Qu'est-ce que le code génétique et comment fonctionne-t-il ?

Quelle que soit la diversité morphologique que nous présentons, les êtres vivants, nous sommes tous réunis sous le même parapluie: notre unité fonctionnelle de base est la cellule. Si un être vivant possède une cellule sur laquelle repose toute sa structure morphologique, elle est dite unicellulaire (cas de protozoaires ou bactéries), tandis que ceux d'entre nous qui en ont plusieurs (de quelques centaines à des centaines de milliards) sont des êtres multicellulaires.

Ainsi, chaque organisme part de la cellule et, par conséquent, certaines entités moléculaires telles que les virus ne sont pas considérées strictement « vivantes » d'un point de vue biologique. À leur tour, des études ont caractérisé que chaque cellule contient un énorme 42 millions de molécules de protéines. Par conséquent, il n'est pas surprenant qu'on estime que 50 % du poids des tissus vivants secs est composé uniquement de protéines.

Pourquoi fournissons-nous toutes ces données apparemment sans rapport? Aujourd'hui, nous venons percer le secret de la vie:

le code génétique. Aussi mystérieux que cela puisse paraître à première vue, nous vous assurons que vous comprendrez immédiatement ce concept. Il s'agit de cellules, de protéines et d'ADN. Restez pour le découvrir.

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Quel est le code génétique ?

Commençons de manière claire et concise: le code génétique n'est rien de plus que l'ensemble des instructions qui indiquent à la cellule comment fabriquer une protéine spécifique. Nous avons déjà dit dans les lignes précédentes que les protéines sont l'unité structurelle essentielle des tissus vivant, c'est pourquoi nous ne sommes pas confrontés à une question anecdotique: sans protéines il n'y a pas de vie, alors Facile.

Les caractéristiques du code génétique ont été établies en 1961 par Francis Crick, Sydney Brenner et d'autres biologistes moléculaires collaborateurs. Ce terme est basé sur une série de prémisses, mais nous devons d'abord clarifier certains termes pour les comprendre. Fonce:

• ADN: acide nucléique qui contient les instructions génétiques utilisées dans le développement et le fonctionnement de tous les organismes vivants existants.
• ARN: acide nucléique qui remplit diverses fonctions, dont celui de diriger les étapes intermédiaires de la synthèse des protéines.
• Nucléotides: les molécules organiques qui, ensemble, donnent naissance aux chaînes d'ADN et d'ARN des êtres vivants.
• Codon ou triplet: tous les 3 acides aminés qui forment l'ARN forment un codon, c'est-à-dire un triplet d'information génétique.
• Acide aminé: molécules organiques qui, dans un certain ordre, donnent naissance à des protéines. 20 acides aminés sont codés dans le code génétique.

Les bases du code génétique

Une fois que nous sommes clairs sur ces termes très basiques, il est temps pour nous d'explorer les principales caractéristiques du code génétique, établi par Crick et ses collègues. Ce sont les suivants :

• Le code est organisé en triplets ou codons: tous les trois nucléotides (codon ou triplet) codent un acide aminé.
• Le code génétique est dégénéré: il y a plus de triplets ou de codons que d'acides aminés. Cela signifie qu'un acide aminé est généralement codé par plus d'un triplet.
• Le code génétique ne se chevauche pas: un nucléotide n'appartient qu'à un seul triplet. C'est-à-dire qu'un nucléotide spécifique n'est pas dans deux codons en même temps.
• La lecture est « sans virgules »: nous ne voulons pas encourir une terminologie trop complexe, nous dirons donc qu'il n'y a pas « d'espaces » entre les codons.
• Le code génétique nucléaire est universel: le même triplet dans différentes espèces code pour le même acide aminé.

Décrypter le code génétique

Nous avons déjà les bases terminologiques et les piliers théoriques. Il est maintenant temps de les mettre en pratique. Tout d'abord, nous vous dirons que Chaque nucléotide reçoit un nom basé sur une lettre, qui est conditionné par la base azotée qu'il présente. Les bases azotées sont les suivantes: adénine (A), cytosine (C), guanine (G), thymine (T) et uracile (U). L'adénine, la cytosine et la guanine sont universelles, tandis que la thymine est unique à l'ADN et l'uracile est unique à l'ARN. Si vous voyez ceci, que pensez-vous que cela signifie? :

CCT

CCU

Il est temps de récupérer les termes décrits ci-dessus. Le CCT fait partie d'une chaîne d'ADN, c'est-à-dire 3 nucléotides différents: un avec la base cytosine, un autre avec la base cytosine et un autre avec la base thymine. Dans le second cas en caractères gras nous sommes devant un codon, puisqu'il s'agit de l'information génétique « taducidée » de l'ADN (d'où un uracile là où il y avait autrefois une thymine) dans une chaîne d'ARN.

Ainsi, nous pouvons affirmer que CCU est un codon qui code pour l'acide aminé proline. Comme nous l'avons déjà dit, le code génétique est dégénéré. Ainsi, l'acide aminé proline est également codé par d'autres codons avec des nucléotides différents: CCC, CCA, CCG. Ainsi, l'acide aminé proline est codé par un total de 4 codons ou triplets.

