Genetik kod nedir ve nasıl çalışır?

Biz canlılar ne kadar morfolojik çeşitlilik gösterirse gösterelim, hepimiz aynı çatı altında birleşiyoruz: Temel işlevsel birimimiz hücredir. Bir canlının tüm morfolojik yapısının dayandığı bir hücre varsa, buna tek hücreli denir. protozoa veya bakteri), birkaçı olanlarımız (birkaç yüz ila yüz milyarlarca) çok hücreli varlıklarız.

Bu nedenle, her organizma hücreden başlar ve bu nedenle virüsler gibi bazı moleküler varlıklar biyolojik açıdan kesinlikle “canlı” olarak kabul edilmez. Buna karşılık, araştırmalar, her hücrenin 42 milyon protein molekülü içerdiğini karakterize etti. Bu nedenle, kuru canlı dokuların ağırlığının %50'sinin yalnızca proteinlerden oluştuğunun tahmin edilmesi şaşırtıcı değildir.

Neden tüm bu görünüşte ilgisiz verileri sağlıyoruz? Bugün hayatın sırrını çözmeye geldik: genetik kod. İlk bakışta gizemli gelse de bu konsepti hemen anlayacağınızı garanti ediyoruz. Hücreler, proteinler ve DNA her şeydir. Öğrenmek için kalın.

• İlgili makale: "DNA ve RNA arasındaki farklar"

Genetik kod nedir?

Açık ve özlü bir şekilde başlayalım: genetik kod, şundan başka bir şey değildir: hücreye belirli bir proteini nasıl yapacağını söyleyen talimat seti. Proteinlerin dokuların temel yapısal birimi olduğunu daha önceki satırlarda söylemiştik. canlı, bu yüzden anekdotsal bir soruyla karşı karşıya değiliz: proteinler olmadan yaşam olmaz, bu yüzden basit.

Genetik kodun özellikleri 1961'de Francis Crick, Sydney Brenner ve diğer işbirliği yapan moleküler biyologlar tarafından belirlendi. Bu terim bir dizi önermeye dayanmaktadır, ancak önce onları anlamak için belirli terimleri açıklığa kavuşturmalıyız. Göreyim seni:

• DNA: Mevcut tüm canlı organizmaların gelişiminde ve işleyişinde kullanılan genetik talimatları içeren nükleik asit.
• RNA: Protein sentezinin ara aşamalarını yönlendirmek de dahil olmak üzere çeşitli işlevleri yerine getiren nükleik asit.
• Nükleotidler: Birlikte canlıların DNA ve RNA zincirlerini oluşturan organik moleküller.
• Kodon veya üçlü: RNA'yı oluşturan her 3 amino asit bir kodon, yani bir genetik bilgi üçlüsü oluşturur.
• Amino asit: Belirli bir sırada proteinleri oluşturan organik moleküller. Genetik kodda 20 amino asit kodlanmıştır.

Genetik kodun temelleri

Bu çok temel terimler hakkında netleştikten sonra, keşfetmemizin zamanı geldi. Crick ve meslektaşları tarafından kurulan genetik kodun temel özellikleri. Bunlar aşağıdakilerdir:

• Kod üçlüler veya kodonlar halinde düzenlenmiştir: her üç nükleotit (kodon veya üçlü) bir amino asidi kodlar.
• Genetik kod dejeneredir: amino asitlerden daha fazla üçlü veya kodon vardır. Bu, bir amino asidin genellikle birden fazla üçlü tarafından kodlandığı anlamına gelir.
• Genetik kod örtüşmez: bir nükleotid yalnızca tek bir üçlüye aittir. Yani belirli bir nükleotid aynı anda iki kodonda değildir.
• Okuma "virgülsüz": çok karmaşık terminolojiye maruz kalmak istemiyoruz, bu yüzden kodonlar arasında "boşluk" olmadığını söyleyeceğiz.
• Nükleer genetik kod evrenseldir: aynı amino asidi farklı türlerdeki aynı üçlü kodlar.

Genetik kodun çözülmesi

Zaten terminolojik temellere ve teorik sütunlara sahibiz. Şimdi onları uygulamaya koyma zamanı. Öncelikle şunu söyleyeceğiz. Her nükleotid, sunduğu azotlu baz tarafından şartlandırılan bir harfe dayalı bir isim alır.. Azotlu bazlar şunlardır: adenin (A), sitozin (C), guanin (G), timin (T) ve urasil (U). Adenin, sitozin ve guanin evrenseldir, timin DNA'ya özgüdür ve urasil RNA'ya özgüdür. Bunu görürseniz, bunun ne anlama geldiğini düşünüyorsunuz?:

ŞNT

CCU

Yukarıda açıklanan terimleri kurtarmanın zamanı geldi. CCT bir DNA zincirinin parçasıdır, yani 3 farklı nükleotid: biri sitozin bazı, diğeri sitozin bazı ve diğeri timin bazı ile. Kalın harflerin ikinci durumunda, bir RNA zincirinde "tadusidasyonlu" DNA genetik bilgisi (dolayısıyla eskiden timinin olduğu yerde bir urasil vardır) olduğu için bir kodonun önündeyiz.

Böylece, bunu teyit edebiliriz CCU amino asit prolinini kodlayan bir kodondur. Daha önce de söylediğimiz gibi, genetik kod dejeneredir. Böylece amino asit prolin, farklı nükleotidlere sahip diğer kodonlar tarafından da kodlanır: CCC, CCA, CCG. Böylece amino asit prolin, toplam 4 kodon veya üçlü tarafından kodlanır.

