Vad är den genetiska koden och hur fungerar den?

Oavsett hur mycket morfologisk mångfald vi levande varelser presenterar är vi alla förenade under samma paraply: vår grundläggande funktionella enhet är cellen. Om en levande varelse har en cell som hela dess morfologiska struktur bygger på, är den känd som encellig (fallet med protozoer eller bakterier), medan de av oss med flera (från några hundra till hundratals miljarder) är flercelliga varelser.

Således startar varje organism från cellen och därför anses vissa molekylära enheter såsom virus inte vara strikt ”levande” ur biologisk synvinkel. I sin tur har studier karakteriserat att varje cell innehåller hela 42 miljoner proteinmolekyler. Därför är det inte förvånande att 50% av vikten av torra levande vävnader uppskattas bestå enbart av proteiner.

Varför tillhandahåller vi alla dessa till synes orelaterade uppgifter? Idag kommer vi att lösa livets hemlighet: den genetiska koden. Så mystiskt som det kan verka vid första anblicken, vi försäkrar dig att du förstår detta koncept omedelbart. Saken handlar om celler, proteiner och DNA. Stanna för att ta reda på det.

• Relaterad artikel: "Skillnader mellan DNA och RNA"

Vad är den genetiska koden?

Låt oss börja klart och koncist: den genetiska koden är inget annat än uppsättningen instruktioner som berättar för cellen hur man gör ett specifikt protein. Vi har redan sagt i tidigare rader att proteiner är den väsentliga strukturella enheten i vävnader levande, varför vi inte står inför en anekdotisk fråga: utan proteiner finns det inget liv, så enkel.

Egenskaperna för den genetiska koden fastställdes 1961 av Francis Crick, Sydney Brenner och andra samarbetsvilliga molekylärbiologer. Denna term är baserad på en rad lokaler, men först måste vi klargöra vissa termer för att förstå dem. Gör det:

• DNA: nukleinsyra som innehåller de genetiska instruktionerna som används vid utveckling och funktion av alla befintliga levande organismer.
• RNA: nukleinsyra som utför olika funktioner, inklusive att styra de mellanliggande stadierna av proteinsyntes.
• Nukleotider: de organiska molekylerna som tillsammans ger upphov till DNA- och RNA-kedjor hos levande varelser.
• Kodon eller triplett: var tredje aminosyra som bildar RNA bildar ett kodon, det vill säga en triplett av genetisk information.
• Aminosyra: organiska molekyler som i en viss ordning ger upphov till proteiner. 20 aminosyror är kodade i den genetiska koden.

Grunderna för den genetiska koden

När vi väl är klara med dessa mycket grundläggande termer är det dags för oss att utforska huvudfunktionerna i den genetiska koden, fastställd av Crick och hans kollegor. Dessa är följande:

• Koden är organiserad i tripletter eller kodoner: var tredje nukleotid (kodon eller triplett) kodar för en aminosyra.
• Den genetiska koden är degenererad: det finns fler tripletter eller kodoner än det finns aminosyror. Detta innebär att en aminosyra vanligtvis kodas av mer än en triplett.
• Den genetiska koden överlappar inte: en nukleotid tillhör bara en enda triplett. Det vill säga en specifik nukleotid finns inte i två kodoner samtidigt.
• Avläsningen är "utan komma": vi vill inte ådra oss för komplicerad terminologi, så vi kommer att säga att det inte finns några "mellanslag" mellan kodonerna.
• Den kärngenetiska koden är universell: samma triplett i olika artkoder för samma aminosyra.

Upptäcka den genetiska koden

Vi har redan de terminologiska baserna och de teoretiska pelarna. Nu är det dags att omsätta dem i praktiken. Först och främst kommer vi att berätta det för dig Varje nukleotid får ett namn baserat på en bokstav, som är konditionerad av den kvävehaltiga bas som den presenterar. De kvävehaltiga baserna är följande: adenin (A), cytosin (C), guanin (G), tymin (T) och uracil (U). Adenin, cytosin och guanin är universella, medan tymin är unikt för DNA och uracil är unikt för RNA. Om du ser detta, vad tror du det betyder?:

CCT

CCU

Det är dags att återställa villkoren som beskrivs ovan. CCT är en del av en DNA-kedja, det vill säga 3 olika nukleotider: en med cytosinbas, en annan med cytosinbas och en annan med tyminbas. I det andra fallet med djärva bokstäver står vi framför ett kodon, eftersom det är den ”ledsagda” DNA-genetiska informationen (det finns därför en uracil där det tidigare fanns en tymin) i en RNA-kedja.

Således kan vi bekräfta det CCU är ett kodon som kodar för aminosyran prolin. Som vi har sagt tidigare är den genetiska koden degenererad. Således kodas också aminosyran prolin av andra kodoner med olika nukleotider: CCC, CCA, CCG. Så aminosyran prolin kodas av totalt 4 kodoner eller tripletter.

