Kas yra genetinis kodas ir kaip jis veikia?

Nesvarbu, kiek morfologinės įvairovės mes, gyvos būtybės, turime, visi esame vieningi viename skėtyje: pagrindinis mūsų funkcinis vienetas yra ląstelė. Jei gyva būtybė turi ląstelę, kuria grindžiama visa jos morfologinė struktūra, ji vadinama vienaląsčiu ( pirmuonių ar bakterijų), tuo tarpu tie, kurie turime kelis (nuo kelių šimtų iki šimtų milijardų), yra daugialąsčiai.

Taigi kiekvienas organizmas prasideda nuo ląstelės, todėl kai kurie molekuliniai dariniai, pavyzdžiui, virusai, biologiniu požiūriu nėra laikomi griežtai „gyvais“. Savo ruožtu tyrimai apibūdino, kad kiekvienoje ląstelėje yra milžiniški 42 milijonai baltymų molekulių. Todėl nenuostabu, kad manoma, kad 50% sausų gyvų audinių svorio sudaro tik baltymai.

Kodėl mes teikiame visus šiuos, atrodo, nesusijusius duomenis? Šiandien mes atpažįstame gyvenimo paslaptį: genetinis kodas. Kad ir kaip iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti paslaptinga, mes užtikriname, kad šią koncepciją suprasite iš karto. Reikalas yra apie ląsteles, baltymus ir DNR. Likite sužinoti.

• Susijęs straipsnis: „DNR ir RNR skirtumai“

Koks genetinis kodas?

Pradėkime aiškiai ir glaustai: genetinis kodas yra ne kas kita instrukcijų rinkinys, nurodantis ląstelei, kaip pasigaminti konkretų baltymą. Ankstesnėse eilutėse jau sakėme, kad baltymai yra esminis audinių struktūrinis vienetas gyvas, todėl nesusiduriame su anekdotiniu klausimu: be baltymų nėra gyvybės, taigi paprastas.

Genetinio kodo ypatybes 1961 m. Nustatė Francisas Crickas, Sydney Brenneris ir kiti bendradarbiaujantys molekuliniai biologai. Šis terminas pagrįstas daugybe patalpų, tačiau pirmiausia turime patikslinti tam tikrus terminus, kad juos suprastume. Pirmyn:

• DNR: nukleorūgštis, kurioje yra genetinės instrukcijos, naudojamos kuriant ir veikiant visiems esamiems gyviems organizmams.
• RNR: nukleorūgštis, atliekanti įvairias funkcijas, įskaitant baltymų sintezės tarpinių etapų nukreipimą.
• Nukleotidai: organinės molekulės, kurios kartu sukelia gyvų būtybių DNR ir RNR grandines.
• Kodonas arba tripletas: kas 3 aminorūgštys, sudarančios RNR, sudaro kodoną, tai yra genetinės informacijos trigubą.
• Amino rūgštis: organinės molekulės, kurios tam tikra tvarka sukelia baltymus. Genetiniame kode yra užkoduota 20 aminorūgščių.

Genetinio kodo pagrindai

Kai mums paaiškės šie pagrindiniai terminai, atėjo laikas mums tai ištirti pagrindiniai genetinio kodo bruožai, kuriuos nustatė Crickas ir jo kolegos. Tai yra šie:

• Kodas suskirstytas į tripletus arba kodonus: kas trys nukleotidai (kodonas arba tripletas) koduoja aminorūgštį.
• Genetinis kodas yra išsigimęs: tripletų ar kodonų yra daugiau nei aminorūgščių. Tai reiškia, kad aminorūgštį paprastai koduoja daugiau nei vienas tripletas.
• Genetinis kodas nesutampa: nukleotidas priklauso tik vienam tripletui. Tai yra, konkretus nukleotidas nėra dviejuose kodonuose vienu metu.
• Skaitoma „be kablelių“: mes nenorime sukelti pernelyg sudėtingos terminologijos, todėl sakysime, kad tarp kodonų nėra „tarpų“.
• Branduolio genetinis kodas yra universalus: tas pats aminorūgštis koduoja skirtingų rūšių trijulę.

Išaiškinti genetinį kodą

Mes jau turime terminologinius pagrindus ir teorinius ramsčius. Dabar atėjo laikas juos įgyvendinti. Visų pirma, mes jums tai pasakysime Kiekvienas nukleotidas gauna pavadinimą pagal raidę, kurį sąlygoja jo pateikta azoto bazė. Azoto bazės yra šios: adeninas (A), citozinas (C), guaninas (G), timinas (T) ir uracilas (U). Adeninas, citozinas ir guaninas yra universalūs, o timinas yra būdingas tik DNR, o uracilas - RNR. Jei tai matote, ką, jūsų manymu, tai reiškia?

BMT

CCU

Atėjo laikas susigrąžinti aukščiau aprašytas sąlygas. CCT yra DNR grandinės dalis, tai yra 3 skirtingi nukleotidai: vienas su citozino baze, kitas su citozino baze ir kitas su timino baze. Antruoju pusjuodžių raidžių atveju mes esame prieš kodoną, nes tai yra „taducidated“ DNR genetinė informacija (taigi yra uracilas, kur anksčiau buvo timinas) RNR grandinėje.

Taigi mes galime tai patvirtinti CCU yra kodonas, kuris koduoja aminorūgštį proliną. Kaip jau minėjome anksčiau, genetinis kodas yra išsigimęs. Taigi aminorūgštį proliną koduoja ir kiti kodonai su skirtingais nukleotidais: CCC, CCA, CCG. Taigi aminorūgštį proliną koduoja iš viso 4 kodonai arba tripletai.