Il convient de noter que ce n'est pas que les 4 codons sont nécessaires pour coder l'acide aminé, mais que l'un d'entre eux est valide. En général, les acides aminés essentiels sont codés par 2,3,4 ou 6 codons différents, à l'exception de la méthionine et du tryptophane qui ne répondent qu'à un chacun.

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Pourquoi tant de complexité ?

Faisons des calculs. Si chaque codon était codé par un seul nucléotide, seuls 4 acides aminés différents pourraient être formés. Cela rendrait la synthèse des protéines un processus impossible, car en général chaque protéine est composée d'environ 100 à 300 acides aminés. Il n'y a que 20 acides aminés inclus dans le code génétique, mais ceux-ci peuvent être agencés de différentes manières le long de la "ligne d'assemblage" pour donner naissance aux différentes protéines présentes dans nos tissus.

D'autre part, si chaque codon était composé de deux nucléotides, le nombre total de "diplets" possibles serait de 16. On est encore loin du but. Or, si chaque codon était composé de trois nucléotides (comme c'est le cas), le nombre de permutations possibles passerait à 64. Compte tenu du fait qu'il existe 20 acides aminés essentiels, avec 64 codons, il est possible de coder chacun d'eux et, en plus, d'offrir différentes variations dans chaque cas.

Un regard appliqué

Nous manquons de place, mais c'est vraiment complexe de concentrer autant d'informations en quelques lignes. Suivez-nous dans le schéma suivant, car nous vous promettons que fermer tout ce conglomérat terminologique est beaucoup plus facile qu'il n'y paraît :

CCT (ADN) → CCU (ARN) → Proline (ribosome)

Ce petit diagramme exprime ce qui suit: l'ADN cellulaire contient les 3 nucléotides CCT, mais il ne peut pas « exprimer » l'information génétique, puisqu'il est isolé de la machinerie cellulaire dans son noyau. Par conséquent, l'enzyme ARN polymérase est responsable de la TRANSCRIPTION (un processus connu sous le nom de transcription) des nucléotides d'ADN en nucléotides d'ARN, qui formeront l'ARN messager.

Nous avons maintenant le codon CCU dans l'ARN messager, qui sortira du noyau par ses pores jusqu'au cytosol, où se trouvent les ribosomes. En résumé, on peut dire que l'ARN messager donne cette information au ribosome, qui « comprend » que l'acide aminé proline doit être ajouté à la séquence d'acides aminés déjà construite pour donner naissance à une protéine spécifique.

Comme nous l'avons déjà dit, une protéine est composée d'environ 100 à 300 acides aminés. Ainsi, toute protéine formée de l'ordre de 300 acides aminés sera codée par un total de 900 triplets (300x3) ou, si vous préférez, par 2 700 nucléotides (300x3x3). Maintenant, imaginez chacune des lettres de chacun des 2 700 nucléotides, quelque chose comme: AAAUCCCCGGUGAUUUUAUAAGG (...) C'est cet arrangement, cet amas de lettres, qui est vraiment le code génétique. Plus facile qu'il n'y paraissait au début, non ?

résumé

Si vous interrogez un biologiste intéressé par la biologie moléculaire sur le code génétique, vous aurez sûrement une conversation d'environ 4 à 5 heures. Il est vraiment fascinant de savoir que le secret de la vie, aussi irréel que cela puisse paraître, est contenu dans une succession spécifique de "lettres".

Donc, le génome de tout être vivant peut être cartographié avec ces 4 lettres. Par exemple, selon le projet du génome humain, toute l'information génétique de notre espèce est constituée de 3 000 millions de paires de bases (nucléotides), qui se trouvent sur les 23 paires de chromosomes dans le noyau de tous nos cellules. Bien sûr, peu importe à quel point les êtres vivants sont différents, nous avons tous un « langage » commun.

Références bibliographiques:

• Quel est le code génétique? genotipia.com. Rétabli: https://genotipia.com/codigo-genetico/
• Asimov, I., & de la Fuente, A. M. (1982). Le code génétique (No. Sirsi) i9789688561034). Plaza & Janés.
• Code génétique, Institut national de recherche sur le génome humain. Rétabli: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
• Code génétique: caractéristiques et déchiffrement, Université Complutense de Madrid (UCM). Rétabli: https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-56185/08-C%C3%B3digo%20Gen%C3%A9tico-caracter%C3%ADsticas%20y%20desciframiento.pdf
• Le code génétique, Khanacademy.org. Rétabli: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a/the-genetic-code-discovery-and-properties
• C'est officiel: il y a 42 millions de molécules de protéines dans chaque cellule, europapress.com. Rétabli: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleculas-proteina-cada-celula-20180117181506.html
• Lee, T. F. (1994). Le projet du génome humain: briser le code génétique de la vie (No. Sirsi) i9788474325072).