Hvad er den genetiske kode, og hvordan fungerer den?

Uanset hvor meget morfologisk mangfoldighed vi levende væsener præsenterer, er vi alle sammen under den samme paraply: vores grundlæggende funktionelle enhed er cellen. Hvis et levende væsen har en celle, som hele dens morfologiske struktur er baseret på, er den kendt som encellet (tilfældet med protozoer eller bakterier), mens de af os med flere (fra et par hundrede til hundreder af milliarder) er flercellede væsener.

Således starter enhver organisme fra cellen, og derfor betragtes nogle molekylære enheder som vira ikke strengt "levende" fra et biologisk synspunkt. Til gengæld har undersøgelser karakteriseret, at hver celle indeholder hele 42 millioner proteinmolekyler. Derfor er det ikke overraskende, at 50% af vægten af ​​tørt levende væv anslås at være sammensat udelukkende af proteiner.

Hvorfor leverer vi alle disse tilsyneladende ikke-relaterede data? I dag kommer vi til at opklare livets hemmelighed: den genetiske kode. Så mystisk som det kan være ved første øjekast, forsikrer vi dig om, at du vil forstå dette koncept med det samme. Sagen handler om celler, proteiner og DNA. Bliv for at finde ud af det.

• Relateret artikel: "Forskelle mellem DNA og RNA"

Hvad er den genetiske kode?

Lad os starte klart og kortfattet: den genetiske kode er intet andet end sæt af instruktioner, der fortæller cellen, hvordan man laver et specifikt protein. Vi har allerede sagt i tidligere linjer, at proteiner er den væsentlige strukturelle enhed af væv levende, hvorfor vi ikke står over for et anekdotisk spørgsmål: uden proteiner er der intet liv enkel.

Kendetegnene ved den genetiske kode blev etableret i 1961 af Francis Crick, Sydney Brenner og andre samarbejdende molekylærbiologer. Dette udtryk er baseret på en række lokaler, men først skal vi afklare visse vilkår for at forstå dem. Gå efter det:

• DNA: nukleinsyre, der indeholder de genetiske instruktioner, der anvendes til udvikling og funktion af alle eksisterende levende organismer.
• RNA: nukleinsyre, der udfører forskellige funktioner, herunder styring af de mellemliggende stadier af proteinsyntese.
• Nukleotider: de organiske molekyler, der sammen giver anledning til DNA- og RNA-kæder hos levende væsener.
• Codon eller triplet: hver 3 aminosyrer, der danner RNA, danner en codon, det vil sige en triplet af genetisk information.
• Aminosyre: organiske molekyler, der i en bestemt rækkefølge giver proteiner. 20 aminosyrer er kodet i den genetiske kode.

Grundlaget for den genetiske kode

Når vi først er klar over disse meget grundlæggende udtryk, er det tid for os at udforske de vigtigste træk ved den genetiske kode, der er oprettet af Crick og hans kolleger. Disse er følgende:

• Koden er organiseret i tripletter eller codons: hver tredje nukleotid (codon eller triplet) koder for en aminosyre.
• Den genetiske kode er degenereret: der er flere tripletter eller kodoner, end der er aminosyrer. Dette betyder, at en aminosyre normalt kodes af mere end en triplet.
• Den genetiske kode overlapper ikke: et nukleotid tilhører kun en enkelt triplet. Det vil sige, at et specifikt nukleotid ikke er i to kodoner på samme tid.
• Læsningen er "uden kommaer": vi ønsker ikke at pådrage mig for kompliceret terminologi, så vi vil sige, at der ikke er "mellemrum" mellem kodonerne.
• Den nukleare genetiske kode er universel: den samme triplet i forskellige arter koder for den samme aminosyre.

Afvikling af den genetiske kode

Vi har allerede de terminologiske baser og de teoretiske søjler. Nu er det tid til at omsætte dem i praksis. Først og fremmest vil vi fortælle dig det Hvert nukleotid modtager et navn baseret på et bogstav, der er betinget af den nitrogenholdige base, som det præsenterer. De nitrogenholdige baser er følgende: adenin (A), cytosin (C), guanin (G), thymin (T) og uracil (U). Adenin, cytosin og guanin er universelle, mens thymin er unikt for DNA og uracil er unikt for RNA. Hvis du ser dette, hvad tror du det betyder?:

CCT

CCU

Det er tid til at gendanne de ovenfor beskrevne vilkår. CCT er en del af en DNA-kæde, det vil sige 3 forskellige nukleotider: en med cytosinbasen, en anden med cytosinbasen og en anden med thyminbasen. I det andet tilfælde med fede bogstaver er vi foran et kodon, da det er den "taduciderede" DNA-genetiske information (derfor er der en uracil, hvor der tidligere var en thymin) i en RNA-kæde.

Således kan vi bekræfte det CCU er et kodon, der koder for aminosyren prolin. Som vi har sagt før, er den genetiske kode degenereret. Således kodes aminosyren prolin også af andre kodoner med forskellige nukleotider: CCC, CCA, CCG. Så aminosyren prolin kodes af i alt 4 kodoner eller tripletter.

