kod genetyczny

Biolog

2022

Wyjaśniamy, czym jest kod genetyczny, jego funkcja, skład, pochodzenie i inne cechy. A także jak doszło do jego odkrycia.

RNA odpowiada za wykorzystanie kodu DNA do syntezy białek.

Jaki jest kod genetyczny?

Kod genetyczny to specyficzna kolejność nukleotydów w sekwencji, która tworzy DNA. Jest to również zbiór reguł, z których ta sekwencja jest tłumaczona przez RNA w sekwencji aminokwasowej, aby skomponować a białko. Innymi słowy, synteza białek zależy od tego kodu.

Wszystkie żyjące istoty Mają kod genetyczny, który organizuje ich DNA i RNA. Pomimo oczywistych różnic między różnymi królestwa życia, zawartość genetyczna okazuje się w dużej mierze podobna, co sugeruje, że całość życie musiało mieć wspólne pochodzenie. Drobne zmiany w kodzie genetycznym mogą dać początek różnym gatunkom.

Sekwencja kodu genetycznego składa się z kombinacji trzech nukleotydów, z których każdy nazywany jest kodonem i odpowiada za syntezę określonego aminokwasu (polipeptydu).

Te nukleotydy pochodzą z czterech różnych typów zasad azotowych: adeniny (A), tyminy (T), guaniny (G) i cytozyny (C) w DNA oraz adeniny (A), uracylu (U), guaniny (G), i cytozyna (C) w RNA.

W ten sposób budowany jest łańcuch do 64 kodonów, z których 61 tworzy sam kod (czyli syntetyzują aminokwasy) i 3 wyznaczają pozycje start i stop w sekwencji.

Zgodnie z kolejnością, którą określa ta struktura genetyczna, komórki Organizm może gromadzić aminokwasy i syntetyzować określone białka, które będą pełnić określone funkcje w organizmie.

Charakterystyka kodu genetycznego

Kod genetyczny ma szereg podstawowych cech, którymi są:

  • Uniwersalność Jak powiedzieliśmy wcześniej, wszystkie żywe organizmy mają wspólny kod genetyczny, od wirus Y bakteria dopóki osoby, rośliny Y Zwierząt. Oznacza to, że określony kodon jest powiązany z tym samym aminokwasem, bez względu na organizm. Znane są 22 różne kody genetyczne, które są wariantami standardowego kodu genetycznego w zaledwie jednym lub dwóch kodonach.
  • Specyficzność Kod jest wysoce specyficzny, co oznacza, że ​​żaden kodon nie koduje więcej niż jednego aminokwasu, bez nakładania się, chociaż w niektórych przypadkach mogą istnieć różne kodony startowe, które umożliwiają syntezę różnych białek z tego samego kodu.
  • Ciągłość. Kod jest ciągły i nie zawiera żadnych przerw, będąc długim łańcuchem kodonów, który jest zawsze transkrybowany w tym samym sensie i kierunku, od kodonu start do kodonu stop.
  • Zwyrodnienie. Kod genetyczny ma redundancje, ale nigdy niejednoznaczności, to znaczy dwa kodony mogą odpowiadać temu samemu aminokwasowi, ale nigdy ten sam kodon dwóm różnym aminokwasom. W związku z tym istnieje więcej różnych kodonów, niż jest to niezbędne do przechowywania Informacja genetyczna.

Odkrycie kodu genetycznego

Nirenberg i Matthaei odkryli, że każdy kodon koduje aminokwas.

Kod genetyczny odkryto w latach 60., po tym jak anglosascy naukowcy Rosalind Franklin (1920-1958), Francis Crick (1916-2004), James Watson i Maurice Wilkins (1916-2004) odkryli Struktura DNA, rozpoczynając badania genetyczne syntezy białek komórkowych.

W 1955 r. naukowcom Severo Ochoa i Marianne Grunberg-Manago udało się wyizolować enzym fosforaza polinukleotydowa. Odkryli, że w obecności dowolnego typu nukleotydów białko to zbudowało mRNA lub przekaźnik składający się z tej samej zasady azotowej, czyli pojedynczego polipeptydu nukleotydowego. To rzuciło światło na możliwe pochodzenie zarówno DNA, jak i RNA.

Rosyjsko-amerykański George Gamow (1904-1968) zaproponował model kodu genetycznego utworzony przez kombinacje znanych dzisiaj zasad azotowych. Jednak Crick, Brenner i ich współpracownicy wykazali, że kodony składają się tylko z trzech zasad azotowych.

Pierwsze dowody na zgodność tego samego kodonu z aminokwasem uzyskano w 1961 roku dzięki Marshallowi Warrenowi Nirenbergowi i Heinrichowi Matthaei.

Stosowanie ich metodyNirenberg i Philip Leder byli w stanie przetłumaczyć 54 z pozostałych kodonów. Następnie Har Gobind Khorana zakończył transkrypcję kodu. Wiele osób zaangażowanych w ten wyścig o złamanie kodu genetycznego otrzymało Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny.

Funkcja kodu genetycznego

W rybosomach sekwencja kodonu jest tłumaczona na sekwencję aminokwasową.

Funkcja kodu genetycznego jest niezbędna w syntezie białek, to znaczy w wytwarzaniu podstawowych związków pierwiastkowych dla istnienia życie tak jak to rozumiemy. Dlatego jest to podstawowy wzorzec fizjologicznej budowy organizmy, zarówno jego tkanek, jak i enzymów, substancji i płynów.

W tym celu kod genetyczny działa jako matryca w DNA, z którego syntetyzowany jest RNA, który jest rodzajem lustrzanego odbicia. Następnie w RNA przemieszcza się do organelli komórkowych odpowiedzialnych za budowę białek (rybosomów).

W rybosomach synteza zaczyna się zgodnie ze wzorem, który przeszedł z DNA do RNA. Każdy gen jest więc powiązany z aminokwasem, budując łańcuch polipeptydów. Tak działa kod genetyczny.

Pochodzenie kodu genetycznego

Pochodzenie kodu genetycznego jest prawdopodobnie największą życiową tajemnicą. Intuicyjnie wydaje się, ponieważ jest to wspólne dla wszystkich znanych żywych istot, że jej pojawienie się na planecie było wcześniejsze niż pojawienie się pierwszej żywej istoty, to znaczy prymitywnej komórki, która dała początek wszystkim królestwa życia.

Początkowo jest prawdopodobne, że był znacznie mniej obszerny i zawierał tylko informacje potrzebne do zakodowania kilku aminokwasów, ale jego złożoność rosła wraz z powstawaniem i ewolucją życia.

!-- GDPR -->