Geneettinen koodi on biologinen ohjelma. Hänen ansiosta proteiinien aminohapposekvenssit koodataan vastaavia nukleotidisekvenssejä käyttäen. Tämä koodaus on kolminkertainen. Toisin sanoen yksi aminohappo vastaa mRNA: n 3 nukleotidin sekvenssiä. Tällaista nukleotidien triplettiä kutsutaan kodoniksi. Ribosomi lukee mRNA: ssa kirjoitetun biologisen tekstin. Hän tekee sen johdonmukaisesti. Se alkaa aloituskodonilla, toisin sanoen alkuosalla, ja siirtyy sitten muihin kodoneihin. Alla on selittävä kaavio.
Kaaviossa kirjaimet "a" tarkoittavat proteiinin aminohappotähteitä. Niitä on 20 tyyppiä. Kodoneja on 64 tyyppiä, mikä osoittaa, että kaikilla kodoneilla ei ole aminohappoja. Tällaisilla merkityksettömillä kodoneilla on erityinen tehtävä. Ne ovat vastuussa proteiiniketjujen päiden merkitsemisestä. Niitä kutsutaan lopetuskodoneiksi. Muut kodonit vastaavat joitain aminohappotähteitä.
Siten voidaan nähdä, että tarkasteltu koodi on tripletti, ei päällekkäinen (lukeminen tapahtuu peräkkäin, kodoni kodonin mukaan) ja sisältää lopetus- ja aloituskodoneja.
Kuinka asiantuntijat onnistuivat selvittämään kunkin aminohappotähteen vastaavuuden spesifisiin kodoneihin ja määrittämään, mitkä kodonit osoittavat proteiiniketjun synteesin alkua ja loppua? Tätä varten oli tarpeen lukea 2 rinnakkaista biologista tekstiä - genomi ja tiettyä proteiinigeeniä vastaava aminohappo. Koska solut tietävät koodin, niitä pyydettiin tunnistamaan erilaiset nukleotidisekvenssit.
Tätä varten otimme solu-uutteita, joilla oli kyky syntetisoida proteiinia RNA: ksi, mutta jotka eivät sisältäneet entsyymejä, jotka kykenisivät pilkkomaan RNA: ta. Tällaisia uutteita kutsutaan solusysteemiksi.
Uute saatiin bakteeri E. colista, ja sitten siihen lisättiin vain urasiileista koostuvaa keinotekoista RNA: ta. Tällä tavalla soluttomalle järjestelmälle esitettiin kysymys: mitä aminohappoa UUU-kodoni vastaa? Kävi ilmi, että fenyylialaniini vastaa sitä. Joten koodin salauksen purku löydettiin. Sitten vastaava käännös tehtiin muille aminohapoille.
Täysin purettu geneettinen koodi on esitetty alla. Keskiympyrässä kodonien ensimmäiset nukleotidit on merkitty, toisessa ympyrässä - toinen ja kolmannessa - kolmas. Ulkopuolella on merkitty kodoneja vastaavat aminohappotähteet.
Mainosvideo:
Kuva geneettisestä koodista
Lopetuskodonit on merkitty tunnuksella TEP. Mitkä ovat aloituskodonien symbolit? Tällaisia erityisiä kodoneja ei ole. Tämän roolin tietyissä olosuhteissa ottavat kodonit AUG ja GUG. Ne vastaavat yleensä metioniinia ja valiinia.
Kuvassa näkyy selvästi tietty malli: mitä happoa spesifinen kodoni tulee vastaamaan, määrittää kaksi ensimmäistä nukleotidia. Kolmannella nukleotidilla ei ole merkittävää roolia. Pääkuormituksen kantaa kodonin alussa sijaitseva dupletti. Toisin sanoen voimme sanoa, että koodi on lähes kaksinkertainen.
Tämä pääominaisuus havaittiin sen purkamisen varhaisessa vaiheessa. Luonnollisesti on mahdotonta koodata kaikkia 20 aminohappoa dubleteilla, koska dublettien lukumäärä on 16. Näin ollen kodonin kolmas nukleotidi kantaa tietyn semanttisen kuormituksen.
On kuitenkin olemassa universaali sääntö, joka perustuu siihen, että 4 nukleotidia - adeniini, sytosiini, guaniini ja urasiili niiden rakenteessa yhdistetään kahteen eri luokkaan. Nämä ovat pyrimidiini (U ja C) ja puriini (A ja D).
Näin ollen koodin degeneraation sääntö muotoillaan seuraavasti: jos 2 kodonia, joissa on 2 identtistä ensimmäistä nukleotidia, ja kolmas kuuluvat samaan luokkaan (puriini tai pyrimidiini), niin ne koodaavat samaa aminohappoa.
Kuva osoittaa, että sääntöä noudatetaan tarkasti. Mutta siinä on 2 poikkeusta. AUA-kodoni on vastuussa isoleusiinista, ei metioniinista. UGA-kodoni merkitsee synteesin loppua, ja teoriassa sen olisi pitänyt reagoida tryptofaaniin. Nämä ovat geneettisen koodin yllätyksiä. Ne on otettava huomioon ja samalla on ymmärrettävä, että annettu sääntö on yleismaailmallinen.
Vyacheslav Markin