Det skal bemærkes, at det ikke er, at de 4 kodoner er nødvendige for at kode for aminosyren, men at nogen af ​​dem er gyldige. Generelt, essentielle aminosyrer er kodet af 2,3,4 eller 6 forskellige kodoner undtagen methionin og tryptophan der kun reagerer på en hver.

• Du kan være interesseret i: "Tryptophan: egenskaber og funktioner for denne aminosyre"

Hvorfor så meget kompleksitet?

Lad os lave beregninger. Hvis hvert kodon kun blev kodet af et nukleotid, kunne der kun dannes 4 forskellige aminosyrer. Dette ville gøre proteinsyntese til en umulig proces, da generelt hvert protein består af ca. 100-300 aminosyrer. Der er kun 20 aminosyrer inkluderet i den genetiske kode, men disse kan arrangeres på forskellige måder langs "samlebåndet" for at give anledning til de forskellige proteiner, der er til stede i vores væv.

På den anden side, hvis hver kodon bestod af to nukleotider, ville det samlede antal mulige "dipleter" være 16. Vi er stadig langt fra målet. Hvis hver kodon nu bestod af tre nukleotider (som det er tilfældet), ville antallet af mulige permutationer stige til 64. Under hensyntagen til, at der er 20 essentielle aminosyrer, med 64 kodoner er det muligt at kode hver af dem og på toppen tilbyde forskellige variationer i hvert tilfælde.

Et anvendt look

Vi er ved at løbe tør for plads, men det er virkelig komplekst at koncentrere så meget information i et par linjer. Følg os i følgende diagram, fordi vi lover dig, at det er meget nemmere at lukke alt dette terminologiske konglomerat:

CCT (DNA) → CCU (RNA) → prolin (ribosom)

Dette lille diagram udtrykker følgende: cellulært DNA indeholder de 3 nukleotider CCT, men det kan ikke "udtrykke" den genetiske information, da det er isoleret fra det cellulære maskineri i sin kerne. Derfor er RNA-polymeraseenzymet ansvarlig for TRANSCRIBING (en proces kendt som transkription) af DNA-nukleotiderne til RNA-nukleotider, som vil danne messenger-RNA'et.

Nu har vi CCU-kodonen i messenger-RNA'et, som bevæger sig ud af kernen gennem dens porer til cytosolen, hvor ribosomerne er placeret. Sammenfattende kan vi sige det messenger RNA giver denne information til ribosomet, som "forstår", at aminosyren prolin skal tilsættes til den aminosyresekvens, der allerede er bygget for at give anledning til et specifikt protein.

Som vi har sagt før, består et protein af ca. 100-300 aminosyrer. Således vil ethvert protein dannet i størrelsesordenen 300 aminosyrer blive kodet af i alt 900 tripletter (300x3) eller, hvis du foretrækker det, med 2.700 nukleotider (300x3x3). Forestil dig nu hvert af bogstaverne i hver af de 2.700 nukleotider, ligesom: AAAUCCCCGGUGAUUUAUAAGG (...) Det er dette arrangement, denne konglomerering af breve, som virkelig er genetisk kode. Lettere end det syntes i starten, ikke?

Genoptag

Hvis du spørger en biolog interesseret i molekylærbiologi om den genetiske kode, vil du helt sikkert have en samtale i cirka 4-5 timer. Det er virkelig fascinerende at vide, at livets hemmelighed, uvirkelig som den ser ud, er indeholdt i en bestemt række af "bogstaver".

Så det, genomet på ethvert levende væsen kan kortlægges med disse 4 bogstaver. I henhold til det menneskelige genom-projekt består for eksempel al genetisk information af vores art af 3.000 millioner basepar (nukleotider), som findes på de 23 par kromosomer i kernen af ​​alle vores celler. Selvfølgelig, uanset hvor forskellige levende væsener er, har vi alle et fælles “sprog”.

Bibliografiske referencer:

• Hvad er den genetiske kode? genotipia.com. Gendannet fra: https://genotipia.com/codigo-genetico/
• Asimov, I. og de la Fuente, A. M. (1982). Den genetiske kode (nr. Sirsi) i9789688561034). Plaza & Janés.
• Genetisk kode, National Human Genome Research Institute. Gendannet fra: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
• Genetisk kode: egenskaber og dechiffrering, Complutense University of Madrid (UCM). Gendannet fra: https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-56185/08-C%C3%B3digo%20Gen%C3%A9tico-caracter%C3%ADsticas%20y%20desciframiento.pdf
• Den genetiske kode, Khanacademy.org. Gendannet fra: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a/the-genetic-code-discovery-and-properties
• Det er officielt: der er 42 millioner proteinmolekyler i hver celle, europapress.com. Gendannet fra: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleculas-proteina-cada-celula-20180117181506.html
• Lee, T. F. (1994). Human Genome Project: bryde den genetiske kode for liv (nr. Sirsi) i9788474325072).