A genetikai kód biológiai program. Neki köszönhetően a fehérjék aminosavszekvenciáit a megfelelő nukleotidszekvenciák segítségével kódolják. Ez a kódolás hármas. Vagyis egy aminosav megfelel az mRNS 3 nukleotidjának szekvenciájának. Az ilyen nukleotid-tripletet kodonnak nevezzük. Az mRNS-ben írt biológiai szöveget a riboszóma olvassa fel. Következetesen csinálja. Kezdődik egy iniciációs kodonnal, vagyis az iniciállal, majd továbbhalad a többi kodonra. Az alábbiakban egy magyarázó diagram látható.
A sémában az "a" betűk a fehérje aminosavmaradékát jelölik. 20féle van belőlük. A kodonoknak 64 típusa van, ami azt mutatja, hogy nem minden kodonban van aminosav. Az ilyen jelentéktelen kodonok különleges funkciót töltenek be. Ők felelősek a proteinláncok végeinek megjelöléséért. Végződési kodonoknak nevezzük őket. Más kodonok megfelelnek néhány aminosavmaradéknak.
Így látható, hogy a figyelembe vett kód triplett, nem átfedő (az olvasás szekvenciálisan történik, kodon kodononként), és tartalmaz terminációs és iniciációs kodonokat.
Hogyan sikerült a szakembereknek megállapítaniuk az egyes aminosavmaradványoknak a specifikus kodonoknak való megfelelését, és meghatározni, hogy mely kodonok jelzik a fehérje lánc szintézisének kezdetét és végét? Ehhez 2 párhuzamos biológiai szöveget kellett elolvasni - a genomot és egy adott fehérjegénnek megfelelő aminosavat. Mivel a sejtek ismerik a kódot, felkérték őket a különböző nukleotidszekvenciák felismerésére.
Ehhez olyan sejtkivonatokat vettünk, amelyek képesek fehérjét RNS-be szintetizálni, de nem tartalmaznak RNS-t hasítani képes enzimeket. Az ilyen kivonatokat acelluláris rendszernek nevezzük.
Az extraktumot az E. coli baktériumból nyertük, majd mesterséges, csak uracilokból álló RNS-t adtunk hozzá. Ilyen módon a sejtmentes rendszernek feltették a kérdést: milyen aminosavnak felel meg az UUU kodon? Kiderült, hogy a fenilalanin megfelel annak. Megtalálták a kód visszafejtését. Ezután elkészítettük a megfelelő fordítást más aminosavakra.
A teljesen megfejtett genetikai kód az alábbiakban látható. A központi körben a kodonok első nukleotidjai vannak feltüntetve, a második körben - a második, a harmadikban - a harmadik. Kívülről a kodonoknak megfelelő aminosavmaradékok vannak feltüntetve.
Promóciós videó:
A genetikai kód képe
A befejező kodonokat TEP szimbólum jelöli. Melyek az iniciációs kodonok szimbólumai? Nincsenek ilyen speciális kodonok. Ezt a szerepet bizonyos körülmények között az AUG és a GUG kodonok vállalják. Általában megfelelnek a metioninnak és a valinnak.
Egy bizonyos mintázat könnyen látható az ábrán: egy adott kodon mely savnak felel meg, azt az első 2 nukleotid határozza meg. A harmadik nukleotid nem játszik fontos szerepet. A fő terhelést a kodon elején elhelyezkedő dublett viseli. Más szavakkal elmondhatjuk, hogy a kód kvázi dublett.
Ezt a fő jellemzőt a dekódolás legkorábbi szakaszában vették észre. Természetesen lehetetlen mind a 20 aminosavat dublettekkel kódolni, mivel a dublettek száma 16. Ezért a kodon harmadik nukleotidja bizonyos szemantikai terhelést hordoz.
Van azonban egy univerzális szabály, amely azon a tényen alapul, hogy szerkezetükben 4 nukleotid - az adenin, a citozin, a guanin és az uracil 2 különböző osztályba van kapcsolva. Ezek a pirimidin (U és C) és a purin (A és D).
Ezért a kóddegenerációs szabály a következőképpen fogalmazódik meg: ha 2 kodon 2 azonos első nukleotiddal és a harmadik ugyanahhoz az osztályhoz tartozik (purin vagy pirimidin), akkor ugyanazt az aminosavat kódolják.
Az ábra azt mutatja, hogy a szabályt szigorúan betartják. De van 2 kivétel. Az AUA kodon az izoleucinnak felel meg, nem a metioninnak. Az UGA kodon jelzi a szintézis végét, és elméletileg válaszolnia kellett volna a triptofánra. Ezek a genetikai kód meglepetései. Figyelembe kell venni őket, és egyúttal meg kell érteni, hogy az adott szabály egyetemes.
Vjacseszlav Markin