Wat is de genetische code en hoe werkt deze?

Hoeveel morfologische diversiteit wij levende wezens ook hebben, we zijn allemaal verenigd onder dezelfde paraplu: onze functionele basiseenheid is de cel. Als een levend wezen een cel heeft waarop zijn hele morfologische structuur is gebaseerd, staat het bekend als eencellig (in het geval van protozoa of bacteriën), terwijl degenen onder ons met meerdere (van een paar honderd tot honderden miljarden) meercellige wezens zijn.

Elk organisme begint dus bij de cel en daarom worden sommige moleculaire entiteiten zoals virussen biologisch gezien niet als strikt "levend" beschouwd. Studies hebben op hun beurt gekarakteriseerd dat elke cel maar liefst 42 miljoen eiwitmoleculen bevat. Daarom is het niet verwonderlijk dat geschat wordt dat 50% van het gewicht van droge levende weefsels uitsluitend uit eiwitten bestaat.

Waarom verstrekken we al deze schijnbaar niet-gerelateerde gegevens? Vandaag komen we om het geheim van het leven te ontrafelen: de genetische code. Hoe mysterieus het op het eerste gezicht ook lijkt, we verzekeren u dat u dit concept onmiddellijk zult begrijpen. Het gaat om cellen, eiwitten en DNA. Blijf om erachter te komen.

instagram story viewer

Gerelateerd artikel: "Verschillen tussen DNA en RNA"

Wat is de genetische code?

Laten we duidelijk en beknopt beginnen: de genetische code is niets meer dan: de reeks instructies die de cel vertellen hoe een specifiek eiwit moet worden gemaakt. We hebben in eerdere regels al gezegd dat eiwitten de essentiële structurele eenheid van weefsels zijn leven, daarom staan we niet voor een anekdotische vraag: zonder eiwitten is er geen leven, dus gemakkelijk.

De kenmerken van de genetische code werden in 1961 vastgesteld door Francis Crick, Sydney Brenner en andere samenwerkende moleculair biologen. Deze term is gebaseerd op een reeks premissen, maar eerst moeten we bepaalde termen verduidelijken om ze te begrijpen. Ga ervoor:

DNA: nucleïnezuur dat de genetische instructies bevat die worden gebruikt bij de ontwikkeling en het functioneren van alle bestaande levende organismen.
RNA: nucleïnezuur dat verschillende functies vervult, waaronder het aansturen van de tussenstadia van eiwitsynthese.
Nucleotiden: de organische moleculen die samen de DNA- en RNA-ketens van levende wezens vormen.
Codon of triplet: elke 3 aminozuren die RNA vormen, vormen een codon, dat wil zeggen een triplet van genetische informatie.
Aminozuur: organische moleculen die in een bepaalde volgorde eiwitten opleveren. 20 aminozuren worden gecodeerd in de genetische code.

De basis van de genetische code

Zodra we duidelijk zijn over deze zeer basale termen, is het tijd voor ons om te verkennen de belangrijkste kenmerken van de genetische code, opgesteld door Crick en zijn collega's. Dit zijn de volgende:

De code is georganiseerd in tripletten of codons: elke drie nucleotiden (codon of triplet) codeert voor een aminozuur.
De genetische code is gedegenereerd: er zijn meer tripletten of codons dan aminozuren. Dit betekent dat een aminozuur meestal wordt gecodeerd door meer dan één triplet.
De genetische code overlapt niet: een nucleotide hoort maar bij één triplet. Dat wil zeggen, een specifiek nucleotide bevindt zich niet tegelijkertijd in twee codons.
De lezing is "zonder komma's": we willen geen te complexe terminologie gebruiken, dus we zullen zeggen dat er geen "spaties" tussen de codons zijn.
De nucleaire genetische code is universeel: hetzelfde triplet in verschillende soorten codeert voor hetzelfde aminozuur.

De genetische code ontrafelen

We hebben al de terminologische basis en de theoretische pijlers. Nu is het tijd om ze in de praktijk te brengen. Allereerst zullen we u dat vertellen Elk nucleotide krijgt een naam op basis van een letter, die wordt bepaald door de stikstofbase die het presenteert. De stikstofbasen zijn de volgende: adenine (A), cytosine (C), guanine (G), thymine (T) en uracil (U). Adenine, cytosine en guanine zijn universeel, terwijl thymine uniek is voor DNA en uracil uniek is voor RNA. Als je dit ziet, wat denk je dan dat het betekent?:

CCT

CCU

Het is tijd om de hierboven beschreven voorwaarden te herstellen. CCT maakt deel uit van een DNA-keten, dat wil zeggen 3 verschillende nucleotiden: een met de cytosinebase, een andere met de cytosinebase en een andere met de thyminebase. In het tweede geval van vetgedrukte letters staan we voor een codon, omdat het de "taducidated" DNA-genetische informatie is (vandaar dat er een uracil is waar vroeger een thymine was) in een RNA-keten.

Zo kunnen we bevestigen dat CCU is een codon dat codeert voor het aminozuur proline. Zoals we eerder hebben gezegd, is de genetische code gedegenereerd. Het aminozuur proline wordt dus ook gecodeerd door andere codons met verschillende nucleotiden: CCC, CCA, CCG. Het aminozuur proline wordt dus gecodeerd door in totaal 4 codons of tripletten.

