Den genetiske koden er et biologisk program. Takket være henne blir aminosyresekvensene til proteiner kodet ved hjelp av de tilsvarende nukleotidsekvensene. Denne kodingen er triplett. Det vil si at en aminosyre tilsvarer en sekvens av 3 nukleotider av mRNA. En slik triplett av nukleotider kalles et kodon. Den biologiske teksten skrevet i mRNA leses av ribosomet. Hun gjør det konsekvent. Det starter med en initieringskodon, det vil si initialen, og går deretter videre til andre kodoner. Et forklarende diagram er vist nedenfor.
I skjemaet betegner bokstavene "a" aminosyrerester av proteinet. Det er 20 typer av dem. Og det er 64 typer kodoner. Dette viser at ikke alle kodoner har en aminosyre. Slike ubetydelige kodoner utfører en spesiell funksjon. De er ansvarlige for å merke endene av proteinkjedene. De kalles termineringskodoner. Andre kodoner tilsvarer noen aminosyrerester.
Dermed kan det sees at den betraktede koden er triplett, ikke-overlappende (lesing skjer sekvensielt, kodon for kodon) og inneholder terminering og initieringskodoner.
Hvordan klarte spesialistene å etablere korrespondansen mellom hver aminosyrerest og spesifikke kodoner og bestemme hvilke kodoner som indikerer begynnelsen og slutten av proteinkjedesyntesen? For å gjøre dette var det nødvendig å lese to parallelle biologiske tekster - genomet og aminosyren som tilsvarer et spesifikt proteingen. Siden cellene kjenner koden, ble de bedt om å gjenkjenne forskjellige nukleotidsekvenser.
For å gjøre dette tok vi celleekstrakter som hadde evnen til å syntetisere protein i RNA, men som ikke inneholdt enzymer som var i stand til å spalte RNA. Slike ekstrakter kalles acellular system.
Ekstraktet ble oppnådd fra bakterien E. coli, og deretter ble kunstig RNA, bare bestående av uracils, tilsatt den. På denne måten ble det cellefrie systemet stilt spørsmålet: hvilken aminosyre tilsvarer UUU-kodonen? Det viste seg at fenylalanin tilsvarer det. Så dekryptering av koden ble funnet. Deretter ble den tilsvarende oversettelsen laget for andre aminosyrer.
Den fullstendig dekrypterte genetiske koden er vist nedenfor. I den sentrale sirkelen er de første nukleotidene til kodonene indikert, i den andre sirkelen - den andre og i den tredje - den tredje. På utsiden er angitt aminosyrerester som tilsvarer kodoner.
Kampanjevideo:
Bilde av den genetiske koden
Termineringskodoner er betegnet med symbolet TEP. Hva er symbolene for initieringskodoner? Det er ingen slike spesielle kodoner. Under visse forhold antas denne rollen av kodonene AUG og GUG. De tilsvarer vanligvis metionin og valin.
Et visst mønster er lett å se på figuren: hvilken syre en spesifikk kodon vil tilsvare bestemmes av de to første nukleotidene. Det tredje nukleotidet spiller ikke en viktig rolle. Hovedbelastningen bæres av dubletten som ligger i begynnelsen av kodonen. Med andre ord kan vi si at koden er kvasi-dublett.
Denne hovedfunksjonen ble lagt merke til på det tidligste stadiet av dekodingen. Naturligvis er det umulig å kode alle 20 aminosyrene med dubletter, siden antallet dubletter er 16. Derfor bærer det tredje nukleotidet i kodonet en viss semantisk belastning.
Imidlertid er det en universell regel basert på det faktum at 4 nukleotider - adenin, cytosin, guanin og uracil i deres struktur er kombinert i 2 forskjellige klasser. Disse er pyrimidin (U og C) og purin (A og D).
Derfor blir kodedegenerasjonsregelen formulert som følger: Hvis 2 kodoner med 2 identiske første nukleotider, og den tredje tilhører samme klasse (purin eller pyrimidin), så koder de for den samme aminosyren.
Figuren viser at regelen følges strengt. Men det er to unntak fra det. AUA-kodonet tilsvarer isoleucin, ikke metionin. UGA-kodonen signaliserer slutten på syntesen, og i teorien burde den ha svart på tryptofan. Dette er overraskelsene den genetiske koden har. De må tas i betraktning, og samtidig må det forstås at den gitte regelen er universell.
Vyacheslav Markin
