Каков учебный язык ДНК?

Каэтес

Каков учебный язык ДНК?

ДНК несет большую часть генетических инструкций, используемых при развитии, функционировании и размножении всех известных живых организмов и многих вирусов (Википедия).

Уже известно, как последовательности ATCG создают эти инструкции? Или, что то же самое, каков учебный язык ДНК? Меня интересует этот вопрос, чтобы узнать, понимаем ли мы уже, как последовательности ATCG могут создавать, например, человеческий эпидермис с избытком определенного минерала или изменять форму клетки на более фундаментальные геометрические (треугольники, прямоугольники, ромбы и т. д.).

Пожалуйста, простите меня за этот глупый вопрос: я не биолог.

Ро Сив

Я думаю, что общая догма заключается в том, что ДНК транскрибируется в РНК, которая транслируется в белки. Белки выполняют различные функции, такие как помощь в создании и разрушении клеток, обеспечение структуры, отправка сигналов в организм и так далее. ДНК принадлежит ATCG.

СКМ

Это сложнее, чем кажется. Развития/Системы/Структурные/И т.д. Биология — это быстро развивающаяся область, в которой многие вопросы остаются без ответа. Ответ на этот вопрос, вероятно, чрезвычайно междисциплинарный и сложный.

АлисаД

Есть несколько вопросов, сложенных в один вопрос. Каждый отдельный вид в порядке. Подумайте о том, чтобы разделить их.

Реми.б

Этот язык называется генетическим кодом . Но прежде чем говорить об этом конкретном коде, важно поговорить о том, как этот код читается. Обратите внимание, что приведенный ниже ответ является упрощением реальности.

Механизм считывания кода

Чтобы упростить задачу (на самом деле все немного сложнее), ДНК «форматируется» в РНК, которая затем «форматируется» в белки. При «форматировании» мы не теряем прежний формат, а лишь копируем информацию в новый формат. Форматирование ДНК в РНК называется транскрипцией , а преобразование РНК в белки называется трансляцией .

Белки являются активными единицами, влияющими на активность клеток. Активность белков зависит от их последовательности. Как следствие, язык/код, который мы должны понимать, — это отношения между ДНК и белками.

Системы счисления ДНК

ДНК, как вы сказали, записана в четвертичной системе (= числовая система по основанию 4) . Четыре буквы называются A, T, C и G, что означает аденин, тимин, цитозин и гуанин ( 4 нуклеотида ).

Системы счисления белков

Белки, с другой стороны, кодируются в системе с основанием 21 ( 21 аминокислота ).

Избыточность

Потому что 4 2 знак равно 16 < 21 , нам нужно использовать (как минимум) 3 буквы в ДНК, чтобы закодировать 1 аминокислоту. Потому что 4 3 знак равно 64 > 21 , у нас обязательно есть несколько кодов из 3-х нуклеотидов, совпадающих с одной и той же аминокислотой. Мы говорим об избыточности . В информатике байт — это последовательность из 8 бит. В биологии кодон представляет собой последовательность из 3 нуклеотидов.

Код

Ниже приведен код:

введите описание изображения здесь

, где Phe, Leu, Ser, и т.д... являются аббревиатурой определенных аминокислот. Pheнапример, фенилалланин .

Как видно из приведенной выше таблицы, большая часть избыточности вызвана изменениями в третьей букве кодона. Подробнее о том, почему это так, в этом посте .

Есть 4 специальных кодона.

  • AUG: Является стартовым кодоном. Это указание того, с чего следует начать перевод.
  • UAG, UAAи UGAявляются стоп - кодонами. Они указывают, где перевод должен остановиться.

Возможные путаницы

Центральная догма молекулярной биологии

Однонаправленная связь между ДНК, РНК и белками была названа центральной догмой молекулярной биологии . Конечно, в науке нет места догме, и этот термин используется очень неправильно. Довольно интересно, что центральная догма молекулярной биологии частично неверна, потому что эта связь между ДНК, РНК и белками не обязательно является однонаправленной. Обратная транскриптаза представляет собой фермент, преобразующий ДНК из РНК.

Генетический код

Если вы погуглите «генетический код», большинство результатов будут отображать букву Uвместо буквы T. Причина в том, что код часто представляет связь между РНК и ДНК, и единственная разница в коде между РНК и ДНК заключается в том, что T(тимин) заменен на U(урацил).

мРНК против РНК

Не все РНК предназначены для трансляции в белки. Только мРНК (m означает «мессенджер»). Например, сам процесс трансляции катализируется РНК (называемой рРНК, где «r» означает «рибосомальная»).

Обратите также внимание, что ДНК сначала транскрибируется в пре-мРНК, которая затем модифицируется в мРНК перед трансляцией.

Вся ли ДНК транскрибируется?

Нет. У эукариот (к которым относятся почти все живые существа, о которых вы только можете подумать, за исключением бактерий и вирусов) большая часть ДНК не транскрибируется. Остальное используется в целях регулирования или может не использоваться вообще. Области (называемые локусами/локусами ) транскрибируемой ДНК называются генами .

Декстер

Хороший ответ! +1. Возможно, вы захотите добавить немного о биологии развития, модели французского флага и т. Д., Чтобы коснуться вопроса ОП о форме и геометрии клеток.

МэттиБи

Не говоря уже об эпигенетике.

Дэйвид

Генетический код — это хеш-таблица, а не язык.

Реми.б

@ Дэвид Конечно .... Словарь - это тоже хэш-таблица. Обратите внимание, что я использовал термин «язык» в неформальном смысле и в основном потому, что OP использовал тот же термин.

Дэйвид

Слишком много плохих вопросов получают плохие ответы, потому что респонденты не оспаривают ложные предположения в вопросах. Словаря недостаточно для определения языка; ему тоже нужна грамматика.

Субарнс2

Функции ДНК и белков определяются их формой, и хотя их форма в основном определяется их последовательностью, не существует вычислительного способа спроектировать белки с нуля, чтобы они делали то, что мы хотим. Моделирование слишком сложное.