Amino asidi kodlamak için 4 kodonun gerekli olduğu değil, herhangi birinin geçerli olduğu belirtilmelidir. Genel olarak, esansiyel amino asitler, metiyonin ve triptofan hariç 2,3,4 veya 6 farklı kodon tarafından kodlanır. bu sadece bir tanesine cevap veriyor.

• İlginizi çekebilir: "Triptofan: bu amino asidin özellikleri ve işlevleri"

Neden bu kadar karmaşıklık?

Hesaplamalar yapalım. Her kodon sadece bir nükleotid tarafından kodlansaydı, sadece 4 farklı amino asit oluşturulabilirdi. Bu, protein sentezini imkansız bir süreç haline getirecektir, çünkü genel olarak her protein yaklaşık 100-300 amino asitten oluşur. Genetik kodda yer alan sadece 20 amino asit vardır.ancak bunlar, dokularımızda bulunan farklı proteinleri ortaya çıkarmak için "birleşme çizgisi" boyunca farklı şekillerde düzenlenebilir.

Öte yandan, her bir kodon iki nükleotitten oluşsaydı, toplam olası "diplet" sayısı 16 olurdu. Hala hedeften çok uzaktayız. Şimdi, eğer her kodon üç nükleotitten oluşsaydı (durumda olduğu gibi), olası permütasyonların sayısı 64'e çıkacaktı. 20 esansiyel amino asit olduğunu göz önünde bulundurarak, 64 kodonu ile her birini kodlamak için verir ve hepsinden önemlisi, her durumda farklı varyasyonlar sunar.

Uygulamalı bir görünüm

Alanımız tükeniyor, ancak bu kadar çok bilgiyi birkaç satırda yoğunlaştırmak gerçekten karmaşık. Aşağıdaki şemada bizi takip edin, çünkü tüm bu terminolojik holdingi kapatmanın göründüğünden çok daha kolay olduğuna söz veriyoruz:

CCT (DNA) → CCU (RNA) → Prolin (ribozom)

Bu küçük diyagram aşağıdakileri ifade eder: hücresel DNA, 3 nükleotid CCT'yi içerir, ancak çekirdeğindeki hücresel makineden izole edildiğinden genetik bilgiyi “ifade edemez”.. Bu nedenle, RNA polimeraz enzimi, DNA nükleotitlerini, mesajcı RNA'yı oluşturacak olan RNA nükleotitlerine TRANSCRIBING'den (transkripsiyon olarak bilinen bir süreç) sorumludur.

Şimdi haberci RNA'da, çekirdekten gözeneklerinden geçerek ribozomların bulunduğu sitozole gidecek olan CCU kodonumuz var. Özetle şunu söyleyebiliriz haberci RNA bu bilgiyi ribozoma verir.Bu, amino asit prolininin, belirli bir proteini oluşturmak için önceden oluşturulmuş amino asit dizisine eklenmesi gerektiğini "anlar".

Daha önce de söylediğimiz gibi, bir protein yaklaşık 100-300 amino asitten oluşur. Böylece, 300 amino asitten oluşan herhangi bir protein, toplam 900 üçlü (300x3) veya tercih ederseniz 2.700 nükleotit (300x3x3) tarafından kodlanacaktır. Şimdi, 2.700 nükleotidin her birindeki harflerin her birini şöyle hayal edin: AAAUCCCCGGUGAUUUAUAAGG (...) Bu düzenleme, bu harfler yığını, aslında genetik Kod. İlk başta göründüğünden daha kolay, değil mi?

Devam et

Moleküler biyoloji ile ilgilenen herhangi bir biyoloğa genetik kodu sorarsanız, mutlaka 4-5 saat kadar sohbet etmiş olursunuz. Göründüğü kadar gerçek olmayan yaşamın sırrının, belirli bir "harfler" dizisinde yer aldığını bilmek gerçekten büyüleyici.

Böylece, herhangi bir canlının genomu bu 4 harfle haritalanabilir. Örneğin insan genom projesine göre türümüzün tüm genetik bilgileri 3.000 milyon tüm hücrelerimizin çekirdeğindeki 23 çift kromozom üzerinde bulunan baz çiftleri (nükleotidler) hücreler. Elbette canlılar ne kadar farklı olursa olsun, hepimizin ortak bir “dili” vardır.

Bibliyografik referanslar:

• Genetik kod nedir? genotipia.com.tr Şuradan alındı: https://genotipia.com/codigo-genetico/
• Asimov, I. ve de la Fuente, A. M. (1982). Genetik kod (No. Sirsi) i9789688561034). Plaza ve Janes.
• Genetik kod, Ulusal İnsan Genomu Araştırma Enstitüsü. Şuradan alındı: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
• Genetik kod: özellikler ve şifre çözme, Madrid Complutense Üniversitesi (UCM). Şuradan alındı: https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-56185/08-C%C3%B3digo%20Gen%C3%A9tico-caracter%C3%ADsticas%20y%20desciframiento.pdf
• Genetik Kod, Khanacademy.org. Şuradan alındı: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a/the-genetic-code-discovery-and-properties
• Her hücrede 42 milyon protein molekülü var, europapress.com. Şuradan alındı: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleculas-proteina-cada-celula-20180117181506.html
• Lee, T. F. (1994). İnsan Genom Projesi: yaşamın genetik kodunu kırmak (No. Sirsi) i9788474325072).