव और विकास है। पॉलीन्यूक्लियोटाइड्स (डीएनए) और पॉलीपेप्टाइड्स (प्रोटीन) के बीच संबंध के साक्ष्य ने आणविक जीव विज्ञान के विकास को गति दी। और वह, बदले में, जैव प्रौद्योगिकी, जैव अभियांत्रिकी, चयन और फसल उत्पादन में खोज।
हठधर्मिता और नियम
आणविक जीव विज्ञान की मुख्य हठधर्मिता - सूचना को डीएनए से सूचना में स्थानांतरित किया जाता हैआरएनए, और फिर उससे प्रोटीन तक। विपरीत दिशा में, आरएनए से डीएनए और आरएनए से दूसरे आरएनए में संचरण संभव है।
लेकिन मैट्रिक्स या आधार हमेशा डीएनए होता है। और सूचना के प्रसारण की अन्य सभी मूलभूत विशेषताएं संचरण की इस मैट्रिक्स प्रकृति का प्रतिबिंब हैं। अर्थात्, अन्य अणुओं के मैट्रिक्स पर संश्लेषण द्वारा स्थानांतरण, जो वंशानुगत जानकारी के प्रजनन की संरचना बन जाएगा।
जेनेटिक कोड
न्यूक्लियोटाइड के पूरक कोडन (ट्रिपलेट्स) का उपयोग करके प्रोटीन अणुओं की संरचना का रैखिक कोडिंग किया जाता है, जिनमें से केवल 4 (एडेन, गुआनिन, साइटोसिन, थाइमिन (यूरैसिल)) होते हैं, जो अनायास ही बनते हैं। न्यूक्लियोटाइड की एक और श्रृंखला की। न्यूक्लियोटाइड्स की समान संख्या और रासायनिक संपूरकता ऐसे संश्लेषण के लिए मुख्य शर्त है। लेकिन एक प्रोटीन अणु के निर्माण के दौरान, मोनोमर्स की मात्रा और गुणवत्ता के बीच कोई पत्राचार नहीं होता है (डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स प्रोटीन अमीनो एसिड होते हैं)। यह प्राकृतिक वंशानुगत कोड है - न्यूक्लियोटाइड्स (कोडन) के अनुक्रम में एक प्रोटीन में अमीनो एसिड के अनुक्रम को रिकॉर्ड करने की एक प्रणाली।
जेनेटिक कोड में कई गुण होते हैं:
- तीन गुना।
- अद्वितीय।
- अभिविन्यास।
- गैर अतिव्यापी।
- आनुवंशिक कोड का अतिरेक (अपमानजनक)।
- बहुमुखी प्रतिभा।
जैविक महत्व पर ध्यान केंद्रित करते हुए एक संक्षिप्त विवरण दें।
तिहरापन, निरंतरता और स्टॉपलाइट
61 अमीनो एसिड में से प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड के एक सिमेंटिक ट्रिपलेट (ट्रिपल) से मेल खाता है। तीन त्रिक अमीनो एसिड के बारे में जानकारी नहीं रखते हैं और स्टॉप कोडन हैं। श्रृंखला में प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड एक ट्रिपल का हिस्सा है, और अपने आप में मौजूद नहीं है। अंत में और एक प्रोटीन के लिए जिम्मेदार न्यूक्लियोटाइड्स की श्रृंखला की शुरुआत में स्टॉप कोडन होते हैं। वे अनुवाद (प्रोटीन अणु का संश्लेषण) शुरू या बंद करते हैं।
विशिष्ट, गैर-अतिव्यापी और यूनिडायरेक्शनल
प्रत्येक कोडन (ट्रिपलेट) केवल एक अमीनो एसिड के लिए कोड करता है। प्रत्येक त्रिक पड़ोसी एक से स्वतंत्र है और ओवरलैप नहीं करता है। श्रृंखला में केवल एक त्रिक में एक न्यूक्लियोटाइड शामिल किया जा सकता है। प्रोटीन संश्लेषण हमेशा एक ही दिशा में जाता है, जो स्टॉप कोडन द्वारा नियंत्रित होता है।
आनुवंशिक कोड की अतिरेक
न्यूक्लियोटाइड्स का प्रत्येक ट्रिपल एक एमिनो एसिड को एनकोड करता है। कुल 64 न्यूक्लियोटाइड हैं, जिनमें से 61 अमीनो एसिड (सेंस कोडन) को एनकोड करते हैं, और तीन अर्थहीन हैं, यानी वे एक एमिनो एसिड (स्टॉप कोडन) को एनकोड नहीं करते हैं। आनुवंशिक कोड की अतिरेक (अध: पतन) इस तथ्य में निहित है कि प्रत्येक ट्रिपल प्रतिस्थापन में बनाया जा सकता है - कट्टरपंथी (अमीनो एसिड प्रतिस्थापन के लिए नेतृत्व) और रूढ़िवादी (एमिनो एसिड वर्ग को न बदलें)। यह गणना करना आसान है कि यदि एक ट्रिपलेट (स्थिति 1, 2 और 3) में 9 प्रतिस्थापन किए जा सकते हैं, तो प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड को 4 - 1=3 अन्य विकल्पों से बदला जा सकता है, तो संभावित न्यूक्लियोटाइड प्रतिस्थापन विकल्पों की कुल संख्या 61 होगी x 9=549.
आनुवंशिक कोड की विकृति इस तथ्य में प्रकट होती है कि 549 प्रकार. की तुलना में बहुत अधिक हैं21 अमीनो एसिड के बारे में जानकारी को सांकेतिक शब्दों में बदलना आवश्यक है। इसी समय, 549 प्रकारों में से, 23 प्रतिस्थापन स्टॉप कोडन के निर्माण की ओर ले जाएंगे, 134 + 230 प्रतिस्थापन रूढ़िवादी हैं, और 162 प्रतिस्थापन कट्टरपंथी हैं।
अपमान और बहिष्करण का नियम
यदि दो कोडन में दो समान पहले न्यूक्लियोटाइड होते हैं, और बाकी एक ही वर्ग (प्यूरिन या पाइरीमिडीन) के न्यूक्लियोटाइड होते हैं, तो वे एक ही अमीनो एसिड के बारे में जानकारी रखते हैं। यह आनुवंशिक कोड के पतन या अतिरेक का नियम है। दो अपवाद - एयूए और यूजीए - पहला मेथियोनीन को एन्कोड करता है, हालांकि यह आइसोल्यूसीन होना चाहिए, और दूसरा स्टॉप कोडन है, हालांकि इसे ट्रिप्टोफैन को एन्कोड करना चाहिए।
अपमानजनकता और सार्वभौमिकता का अर्थ
आनुवंशिक कोड के इन दो गुणों का सबसे बड़ा जैविक महत्व है। ऊपर सूचीबद्ध सभी गुण हमारे ग्रह पर रहने वाले जीवों के सभी रूपों की वंशानुगत जानकारी की विशेषता हैं।
आनुवंशिक कोड की विकृति का एक अनुकूली मूल्य होता है, जैसे एक अमीनो एसिड के कोड का कई दोहराव। इसके अलावा, इसका मतलब कोडन में तीसरे न्यूक्लियोटाइड के महत्व (अपक्षय) में कमी है। यह विकल्प डीएनए में पारस्परिक क्षति को कम करता है, जिससे प्रोटीन संरचना में घोर उल्लंघन होगा। यह ग्रह के जीवों का रक्षा तंत्र है।
