Den genetiske kode er et biologisk program. Takket være hende kodes aminosyresekvenserne af proteiner ved hjælp af de tilsvarende nukleotidsekvenser. Denne kodning er triplet. Det vil sige, at en aminosyre svarer til en sekvens af 3 nukleotider af mRNA. En sådan triplet af nukleotider kaldes en codon. Den biologiske tekst skrevet i mRNA læses af ribosomet. Hun gør det konsekvent. Det starter med en startkodon, dvs. initialen, og går derefter videre til andre kodoner. Et forklarende diagram er vist nedenfor.
I skemaet angiver bogstaverne "a" proteinets aminosyrerester. Der er 20 typer af dem. Og der er 64 typer kodoner. Dette viser, at ikke alle kodoner har en aminosyre. Sådanne ubetydelige kodoner udfører en særlig funktion. De er ansvarlige for at markere enderne af proteinkæderne. De kaldes termineringskodoner. Andre kodoner svarer til nogle aminosyrerester.
Således kan det ses, at den betragtede kode er triplet, ikke-overlappende (læsning sker sekventielt codon for codon) og indeholder terminerings- og initieringskodoner.
Hvordan formåede specialisterne at etablere korrespondancen mellem hver aminosyrerest og specifikke kodoner og bestemme, hvilke kodoner der indikerer begyndelsen og slutningen af proteinkædesyntesen? For at gøre dette var det nødvendigt at læse 2 parallelle biologiske tekster - genomet og aminosyren svarende til et specifikt proteingen. Da cellerne kender koden, blev de bedt om at genkende forskellige nukleotidsekvenser.
For at gøre dette tog vi celleekstrakter, der havde evnen til at syntetisere protein i RNA, men som ikke indeholdt enzymer, der var i stand til at spalte RNA. Sådanne ekstrakter kaldes acellulært system.
Ekstrakten blev opnået fra E. coli-bakterier, og derefter blev der tilsat kunstigt RNA, der kun bestod af en uracil. På denne måde blev det cellefrie system stillet spørgsmålet: hvilken aminosyre svarer UUU-kodonen til? Det viste sig, at phenylalanin svarer til det. Så dekryptering af koden blev fundet. Derefter blev den tilsvarende translation foretaget for andre aminosyrer.
Den fuldt dekrypterede genetiske kode er vist nedenfor. I den midterste cirkel er de første nukleotider af kodonerne angivet, i den anden cirkel - den anden og i den tredje - den tredje. På ydersiden er angivet aminosyrerester svarende til kodoner.
Salgsfremmende video:
Billede af den genetiske kode
Afslutningskodoner er betegnet med TEP-symbolet. Hvad er symbolerne for startkodoner? Der findes ikke sådanne specielle kodoner. Under visse betingelser antages denne rolle af kodonerne AUG og GUG. De svarer normalt til methionin og valin.
Figuren viser klart et bestemt mønster: hvilken syre en bestemt codon vil svare til bestemmes af de første 2 nukleotider. Det tredje nukleotid spiller ikke en vigtig rolle. Hovedbelastningen bæres af dubletten i begyndelsen af kodonen. Med andre ord kan vi sige, at koden er næsten dobbelt.
Denne hovedfunktion blev bemærket i den tidligste fase af dens afkodning. Det er naturligvis umuligt at kode alle 20 aminosyrer med dubletter, da antallet af dubletter er 16. Derfor bærer det tredje nukleotid i kodonen en vis semantisk belastning.
Der er dog en universel regel baseret på det faktum, at 4 nukleotider - adenin, cytosin, guanin og uracil i deres struktur kombineres i 2 forskellige klasser. Disse er pyrimidin (U og C) og purin (A og D).
Derfor er kodegenereringsreglen formuleret som følger: Hvis 2 kodoner med 2 identiske første nukleotider, og den tredje tilhører samme klasse (purin eller pyrimidin), koder de for den samme aminosyre.
Figuren viser, at reglen følges nøje. Men der er to undtagelser fra det. AUA-kodonen svarer til isoleucin, ikke methionin. UGA-kodonen signaliserer afslutningen på syntesen, og i teorien burde den have reageret på tryptophan. Dette er de overraskelser, den genetiske kode har. De skal tages i betragtning, og samtidig skal det forstås, at den givne regel er universel.
Vyacheslav Markin