Det bör noteras att det inte är att de 4 kodonerna behövs för att koda för aminosyran, utan att någon av dem är giltiga. I allmänhet, essentiella aminosyror kodas av 2,3,4 eller 6 olika kodoner, förutom metionin och tryptofan som bara svarar på en vardera.

• Du kanske är intresserad av: "Tryptofan: egenskaper och funktioner hos denna aminosyra"

Varför så mycket komplexitet?

Låt oss göra beräkningar. Om varje kodon kodades av endast en nukleotid, kunde endast 4 olika aminosyror bildas. Detta skulle göra proteinsyntes till en omöjlig process, eftersom i allmänhet varje protein består av cirka 100-300 aminosyror. Det finns bara 20 aminosyror som ingår i den genetiska koden, men dessa kan ordnas på olika sätt längs "monteringslinjen" för att ge upphov till de olika proteiner som finns i våra vävnader.

Å andra sidan, om varje kodon bestod av två nukleotider, skulle det totala antalet möjliga "dipleter" vara 16. Vi är fortfarande långt ifrån målet. Om varje kodon nu består av tre nukleotider (som är fallet) skulle antalet möjliga permutationer öka till 64. Med tanke på att det finns 20 essentiella aminosyror, med 64 kodoner är det möjligt att koda var och en av dem och, på toppen, erbjuder olika variationer i varje fall.

Ett tillämpat utseende

Vi tar slut på rymden, men det är verkligen komplicerat att koncentrera så mycket information på några rader. Följ oss i följande diagram, för vi lovar dig att det är mycket lättare att stänga allt detta terminologiska konglomerat:

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

Detta lilla diagram uttrycker följande: cellulärt DNA innehåller de tre nukleotiderna CCT, men det kan inte "uttrycka" den genetiska informationen, eftersom den är isolerad från cellmaskineriet i sin kärna. Därför är RNA-polymerasenzymet ansvarigt för ÖVERFÖRING (en process som kallas transkription) av DNA-nukleotiderna till RNA-nukleotider, som kommer att bilda budbärar-RNA.

Nu har vi CCU-kodonet i budbärar-RNA, som kommer att resa ut ur kärnan genom dess porer till cytosolen, där ribosomerna finns. Sammanfattningsvis kan vi säga det messenger RNA ger denna information till ribosomen, som "förstår" att aminosyran prolin måste adderas till den aminosyrasekvens som redan är uppbyggd för att ge upphov till ett specifikt protein.

Som vi har sagt tidigare består ett protein av cirka 100-300 aminosyror. Således kodas alla proteiner bildade i storleksordningen 300 aminosyror av totalt 900 tripletter (300x3) eller, om du föredrar, av 2700 nukleotider (300x3x3). Föreställ dig nu var och en av bokstäverna i var och en av de 2 700 nukleotiderna, ungefär som: AAAUCCCCGGUGAUUUAUAAGG (...) Det är detta arrangemang, denna konglomerering av bokstäver, som verkligen är genetisk kod. Lättare än det verkade först, eller hur?

Återuppta

Om du frågar någon biolog som är intresserad av molekylärbiologi om den genetiska koden kommer du säkert att ha en konversation i cirka 4-5 timmar. Det är verkligen fascinerande att veta att livets hemlighet, orealistisk som den kan verka, finns i en specifik följd av "bokstäver".

Så att, genomet av alla levande varelser kan kartläggas med dessa fyra bokstäver. Enligt det mänskliga genomprojektet består till exempel all genetisk information om vår art av 3 000 miljoner baspar (nukleotider), som finns på de 23 paren av kromosomer i kärnan hos alla våra celler. Naturligtvis, oavsett hur olika levande varelser är, har vi alla ett gemensamt "språk".

Bibliografiska referenser:

• Vad är den genetiska koden? genotipia.com. Återhämtad från: https://genotipia.com/codigo-genetico/
• Asimov, I., & de la Fuente, A. M. (1982). Den genetiska koden (nr. Sirsi) i9789688561034). Plaza & Janés.
• Genetisk kod, National Human Genome Research Institute. Återhämtad från: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
• Genetisk kod: egenskaper och dechiffrering, Complutense University of Madrid (UCM). Återhämtad från: https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-56185/08-C%C3%B3digo%20Gen%C3%A9tico-caracter%C3%ADsticas%20y%20desciframiento.pdf
• Den genetiska koden, Khanacademy.org. Återhämtad från: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a/the-genetic-code-discovery-and-properties
• Det är officiellt: det finns 42 miljoner proteinmolekyler i varje cell, europapress.com. Återhämtad från: 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: bryta den genetiska koden för liv (nr. Sirsi) i9788474325072).