Opgemerkt moet worden dat het niet is dat de 4 codons nodig zijn om voor het aminozuur te coderen, maar dat elk ervan geldig is. Over het algemeen, essentiële aminozuren worden gecodeerd door 2,3,4 of 6 verschillende codons, behalve methionine en tryptofaan die elk maar op één reageren.

Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Tryptofaan: kenmerken en functies van dit aminozuur"

Waarom zoveel complexiteit?

Laten we berekeningen maken. Als elk codon door slechts één nucleotide zou worden gecodeerd, zouden slechts 4 verschillende aminozuren kunnen worden gevormd. Dit zou eiwitsynthese tot een onmogelijk proces maken, aangezien elk eiwit in het algemeen uit ongeveer 100-300 aminozuren bestaat. Er zijn slechts 20 aminozuren opgenomen in de genetische code, maar deze kunnen op verschillende manieren langs de "assemblagelijn" worden gerangschikt om aanleiding te geven tot de verschillende eiwitten die in onze weefsels aanwezig zijn.

Aan de andere kant, als elk codon uit twee nucleotiden zou bestaan, zou het totale aantal mogelijke "diplets" 16 zijn. We zijn nog ver van het doel. Als elk codon nu uit drie nucleotiden zou bestaan (zoals het geval is), zou het aantal mogelijke permutaties toenemen tot 64. Rekening houdend met het feit dat er 20 essentiële aminozuren zijn, is het met 64 codons mogelijk om ze allemaal te coderen en bovendien in elk geval verschillende variaties aan te bieden.

Een toegepaste look

We hebben bijna geen ruimte meer, maar het is echt ingewikkeld om zoveel informatie in een paar regels te concentreren. Volg ons in het volgende diagram, want we beloven je dat het sluiten van dit hele terminologische conglomeraat veel gemakkelijker is dan het lijkt:

CCT (DNA) → CCU (RNA) → Proline (ribosoom)

Dit kleine diagram geeft het volgende weer: cellulair DNA bevat de 3 nucleotiden CCT, maar het kan de genetische informatie niet "uitdrukken", omdat het geïsoleerd is van de cellulaire machinerie in de kern. Daarom is het RNA-polymerase-enzym verantwoordelijk voor het TRANSCRIBEREN (een proces dat bekend staat als transcriptie) van de DNA-nucleotiden in RNA-nucleotiden, die het boodschapper-RNA zullen vormen.

Nu hebben we het CCU-codon in het boodschapper-RNA, dat uit de kern zal reizen door zijn poriën naar het cytosol, waar de ribosomen zich bevinden. Samenvattend kunnen we zeggen dat: messenger RNA geeft deze informatie door aan het ribosoom, die "begrijpt" dat het aminozuur proline moet worden toegevoegd aan de aminozuursequentie die al is opgebouwd om tot een specifiek eiwit te leiden.

Zoals we al eerder zeiden, is een eiwit opgebouwd uit ongeveer 100-300 aminozuren. Dus elk eiwit gevormd uit de orde van 300 aminozuren zal worden gecodeerd door een totaal van 900 tripletten (300x3) of, als je dat liever hebt, door 2.700 nucleotiden (300x3x3). Stel je nu elk van de letters voor in elk van de 2.700 nucleotiden, zoiets als: AAAUCCCCCGGUGAUUUAUAAGG (...) Het is deze opstelling, deze opeenhoping van letters, die werkelijk de genetische code. Makkelijker dan het in eerste instantie leek, toch?

Hervat

Als je een bioloog die geïnteresseerd is in moleculaire biologie vraagt naar de genetische code, zul je zeker een gesprek van ongeveer 4-5 uur hebben. Het is werkelijk fascinerend om te weten dat het geheim van het leven, hoe onwerkelijk het ook mag lijken, vervat zit in een specifieke opeenvolging van "brieven".

Zodat, het genoom van elk levend wezen kan in kaart worden gebracht met deze 4 letters. Volgens het menselijk genoomproject bestaat bijvoorbeeld alle genetische informatie van onze soort uit 3.000 miljoen basenparen (nucleotiden), die worden gevonden op de 23 paren chromosomen in de kern van al onze cellen. Natuurlijk, hoe verschillend levende wezens ook zijn, we hebben allemaal een gemeenschappelijke 'taal'.

Bibliografische referenties:

Wat is de genetische code? genotipia.com. Hersteld van: https://genotipia.com/codigo-genetico/
Asimov, I., & de la Fuente, A. M. (1982). De genetische code (nr. Sirsi) i9789688561034). Plaza & Janes.
Genetische code, National Human Genome Research Institute. Hersteld van: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
Genetische code: kenmerken en ontcijfering, Complutense Universiteit van Madrid (UCM). Hersteld van: https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-56185/08-C%C3%B3digo%20Gen%C3%A9tico-caracter%C3%ADsticas%20y%20desciframiento.pdf
De genetische code, Khanacademy.org. Hersteld van: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a/the-genetic-code-discovery-and-properties
Het is officieel: er zijn 42 miljoen eiwitmoleculen in elke cel, europapress.com. Hersteld van: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleculas-proteina-cada-celula-20180117181506.html
Leen, T. F. (1994). The Human Genome Project: het doorbreken van de genetische code van het leven (nr. Sirsi) i9788474325072).