Mikä on geneettinen koodi ja miten se toimii?

Riippumatta siitä, kuinka paljon morfologista monimuotoisuutta me elävät olennot läsnä olemme, olemme kaikki yhdentyneet saman sateenvarjon alla: toiminnallinen perusyksikkömme on solu. Jos elävällä olennolla on solu, johon sen koko morfologinen rakenne perustuu, se tunnetaan yksisoluisena (tapaus alkueläimet tai bakteerit), kun taas useat (muutamasta sadasta miljardiin) ovat monisoluisia olentoja.

Siten jokainen organismi lähtee solusta, ja siksi joitain molekyylikokonaisuuksia, kuten viruksia, ei pidetä tiukasti "elävinä" biologisesta näkökulmasta. Puolestaan ​​tutkimuksissa on karakterisoitu, että jokainen solu sisältää huimat 42 miljoonaa proteiinimolekyyliä. Siksi ei ole yllättävää, että 50 prosentin kuivan elävän kudoksen painosta arvioidaan koostuvan yksinomaan proteiineista.

Miksi toimitamme kaikki nämä näennäisesti etuyhteydettömät tiedot? Tänään tulemme selvittämään elämän salaisuuden: geneettinen koodi. Niin salaperäiseltä kuin se saattaa tuntua ensi silmäyksellä, vakuutamme sinulle, että ymmärrät tämän käsitteen välittömästi. Solut, proteiinit ja DNA ovat asia. Pysy selvittämässä.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Erot DNA: n ja RNA: n välillä"

Mikä on geneettinen koodi?

Aloitetaan selkeästi ja ytimekkäästi: geneettinen koodi ei ole muuta kuin ohjeet, jotka kertovat solulle, kuinka tehdä tietty proteiini. Olemme jo sanoneet edellisillä riveillä, että proteiinit ovat kudosten olennainen rakenneyksikkö elossa, minkä vuoksi emme ole edessämme anekdoottista kysymystä: ilman proteiineja ei ole elämää, joten yksinkertainen.

Geneettisen koodin ominaisuudet vahvistivat vuonna 1961 Francis Crick, Sydney Brenner ja muut yhteistyössä toimineet molekyylibiologit. Tämä termi perustuu sarjaan tiloja, mutta ensin meidän on selvennettävä tiettyjä termejä niiden ymmärtämiseksi. Anna palaa:

• DNA: nukleiinihappo, joka sisältää geneettiset ohjeet, joita käytetään kaikkien olemassa olevien elävien organismien kehitykseen ja toimintaan.
• RNA: nukleiinihappo, joka suorittaa erilaisia ​​toimintoja, mukaan lukien proteiinisynteesin välivaiheiden ohjaaminen.
• Nukleotidit: orgaaniset molekyylit, jotka yhdessä synnyttävät elävien olentojen DNA- ja RNA-ketjut.
• Kodoni tai tripletti: jokainen 3 RNA: ta muodostavaa aminohappoa muodostaa kodonin eli geneettisen tiedon tripletin.
• Aminohappo: orgaaniset molekyylit, jotka tietyssä järjestyksessä tuottavat proteiineja. 20 aminohappoa koodataan geneettiseen koodiin.

Geneettisen koodin perusteet

Kun olemme selvillä näistä hyvin perustermeistä, meidän on aika tutkia Crickin ja hänen kollegoidensa luoman geneettisen koodin pääpiirteet. Nämä ovat seuraavat:

• Koodi on järjestetty tripletteihin tai kodoneihin: joka kolmas nukleotidi (kodoni tai tripletti) koodaa aminohappoa.
• Geneettinen koodi on rappeutunut: triplettejä tai kodoneja on enemmän kuin aminohappoja. Tämä tarkoittaa, että aminohappoa koodaa yleensä useampi kuin yksi tripletti.
• Geneettinen koodi ei ole päällekkäinen: nukleotidi kuuluu vain yhteen triplettiin. Toisin sanoen spesifinen nukleotidi ei ole kahdessa kodonissa samanaikaisesti.
• Lukeminen on "ilman pilkkuja": emme halua aiheuttaa liian monimutkaista terminologiaa, joten sanomme, että kodonien välillä ei ole "välilyöntejä".
• Ydingeneettinen koodi on universaali: sama tripletti eri lajeissa koodaa samaa aminohappoa.

Geneettisen koodin purkaminen

Meillä on jo terminologiset perusteet ja teoreettiset pilarit. Nyt on aika toteuttaa ne käytännössä. Ensinnäkin kerromme sinulle Jokainen nukleotidi saa nimen kirjaimen perusteella, jonka ehdollistaa sen esittämä typpipohjainen emäs. Typpipitoiset emäkset ovat seuraavat: adeniini (A), sytosiini (C), guaniini (G), tymiini (T) ja urasiili (U). Adeniini, sytosiini ja guaniini ovat universaaleja, kun taas tymiini on ainutlaatuinen DNA: lle ja urasiili on ainutlaatuinen RNA: lle. Jos näet tämän, mitä luulet sen merkitsevän?

CCT

CCU

On aika palauttaa yllä kuvatut ehdot. CCT on osa DNA-ketjua, toisin sanoen 3 erilaista nukleotidia: yksi sytosiiniemäksen kanssa, toinen sytosiiniemäksen kanssa ja toinen tymiiniemäksen kanssa. Toisessa lihavoitujen kirjainten tapauksessa olemme kodonin edessä, koska se on "tadusidoitua" DNA-geneettistä tietoa (siis on urasiili, jossa aiemmin oli tymiini) RNA-ketjussa.

