Что такое генетический код и как он работает?

Независимо от того, сколько морфологического разнообразия мы, живые существа, представляем, все мы объединены под одной крышей: нашей основной функциональной единицей является клетка. Если у живого существа есть клетка, на которой основана вся его морфологическая структура, она известна как одноклеточная (случай простейшие или бактерии), в то время как те из нас, у кого их несколько (от нескольких сотен до сотен миллиардов), являются многоклеточными существами.

Таким образом, каждый организм начинается с клетки, и поэтому некоторые молекулярные объекты, такие как вирусы, не считаются строго «живыми» с биологической точки зрения. В свою очередь, исследования показали, что каждая клетка содержит колоссальные 42 миллиона белковых молекул. Поэтому неудивительно, что, по оценкам, 50% веса сухих живых тканей состоят исключительно из белков.

Почему мы предоставляем все эти, казалось бы, несвязанные данные? Сегодня мы приходим, чтобы разгадать секрет жизни: генетический код. Каким бы загадочным оно ни казалось на первый взгляд, мы заверяем вас, что вы сразу поймете эту концепцию. Речь идет о клетках, белках и ДНК. Останься, чтобы узнать.

• Связанная статья: «Различия между ДНК и РНК»

Что такое генетический код?

Начнем четко и кратко: генетический код - это не более чем набор инструкций, которые говорят клетке, как вырабатывать определенный белок. В предыдущих строках мы уже говорили, что белки являются важной структурной единицей тканей. живы, поэтому мы не сталкиваемся с анекдотическим вопросом: без белков нет жизни просто.

Характеристики генетического кода были установлены в 1961 году Фрэнсисом Криком, Сиднеем Бреннером и другими сотрудничающими молекулярными биологами. Этот термин основан на ряде предпосылок, но сначала мы должны прояснить некоторые термины, чтобы понять их. Действуй:

• ДНК: нуклеиновая кислота, которая содержит генетические инструкции, используемые для развития и функционирования всех существующих живых организмов.
• РНК: нуклеиновая кислота, которая выполняет различные функции, включая управление промежуточными стадиями синтеза белка.
• Нуклеотиды: органические молекулы, вместе образующие цепи ДНК и РНК живых существ.
• Кодон или триплет: каждые 3 аминокислоты, образующие РНК, образуют кодон, то есть триплет генетической информации.
• Аминокислоты: органические молекулы, которые в определенном порядке дают начало белкам. В генетическом коде закодированы 20 аминокислот.

Основы генетического кода

Как только мы проясним эти самые основные термины, пришло время изучить основные особенности генетического кода, установленные Криком и его коллегами. Это следующие:

• Код организован в триплеты или кодоны: каждые три нуклеотида (кодон или триплет) кодируют аминокислоту.
• Генетический код вырожден: триплетов или кодонов больше, чем аминокислот. Это означает, что аминокислота обычно кодируется более чем одним триплетом.
• Генетический код не перекрывается: нуклеотид принадлежит только одному триплету. То есть конкретный нуклеотид не находится в двух кодонах одновременно.
• Читается «без запятых»: мы не хотим вводить слишком сложную терминологию, поэтому мы скажем, что между кодонами нет «пробелов».
• Ядерный генетический код универсален: один и тот же триплет у разных видов кодирует одну и ту же аминокислоту.

Раскрытие генетического кода

У нас уже есть терминологическая база и теоретические основы. Пришло время применить их на практике. Прежде всего, мы вам скажем, что Каждый нуклеотид получает название на основе буквы, которая обусловлена ​​азотистым основанием, которое он представляет.. Азотистые основания следующие: аденин (A), цитозин (C), гуанин (G), тимин (T) и урацил (U). Аденин, цитозин и гуанин универсальны, тимин уникален для ДНК, а урацил уникален для РНК. Если вы видите это, как вы думаете, что это значит ?:

CCT

CCU

Пора восстановить условия, описанные выше. CCT является частью цепи ДНК, то есть 3 разных нуклеотидов: один с основанием цитозина, другой с основанием цитозина и третий с основанием тимина. Во втором случае, выделенном жирными буквами, мы находимся перед кодоном, так как это «тадуцидируемая» генетическая информация ДНК (отсюда урацил там, где раньше был тимин) в цепи РНК.

Таким образом, мы можем утверждать, что CCU кодон, кодирующий аминокислоту пролин. Как мы уже говорили, генетический код вырожден. Таким образом, аминокислота пролин также кодируется другими кодонами с другими нуклеотидами: CCC, CCA, CCG. Таким образом, аминокислота пролин кодируется всего 4 кодонами или триплетами.

