Hva er den genetiske koden og hvordan fungerer den?

Uansett hvor mye morfologisk mangfold vi lever, er vi alle samlet under samme paraply: vår grunnleggende funksjonelle enhet er cellen. Hvis et levende vesen har en celle som hele sin morfologiske struktur er basert på, er det kjent som encellulært (tilfellet med protozoer eller bakterier), mens de av oss med flere (fra noen hundre til hundrevis av milliarder) er flercellede vesener.

Dermed starter hver organisme fra cellen, og derfor blir noen molekylære enheter som virus ikke ansett som strengt “levende” fra et biologisk synspunkt. I sin tur har studier karakterisert at hver celle inneholder hele 42 millioner proteinmolekyler. Derfor er det ikke overraskende at 50% av vekten av tørt levende vev anslås å være sammensatt utelukkende av proteiner.

Hvorfor gir vi alle disse tilsynelatende ikke-relaterte dataene? I dag kommer vi til å løse livets hemmelighet: den genetiske koden. Så mystisk som det kan være ved første øyekast, forsikrer vi deg om at du vil forstå dette konseptet umiddelbart. Saken handler om celler, proteiner og DNA. Bli for å finne ut.

• Relatert artikkel: "Forskjeller mellom DNA og RNA"

Hva er den genetiske koden?

La oss starte klart og kortfattet: den genetiske koden er ikke noe mer enn settet med instruksjoner som forteller cellen hvordan man lager et spesifikt protein. Vi har allerede sagt i tidligere linjer at proteiner er den essensielle strukturelle enheten i vev i live, og det er derfor vi ikke står overfor et anekdotisk spørsmål: uten proteiner er det ikke noe liv enkel.

Kjennetegnene til den genetiske koden ble etablert i 1961 av Francis Crick, Sydney Brenner og andre samarbeidende molekylærbiologer. Dette begrepet er basert på en rekke premisser, men først må vi avklare visse begreper for å forstå dem. Gå for det:

• DNA: nukleinsyre som inneholder de genetiske instruksjonene som brukes i utvikling og funksjon av alle eksisterende levende organismer.
• RNA: nukleinsyre som utfører forskjellige funksjoner, inkludert å lede mellomstadene av proteinsyntese.
• Nukleotider: de organiske molekylene som sammen gir opphav til DNA- og RNA-kjeder av levende vesener.
• Kodon eller triplett: hver 3. aminosyre som danner RNA danner et kodon, det vil si en triplett av genetisk informasjon.
• Aminosyre: organiske molekyler som i en viss rekkefølge gir proteiner. 20 aminosyrer er kodet i den genetiske koden.

Basene til den genetiske koden

Når vi er klare over disse helt grunnleggende begrepene, er det på tide for oss å utforske hovedtrekkene i den genetiske koden, etablert av Crick og hans kolleger. Dette er følgende:

• Koden er organisert i tripletter eller kodoner: hver tredje nukleotid (kodon eller triplett) koder for en aminosyre.
• Den genetiske koden er degenerert: det er flere tripletter eller kodoner enn det er aminosyrer. Dette betyr at en aminosyre vanligvis kodes av mer enn en triplett.
• Den genetiske koden overlapper ikke: et nukleotid tilhører bare en enkelt triplett. Det vil si at et spesifikt nukleotid ikke er i to kodoner samtidig.
• Lesingen er "uten komma": vi ønsker ikke å pådra oss for komplisert terminologi, så vi vil si at det ikke er noen "mellomrom" mellom kodonene.
• Den kjernegenetiske koden er universell: den samme tripletten i forskjellige arter koder for den samme aminosyren.

Unraveling den genetiske koden

Vi har allerede terminologiske baser og teoretiske søyler. Nå er det på tide å sette dem i praksis. Først og fremst vil vi fortelle deg det Hvert nukleotid mottar et navn basert på en bokstav, som er betinget av den nitrogenholdige basen den presenterer. De nitrogenholdige basene er følgende: adenin (A), cytosin (C), guanin (G), tymin (T) og uracil (U). Adenin, cytosin og guanin er universelle, mens tymin er unikt for DNA og uracil er unikt for RNA. Hvis du ser dette, hva tror du det betyr?:

CCT

CCU

Det er på tide å gjenopprette vilkårene beskrevet ovenfor. CCT er en del av en DNA-kjede, det vil si 3 forskjellige nukleotider: en med cytosinbasen, en annen med cytosinbasen og en annen med tyminbasen. I det andre tilfellet med fete bokstaver, står vi foran et kodon, siden det er den "taduciderte" DNA-genetiske informasjonen (derfor er det en uracil der det tidligere var en tymin) i en RNA-kjede.

Dermed kan vi bekrefte det CCU er et kodon som koder for aminosyren prolin. Som vi har sagt tidligere, er den genetiske koden degenerert. Dermed blir aminosyren prolin også kodet av andre kodoner med forskjellige nukleotider: CCC, CCA, CCG. Så aminosyren prolin er kodet av totalt 4 kodoner eller tripletter.