Siksi voimme vahvistaa sen CCU on kodoni, joka koodaa aminohappoa proliinia. Kuten olemme sanoneet aiemmin, geneettinen koodi on rappeutunut. Siten aminohappo proliinia koodaavat myös muut kodonit, joilla on erilaiset nukleotidit: CCC, CCA, CCG. Niinpä aminohappo proliinia koodaa yhteensä 4 kodonia tai triplettiä.

On huomattava, että ei ole, että 4 kodonia tarvitaan aminohapon koodaamiseen, vaan että mikä tahansa niistä on kelvollinen. Yleisesti, välttämättömiä aminohappoja koodaa 2,3,4 tai 6 erilaista kodonia, paitsi metioniini ja tryptofaani jotka vastaavat vain yhteen.

• Saatat olla kiinnostunut: "Tryptofaani: tämän aminohapon ominaisuudet ja toiminnot"

Miksi niin paljon monimutkaisuutta?

Tehdään laskelmat. Jos kutakin kodonia koodaisi vain yksi nukleotidi, voitiin muodostaa vain 4 erilaista aminohappoa. Tämä tekisi proteiinisynteesistä mahdottoman prosessin, koska yleensä jokainen proteiini koostuu noin 100-300 aminohaposta. Geneettiseen koodiin sisältyy vain 20 aminohappoa, mutta nämä voidaan järjestää eri tavoin "kokoonpanolinjaa" pitkin kudoksissamme olevien erilaisten proteiinien synnyttämiseksi.

Toisaalta, jos jokainen kodoni koostuu kahdesta nukleotidista, mahdollisten "diplettien" kokonaismäärä olisi 16. Olemme edelleen kaukana tavoitteesta. Jos jokainen kodoni koostuu kolmesta nukleotidista (kuten on tapaus), mahdollisten permutaatioiden määrä kasvaisi 64: een. Ottaen huomioon, että välttämättömiä aminohappoja on 20, 64 kodonilla on mahdollista koodata kukin niistä ja lisäksi tarjota erilaisia ​​muunnelmia kussakin tapauksessa.

Sovellettu ilme

Tilamme on loppumassa, mutta on todella monimutkaista keskittää niin paljon tietoa muutamaan riviin. Seuraa meitä seuraavassa kaaviossa, koska lupaamme teille, että kaiken tämän terminologisen ryhmittymän sulkeminen on paljon helpompaa kuin miltä näyttää:

CCT (DNA) → CCU (RNA) → Proliini (ribosomi)

Tämä pieni kaavio kuvaa seuraavaa: solu-DNA sisältää 3 nukleotidia CCT, mutta se ei voi "ilmaista" geneettistä tietoa, koska se on eristetty ytimen solukoneistosta. Siksi RNA-polymeraasientsyymi on vastuussa DNA-nukleotidien siirtämisestä (prosessi, joka tunnetaan transkriptiona) RNA-nukleotideiksi, jotka muodostavat sanoma-RNA: n.

Nyt meillä on messenger-RNA: ssa CCU-kodoni, joka kulkee ytimestä huokostensa kautta sytosoliin, jossa ribosomit sijaitsevat. Yhteenvetona voimme sanoa sen messenger RNA antaa nämä tiedot ribosomille, joka "ymmärtää", että aminohappo proliini on lisättävä aminohapposekvenssiin, joka on jo rakennettu tietyn proteiinin muodostamiseksi.

Kuten olemme aiemmin sanoneet, proteiini koostuu noin 100-300 aminohaposta. Siten mikä tahansa 300 aminohapon luokasta muodostunut proteiini koodaa yhteensä 900 triplettiä (300x3) tai, jos haluat, 2700 nukleotidia (300x3x3). Kuvittele nyt jokaisen 2700 nukleotidin jokaisesta kirjaimesta, jotain: AAAUCCCCGGUGAUUUUAUAAGG (...) Juuri tämä järjestely, tämä kirjeiden ryhmittymä on todellakin geneettinen koodi. Helpompaa kuin aluksi näytti, eikö?

Jatkaa

Jos kysyt molekyylibiologiasta kiinnostuneelta biologilta geneettisestä koodista, sinulla on varmasti keskustelu noin 4-5 tuntia. On todella kiehtovaa tietää, että elämän salaisuus, niin epätodelliselta kuin se saattaa tuntua, sisältyy erityiseen "kirjeiden" peräkkäin.

Jotta, minkä tahansa elävän olennon genomi voidaan kartoittaa näillä 4 kirjaimella. Esimerkiksi ihmisen genomiprojektin mukaan koko lajimme geneettinen tieto koostuu 3000 miljoonasta emäsparit (nukleotidit), jotka löytyvät 23 kromosomiparista kaikkien meidän ytimissämme soluja. Tietysti riippumatta siitä, kuinka erilaiset olennot ovat, meillä kaikilla on yhteinen "kieli".

Bibliografiset viitteet:

• Mikä on geneettinen koodi? genotipia.com. Palautettu: https://genotipia.com/codigo-genetico/
• Asimov, I., & de la Fuente, A. M. (1982). Geneettinen koodi (nro Sirsi) i9789688561034). Plaza & Janés.
• Geneettinen koodi, National Human Genome Research Institute. Palautettu: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
• Geneettinen koodi: ominaisuudet ja salauksen purkaminen, Madridin Complutense-yliopisto (UCM). Palautettu: https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-56185/08-C%C3%B3digo%20Gen%C3%A9tico-caracter%C3%ADsticas%20y%20desciframiento.pdf
• Geneettinen koodi, Khanacademy.org. Palautettu: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a/the-genetic-code-discovery-and-properties
• Se on virallista: jokaisessa solussa on 42 miljoonaa proteiinimolekyyliä, europapress.com. Palautettu: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleculas-proteina-cada-celula-20180117181506.html
• Lee, T. F. (1994). Ihmisen genomiprojekti: elämän geneettisen koodin rikkominen (nro Sirsi) i9788474325072).