De genetische code is een biologisch programma. Dankzij haar worden de aminozuursequenties van eiwitten gecodeerd met behulp van de overeenkomstige nucleotidesequenties. Deze codering is triplet. Dat wil zeggen, één aminozuur komt overeen met een sequentie van 3 nucleotiden van mRNA. Zo'n triplet van nucleotiden wordt een codon genoemd. De biologische tekst geschreven in mRNA wordt gelezen door het ribosoom. Ze doet het consequent. Het begint met een initiatiecodon, dat wil zeggen de initiaal, en gaat dan verder met andere codons. Hieronder wordt een verklarend diagram weergegeven.
In het schema geven de letters "a" de aminozuurresiduen van het eiwit aan. Er zijn 20 soorten. En er zijn 64 soorten codons, wat laat zien dat niet elk codon een aminozuur heeft. Dergelijke onbeduidende codons vervullen een speciale functie. Ze zijn verantwoordelijk voor het markeren van de uiteinden van de eiwitketens. Ze worden terminatiecodons genoemd. Andere codons komen overeen met enkele aminozuurresiduen.
Het kan dus worden gezien dat de beschouwde code een triplet is, niet-overlappend (lezing vindt opeenvolgend codon voor codon plaats) en bevat terminatie- en initiatiecodons.
Hoe slaagden de specialisten erin om de overeenkomst van elk aminozuurresidu met specifieke codons vast te stellen en te bepalen welke codons het begin en het einde van de synthese van de eiwitketen aangeven? Om dit te doen, was het nodig om 2 parallelle biologische teksten te lezen - het genoom en het aminozuur dat overeenkomt met een specifiek eiwitgen. Omdat de cellen de code kennen, werd hen gevraagd om verschillende nucleotidesequenties te herkennen.
Om dit te doen, gebruikten we celextracten die het vermogen hadden om eiwitten in RNA te synthetiseren, maar die geen enzymen bevatten die RNA kunnen splitsen. Dergelijke extracten worden acellulair systeem genoemd.
Het extract werd verkregen uit E. coli-bacteriën en vervolgens werd er kunstmatig RNA, bestaande uit slechts één uracil, aan toegevoegd. Op deze manier werd aan het celvrije systeem de vraag gesteld: welk aminozuur komt overeen met het UUU-codon? Het bleek dat fenylalanine ermee overeenkomt. Dus de ontsleuteling van de code is gevonden. Vervolgens werd de overeenkomstige vertaling gemaakt voor andere aminozuren.
De volledig ontcijferde genetische code wordt hieronder weergegeven. In de centrale cirkel zijn de eerste nucleotiden van de codons aangegeven, in de tweede cirkel - de tweede en in de derde - de derde. Aan de buitenkant zijn aminozuurresten aangegeven die overeenkomen met codons.
Promotie video:
Afbeelding van de genetische code
Eindcodons worden aangeduid met het symbool TEP. Wat zijn de symbolen voor initiatiecodons? Dergelijke speciale codons bestaan niet. Deze rol wordt onder bepaalde voorwaarden vervuld door de codons AUG en GUG. Ze komen meestal overeen met methionine en valine.
De figuur laat duidelijk een bepaald patroon zien: met welk zuur een bepaald codon overeenkomt, wordt bepaald door de eerste 2 nucleotiden. Het derde nucleotide speelt geen belangrijke rol. De hoofdbelasting wordt gedragen door het doublet aan het begin van het codon. Met andere woorden, we kunnen zeggen dat de code quasi-doublet is.
Dit belangrijkste kenmerk werd opgemerkt in het vroegste stadium van het decoderen. Het is natuurlijk onmogelijk om alle 20 aminozuren met doubletten te coderen, aangezien het aantal doubletten 16 is. Daarom draagt het derde nucleotide in het codon een bepaalde semantische lading.
Er is echter een universele regel gebaseerd op het feit dat 4 nucleotiden - adenine, cytosine, guanine en uracil in hun structuur gecombineerd zijn in 2 verschillende klassen. Dit zijn pyrimidine (U en C) en purine (A en D).
Daarom is de codedegeneratieregel als volgt geformuleerd: als 2 codons met 2 identieke eerste nucleotiden, en de derde tot dezelfde klasse behoren (purine of pyrimidine), dan coderen ze voor hetzelfde aminozuur.
De figuur laat zien dat de regel strikt wordt gevolgd. Maar er zijn 2 uitzonderingen. Het AUA-codon komt overeen met isoleucine, niet met methionine. Het UGA-codon signaleert het einde van de synthese, en in theorie had het moeten reageren op tryptofaan. Dit zijn de verrassingen die de genetische code heeft. Ze moeten in aanmerking worden genomen en tegelijkertijd moet worden begrepen dat de gegeven regel universeel is.
Vyacheslav Markin