Det skal bemerkes at det ikke er at de 4 kodonene er nødvendige for å kode for aminosyren, men at noen av dem er gyldige. Generelt, essensielle aminosyrer er kodet av 2,3,4 eller 6 forskjellige kodoner, unntatt metionin og tryptofan som bare svarer på en hver.

• Du kan være interessert i: "Tryptofan: egenskaper og funksjoner til denne aminosyren"

Hvorfor så mye kompleksitet?

La oss gjøre beregninger. Hvis hvert kodon ble kodet av bare ett nukleotid, kunne bare 4 forskjellige aminosyrer dannes. Dette ville gjøre proteinsyntese til en umulig prosess, siden generelt består hvert protein av ca. 100-300 aminosyrer. Det er bare 20 aminosyrer inkludert i den genetiske koden, men disse kan ordnes på forskjellige måter langs "samlebåndet" for å gi opphav til de forskjellige proteinene som er tilstede i vevet vårt.

På den annen side, hvis hvert kodon besto av to nukleotider, ville det totale antallet mulige "dipleter" være 16. Vi er fortsatt langt fra målet. Nå, hvis hvert kodon besto av tre nukleotider (som tilfellet er), ville antallet mulige permutasjoner øke til 64. Tatt i betraktning at det er 20 essensielle aminosyrer, med 64 kodoner er det mulig å kode hver av dem og på toppen tilby forskjellige variasjoner i hvert tilfelle.

Et anvendt utseende

Vi går tom for plass, men det er veldig komplisert å konsentrere så mye informasjon i noen få linjer. Følg oss i følgende diagram, fordi vi lover deg at det er mye enklere å lukke alt dette terminologiske konglomeratet:

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

Dette lille diagrammet uttrykker følgende: cellulært DNA inneholder de 3 nukleotidene CCT, men det kan ikke "uttrykke" den genetiske informasjonen, siden den er isolert fra det cellulære maskineriet i kjernen.. Derfor er RNA-polymeraseenzymet ansvarlig for TRANSKRIBERING (en prosess kjent som transkripsjon) DNA-nukleotidene til RNA-nukleotider, som vil danne messenger-RNA.

Nå har vi CCU-kodonet i messenger RNA, som vil reise ut av kjernen gjennom porene til cytosolen, der ribosomene ligger. Oppsummert kan vi si det messenger RNA gir denne informasjonen til ribosomet, som "forstår" at aminosyren prolin må tilsettes aminosyresekvensen som allerede er bygget for å gi opphav til et spesifikt protein.

Som vi har sagt tidligere, består et protein av omtrent 100-300 aminosyrer. Dermed vil ethvert protein dannet i størrelsesorden 300 aminosyrer bli kodet av totalt 900 tripletter (300x3) eller, hvis du foretrekker det, med 2700 nukleotider (300x3x3). Tenk deg nå hver av bokstavene i hver av de 2700 nukleotidene, omtrent som: AAAUCCCCGGUGAUUUAUAAGG (...) Det er denne ordningen, denne konglomerasjonen av bokstaver, som virkelig er genetisk kode. Lettere enn det virket i begynnelsen, ikke sant?

Gjenoppta

Hvis du spør en biolog som er interessert i molekylærbiologi om den genetiske koden, vil du sikkert ha en samtale i omtrent 4-5 timer. Det er virkelig fascinerende å vite at livets hemmelighet, uvirkelig som den kan se ut, er inneholdt i en bestemt rekke av "bokstaver".

Så det, genomet til ethvert levende vesen kan kartlegges med disse 4 bokstavene. For eksempel, ifølge det menneskelige genomprosjektet, består all genetisk informasjon av arten av 3000 millioner basepar (nukleotider), som finnes på de 23 parene av kromosomer i kjernen til alle våre celler. Selvfølgelig, uansett hvor forskjellige levende vesener er, har vi alle et felles “språk”.

Bibliografiske referanser:

• Hva er den genetiske koden? genotipia.com. Kommet seg fra: https://genotipia.com/codigo-genetico/
• Asimov, I., & de la Fuente, A. M. (1982). Den genetiske koden (nr. Sirsi) i9789688561034). Plaza og Janés.
• Genetisk kode, National Human Genome Research Institute. Kommet seg fra: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
• Genetisk kode: egenskaper og dechifrering, Complutense University of Madrid (UCM). Kommet seg 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 koden, Khanacademy.org. Kommet seg fra: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a/the-genetic-code-discovery-and-properties
• Det er offisielt: det er 42 millioner proteinmolekyler i hver celle, europapress.com. Kommet seg fra: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleculas-proteina-cada-celula-20180117181506.html
• Lee, T. F. (1994). The Human Genome Project: breaking the genetical code of life (No. Sirsi) i9788474325072).