Genetický kód je biologický program. Vďaka nej sú aminokyselinové sekvencie proteínov kódované pomocou zodpovedajúcich nukleotidových sekvencií. Toto kódovanie je triplet. To znamená, že jedna aminokyselina zodpovedá sekvencii 3 nukleotidov mRNA. Takýto triplet nukleotidov sa nazýva kodón. Biologický text napísaný v mRNA číta ribozóm. Robí to dôsledne. Začína sa to iniciačným kodónom, to znamená počiatočným, a potom sa prechádza k ďalším kodónom. Vysvetľujúci diagram je uvedený nižšie.
V schéme písmená „a“označujú aminokyselinové zvyšky proteínu. Existuje ich 20 druhov. Existuje 64 druhov kodónov. To ukazuje, že nie každý kodón má aminokyselinu. Takéto nevýznamné kodóny vykonávajú zvláštnu funkciu. Sú zodpovedné za značenie koncov proteínových reťazcov. Volajú sa terminačné kodóny. Ostatné kodóny zodpovedajú niektorým aminokyselinovým zvyškom.
Je teda zrejmé, že uvažovaný kód je tripletový, neprekrývajúci sa (čítanie prebieha postupne po kodónoch) a obsahuje terminačné a iniciačné kodóny.
Ako sa odborníkom podarilo zistiť zhodu každého aminokyselinového zvyšku s konkrétnymi kodónmi a určiť, ktoré kodóny označujú začiatok a koniec syntézy proteínového reťazca? K tomu bolo potrebné prečítať 2 paralelné biologické texty - genóm a aminokyselinu zodpovedajúcu konkrétnemu proteínovému génu. Pretože bunky kód poznajú, boli požiadaní, aby rozpoznali rôzne nukleotidové sekvencie.
Aby sme to dosiahli, vzali sme bunkové extrakty, ktoré mali schopnosť syntetizovať proteín na RNA, ale neobsahovali enzýmy schopné štiepiť RNA. Takéto extrakty sa nazývajú acelulárny systém.
Extrakt sa získal z baktérií E. coli a potom sa k nemu pridala umelá RNA pozostávajúca iba z jedného uracilu. Týmto spôsobom dostal bezbunkový systém otázku: akej aminokyseline zodpovedá kodón UUU? Ukázalo sa, že fenylalanín mu zodpovedá. Takže sa našlo dešifrovanie kódu. Potom sa uskutočnil zodpovedajúci preklad pre ďalšie aminokyseliny.
Úplne dešifrovaný genetický kód je uvedený nižšie. V centrálnom kruhu sú uvedené prvé nukleotidy kodónov, v druhom kruhu - druhom a v treťom - treťom. Na vonkajšej strane sú uvedené aminokyselinové zvyšky zodpovedajúce kodónom.
Propagačné video:
Obrázok genetického kódu
Koncové kodóny sú označené symbolom TEP. Aké sú symboly pre iniciačné kodóny? Neexistujú také zvláštne kodóny. Túto úlohu za určitých podmienok preberajú kodóny AUG a GUG. Zvyčajne zodpovedajú metionínu a valínu.
Obrázok jasne ukazuje určitý obrazec: ktorej kyseline bude konkrétny kodón zodpovedať, je určená prvými 2 nukleotidmi. Tretí nukleotid nehrá dôležitú úlohu. Hlavné zaťaženie nesie dublet umiestnený na začiatku kodónu. Inými slovami, môžeme povedať, že kód je kvázi-dublet.
Táto hlavná vlastnosť bola zaznamenaná v najskoršej fáze jej dekódovania. Prirodzene je nemožné kódovať všetkých 20 aminokyselín dubletmi, pretože počet dubletov je 16. Preto tretí nukleotid v kodóne nesie určitú sémantickú záťaž.
Existuje však univerzálne pravidlo založené na skutočnosti, že 4 nukleotidy - adenín, cytozín, guanín a uracil vo svojej štruktúre sú kombinované do 2 rôznych tried. Sú to pyrimidín (U a C) a purín (A a D).
Preto je pravidlo degenerácie kódu formulované takto: ak 2 kodóny s 2 identickými prvými nukleotidmi a tretí patria do rovnakej triedy (purín alebo pyrimidín), potom kódujú rovnakú aminokyselinu.
Obrázok ukazuje, že pravidlo je prísne dodržiavané. Ale sú z toho 2 výnimky. Kodón AUA zodpovedá izoleucínu, nie metionínu. UGA kodón signalizuje koniec syntézy a teoreticky mal reagovať na tryptofán. Toto sú prekvapenia, ktoré má genetický kód. Je potrebné ich brať do úvahy a zároveň treba chápať, že dané pravidlo je univerzálne.
Vyacheslav Markin