Reikėtų pažymėti, kad aminorūgščiai koduoti reikalingi ne 4 kodonai, o bet kuris iš jų yra galiojantis. Apskritai, būtinas aminorūgštis koduoja 2,3,4 arba 6 skirtingi kodonai, išskyrus metioniną ir triptofaną kad atsako tik po vieną.

• Jus gali sudominti: "Triptofanas: šios aminorūgšties savybės ir funkcijos"

Kodėl toks sudėtingas?

Atlikime skaičiavimus. Jei kiekvieną kodoną užkoduotų tik vienas nukleotidas, būtų galima susidaryti tik 4 skirtingas amino rūgštis. Tai paverstų baltymų sintezę neįmanomu procesu, nes paprastai kiekvienas baltymas susideda iš maždaug 100-300 aminorūgščių. Genetiniame kode yra tik 20 aminorūgščių, tačiau jie gali būti išdėstyti skirtingais būdais palei „surinkimo liniją“, kad atsirastų skirtingi baltymai, esantys mūsų audiniuose.

Kita vertus, jei kiekvieną kodoną sudarytų du nukleotidai, bendras galimų „dipletų“ skaičius būtų 16. Mes vis dar toli nuo tikslo. Dabar, jei kiekvieną kodoną sudarytų trys nukleotidai (kaip yra šiuo atveju), galimų permutacijų skaičius padidėtų iki 64. Atsižvelgiant į tai, kad yra 20 nepakeičiamų aminorūgščių, su 64 kodonais galima užkoduoti kiekvieną iš jų ir, kiekvienu atveju, pasiūlyti skirtingus variantus.

Taikoma išvaizda

Trūksta vietos, tačiau sutelkti tiek daug informacijos keliose eilutėse yra tikrai sudėtinga. Sekite mus šioje diagramoje, nes pažadame, kad uždaryti visą šį terminologinį konglomeratą yra daug lengviau nei atrodo:

CCT (DNR) → CCU (RNR) → Proline (ribosoma)

Ši maža schema išreiškia: ląstelių DNR yra 3 nukleotidai CCT, tačiau ji negali „išreikšti“ genetinės informacijos, nes yra izoliuota nuo savo branduolyje esančios ląstelių mašinos. Todėl RNR polimerazės fermentas yra atsakingas už DNR nukleotidų perkėlimą (procesą, vadinamą transkripcija) į RNR nukleotidus, kurie suformuos žinios RNR.

Dabar mes pasiuntinio RNR turime CCU kodoną, kuris savo poromis iš branduolio keliaus į citozolį, kur yra ribosomos. Apibendrinant galime pasakyti pasiuntinė RNR šią informaciją pateikia ribosomai, kuris „supranta“, kad aminorūgštis prolinas turi būti pridėtas prie jau sukurtos aminorūgščių sekos, kad susidarytų specifinis baltymas.

Kaip jau minėjome anksčiau, baltymai susideda iš maždaug 100-300 aminorūgščių. Taigi bet kokį baltymą, susidariusį iš 300 aminorūgščių eilės, iš viso užkoduos 900 tripletų (300x3) arba, jei norite, 2700 nukleotidų (300x3x3). Dabar įsivaizduokite kiekvieną raidę kiekviename iš 2 700 nukleotidų, panašiai kaip: AAAUCCCCGGUGAUUUAUAAGG (...) Tai yra tokia tvarka, šis raidžių susibūrimas, kuris iš tikrųjų yra genetinis kodas. Lengviau, nei atrodė iš pradžių, tiesa?

Tęsti

Jei paklausite bet kurio molekuline biologija besidominčio biologo apie genetinį kodą, tikrai turėsite pokalbį apie 4-5 valandas. Išties žavu žinoti, kad gyvenimo paslaptis, kad ir kaip nerealu, gali būti slypi konkrečioje „laiškų“ eilėje.

Taigi, bet kuri gyva būtybė gali būti atvaizduota šiomis 4 raidėmis. Pavyzdžiui, pagal žmogaus genomo projektą visą mūsų rūšies genetinę informaciją sudaro 3000 mln bazių poros (nukleotidai), kurios yra 23 chromosomų porose, esančiose visų mūsų branduolyje. ląstelių. Žinoma, kad ir kokios gyvos būtybės skirtingos, visi turime bendrą „kalbą“.

Bibliografinės nuorodos:

• Koks genetinis kodas? genotipia.com. Atkurta iš: https://genotipia.com/codigo-genetico/
• Asimovas, I., ir de la Fuente, A. M. (1982). Genetinis kodas (Nr. Sirsi) i9789688561034). „Plaza & Janés“.
• Genetinis kodas, Nacionalinis žmogaus genomo tyrimų institutas. Atkurta iš: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
• Genetinis kodas: charakteristikos ir iššifravimas, Madrido Complutense universitetas (UCM). Atkurta iš: https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-56185/08-C%C3%B3digo%20Gen%C3%A9tico-caracter%C3%ADsticas%20y%20desciframiento.pdf
• Genetinis kodas, Khanacademy.org. Atkurta iš: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a/the-genetic-code-discovery-and-properties
• Tai oficialu: kiekvienoje ląstelėje yra 42 milijonai baltymų molekulių, europapress.com. Atkurta iš: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleculas-proteina-cada-celula-20180117181506.html
• Lee, T. F. (1994). Žmogaus genomo projektas: genetinio gyvenimo kodo sulaužymas (Nr. Sirsi) i9788474325072).