- Kodoni in aminokisline
- Sporočilo, sporočila in prevod
- Genetsko sporočilo
- Kodoni in antikodoni
- Degeneracija genetskega koda
- Organele
- Reference
Kodon je vsaka izmed 64 možnih kombinacij treh nukleotidov, ki temelji na štirih ki sestavljajo nukleinske kisline. Se pravi, iz kombinacij štirih nukleotidov so zgrajeni bloki treh "črk" ali trojčkov.
To so deoksiribonukleotidi z dušikovimi bazami adenin, gvanin, timin in citozin v DNK. V RNK so ribonukleotidi z dušikovimi bazami adenin, gvanin, uracil in citozin.
Koncept kodona velja samo za gene, ki kodirajo beljakovine. Sporočilo z kodiranim DNK bo prebrano v tričrkovnih blokih, ko bodo informacije iz vašega messengerja obdelane. Skratka, kodon je osnovna enota za kodiranje genov, ki se prevajajo.
Kodoni in aminokisline
Če imamo za vsak položaj v tristranskih besedah štiri možnosti, nam izdelek 4 X 4 X 4 daje 64 možnih kombinacij. Vsak od teh kodonov ustreza določeni aminokislini - razen treh, ki delujejo kot kodoni na koncu branja.
Pretvorba sporočila, kodiranega z dušikovimi bazami v nukleinski kislini, v eno z aminokislinami v peptidu, se imenuje prevod. Molekula, ki mobilizira sporočilo iz DNK na mesto prevajanja, se imenuje selniška RNA.
Triplet messenger RNA je kodon, katerega prevod bo potekal v ribosomih. Majhne molekule adapterjev, ki spremenijo jezik nukleotidov v aminokisline v ribosomih, so prenosne RNA.
Sporočilo, sporočila in prevod
Sporočilo, ki kodira beljakovine, je sestavljeno iz linearnega niza nukleotidov, ki je večkratnik treh. Sporočilo nosi RNA, ki ji rečemo sel (mRNA).
V celičnih organizmih vse mRNA nastanejo s prepisovanjem kodiranega gena v svojo DNK. To pomeni, da so geni, ki kodirajo beljakovine, zapisani na DNK v jeziku DNK.
Vendar to ne pomeni, da se v DNK to pravilo dosledno drži. Ko je prepisano iz DNK, je sporočilo napisano v jeziku RNA.
MRNA je sestavljena iz molekule z genskim sporočilom, ki je na obeh straneh obrnjeno z nekodirajočimi območji. Določene post-transkripcijske spremembe, na primer spajanje, omogočajo generiranje sporočila, ki je v skladu s pravilom tri. Če se zdi, da se to pravilo treh ne izpolnjuje v DNK, ga spajanje obnovi.
MRNA se prevaža do mesta, kjer prebivajo ribosomi, in tu selnik usmeri prevod sporočila v beljakovinski jezik.
V najpreprostejšem primeru bo beljakovina (ali peptid) brez aminokislin enaka tretjini črk v sporočilu. To pomeni, da je enako številu kodov za sporočila minus en zaključek.
Genetsko sporočilo
Genetsko sporočilo gena, ki kodira beljakovine, se na splošno začne s kodonom, ki je preveden kot aminokislina metionin (kodon AUG, v RNA).
Značilno število kodonov se nato nadaljuje z določeno linearno dolžino in zaporedjem in konča pri stop-kodonu. Stop kodon je lahko eden od kodov opal (UGA), jantarja (UAG) ali oker (UAA).
Te nimajo ekvivalenta v jeziku aminokislin in zato nimajo ustrezne RNA za prenos. Vendar v nekaterih organizmih kodona UGA omogoča vgradnjo spremenjene aminokisline selenocistein. V drugih pa kodon UAG omogoča vgradnjo aminokisline pirolizin.
Messenger RNA kompleksira z ribosomi in začetek prevajanja omogoča vključitev začetnega metionina. Če je postopek uspešen, se bo protein podaljšal (podaljšal), saj vsaka tRNA podari ustrezno aminokislino, ki jo vodi messenger.
Ko dosežemo stop kodon, se vgradnja aminokislin ustavi, prevod je končan in sintetizirani peptid se sprosti.
Kodoni in antikodoni
Čeprav gre za poenostavitev veliko bolj zapletenega procesa, interakcija kodon-antikodon podpira hipotezo prevajanja s komplementarnostjo.
Glede na to bo interakcija z določenim tRNA narejena s komplementarnostjo z osnovami antikodona.
Antikodon je zaporedje treh nukleotidov (tripleta), ki so prisotni v krožni bazi značilne tRNA. Vsako posebno tRNA lahko naložimo z določeno aminokislino, ki bo vedno enaka.
Ko na ta način prepozna antikodon, sel sporoči ribosomu, da mora sprejeti aminokislino, ki nosi tRNA, za katero se v tem fragmentu dopolnjuje.
TRNA torej deluje kot adapter, ki omogoča preverjanje prevoda, ki ga izvaja ribosom. Ta adapter v korakih za branje kodona s tremi črkami omogoča linearno vključitev aminokislin, kar na koncu predstavlja prevedeno sporočilo.
Degeneracija genetskega koda
Ustreznost kodon: aminokislina je v biologiji znana kot genetski zapis. Ta koda vključuje tudi tri kodne prevajanja.
Obstaja 20 esencialnih aminokislin; vendar je na voljo 64 kodov za njihovo pretvorbo. Če odstranimo tri stop kodone, nam ostane še 61 za kodiranje aminokislin.
Metionin kodira samo AUG-kodon, ki je začetni kodon, pa tudi ta posebna aminokislina v katerem koli drugem delu sporočila (gena).
To nas vodi do 19 aminokislin, ki jih kodira preostalih 60 kodonov. Številne aminokisline kodira en sam kodon. Vendar pa obstajajo tudi druge aminokisline, ki jih kodira več kot en kodon. To pomanjkanje povezanosti kodona in aminokisline je tisto, čemur pravimo degeneracija genetskega koda.
Organele
Končno je genetski zapis delno univerzalen. V evkariontih obstajajo druge organele (evolucijsko izvirajo iz bakterij), kjer se preveri drugačen prevod od tistega, ki je preverjen v citoplazmi.
Te organele z lastnim genomom (in prevodom) so kloroplasti in mitohondriji. Genetski kodi kloroplastov, mitohondrijev, evkariontskih jeder in bakterijskih nukleoidov niso povsem enaki.
Vendar je znotraj vsake skupine univerzalno. Na primer, rastlinski gen, ki je kloniran in preveden v živalsko celico, bo ustvaril peptid z enakim linearnim zaporedjem aminokislin, kot bi ga imel, če bi bil preveden v rastlino izvora.
Reference
- Alberts, B. Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molekularna Biologija celice (6 th Edition). WW Norton & Company, New York, NY, ZDA.
- Brooker, RJ (2017). Genetika: analiza in načela. McGraw-Hill High Education, New York, NY, ZDA.
- Goodenough, UW (1984) Genetika. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, ZDA.
- Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Uvod v genetsko analizo (11 th ed.). New York: WH Freeman, New York, NY, ZDA.
- Koonin, EV, Novozhilov, AS (2017) Poreklo in razvoj univerzalnega genetskega koda. Letni pregled genetike, 7; 51: 45–62.
- Manickam, N., Joshi, K., Bhatt, MJ, Farabaugh, PJ (2016) Učinki modifikacije tRNA na prevodno natančnost so odvisni od lastne jakosti kodona-antikodona. Raziskave nukleinskih kislin, 44: 1871–81.