Следует отметить, что для кодирования аминокислоты необходимы не 4 кодона, а то, что любой из них действителен. В общем, незаменимые аминокислоты кодируются 2,3,4 или 6 различными кодонами, кроме метионина и триптофана. которые отвечают только на один.

• Вам может быть интересно: «Триптофан: характеристика и функции этой аминокислоты»

Почему так много сложностей?

Сделаем расчеты. Если бы каждый кодон кодировался только одним нуклеотидом, могли бы образоваться только 4 разные аминокислоты. Это сделало бы синтез белка невозможным, поскольку в целом каждый белок состоит примерно из 100-300 аминокислот. В генетический код входит всего 20 аминокислот., но они могут быть расположены по-разному на «конвейере», чтобы дать начало различным белкам, присутствующим в наших тканях.

С другой стороны, если бы каждый кодон состоял из двух нуклеотидов, общее количество возможных «диплетов» было бы 16. Мы все еще далеки от цели. Теперь, если бы каждый кодон состоял из трех нуклеотидов (как в случае), количество возможных перестановок увеличилось бы до 64. Принимая во внимание, что существует 20 незаменимых аминокислот, с 64 кодонами можно кодировать каждую из них и, кроме того, предлагать различные варианты в каждом случае.

Прикладной вид

Нам не хватает места, но очень сложно сконцентрировать так много информации в нескольких строках. Следуйте за нами на следующей диаграмме, поскольку мы обещаем, что закрыть весь этот терминологический конгломерат намного проще, чем кажется:

CCT (ДНК) → CCU (РНК) → пролин (рибосома)

Эта небольшая диаграмма выражает следующее: клеточная ДНК содержит 3 нуклеотида CCT, но не может «выражать» генетическую информацию, поскольку изолирована от клеточного аппарата в своем ядре.. Следовательно, фермент РНК-полимераза отвечает за ТРАНСКРИБИРОВАНИЕ (процесс, известный как транскрипция) нуклеотидов ДНК в нуклеотиды РНК, которые образуют информационную РНК.

Теперь у нас есть кодон CCU в информационной РНК, которая будет перемещаться из ядра через поры в цитозоль, где расположены рибосомы. Подводя итог, можно сказать, что информационная РНК передает эту информацию рибосоме, который «понимает», что аминокислота пролин должна быть добавлена ​​к уже построенной аминокислотной последовательности, чтобы дать начало конкретному белку.

Как мы уже говорили ранее, белок состоит примерно из 100-300 аминокислот. Таким образом, любой белок, образованный из порядка 300 аминокислот, будет кодироваться в общей сложности 900 триплетами (300x3) или, если хотите, 2700 нуклеотидами (300x3x3). А теперь представьте каждую букву в каждом из 2700 нуклеотидов, например: AAAUCCCCGGUGAUUUAUAAGG (...) Именно это расположение, это нагромождение букв, которое на самом деле является генетический код. Проще, чем казалось на первый взгляд, правда?

Резюме

Если вы спросите любого биолога, интересующегося молекулярной биологией, о генетическом коде, вы наверняка поговорите около 4-5 часов. Поистине увлекательно осознавать, что секрет жизни, каким бы нереальным он ни казался, заключен в определенной последовательности «букв».

Чтобы, геном любого живого существа можно сопоставить с этими 4 буквами. Например, согласно проекту генома человека, вся генетическая информация нашего вида состоит из 3 000 миллионов человек. пары оснований (нуклеотиды), которые находятся на 23 парах хромосом в ядре всех наших клетки. Конечно, какими бы разными ни были живые существа, у всех нас есть общий «язык».

Библиографические ссылки:

• Что такое генетический код? genotipia.com. Выздоровел от: https://genotipia.com/codigo-genetico/
• Азимов И., & де ла Фуэнте А. М. (1982). Генетический код (№ Сирси) i9789688561034). Plaza & Janés.
• Генетический код, Национальный исследовательский институт генома человека. Выздоровел от: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
• Генетический код: характеристики и расшифровка, Мадридский университет Комплутенсе (UCM). Выздоровел от: https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-56185/08-C%C3%B3digo%20Gen%C3%A9tico-caracter%C3%ADsticas%20y%20desciframiento.pdf
• Генетический код, Khanacademy.org. Выздоровел от: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a/the-genetic-code-discovery-and-properties
• Официально: в каждой клетке 42 миллиона белковых молекул, europapress.com. Выздоровел от: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleculas-proteina-cada-celula-20180117181506.html
• Ли, Т. Ф. (1994). Проект «Геном человека»: нарушение генетического кода жизни (№ Сирси) i9788474325072).