ЩО ТАКЕ КОДОН? (ГЕНЕТИКА) - БІОЛОГІЯ

Кодон є кожним з 64 можливих комбінацій трьох нуклеотидів, на основі чотири , які складають нуклеїнові кислоти. Тобто із комбінацій чотирьох нуклеотидів будуються блоки з трьох «літер», або трійки.

Це дезоксирибонуклеотиди з азотистими основами аденіну, гуаніну, тиміну та цитозину в ДНК. У РНК це рибонуклеотиди з азотистими основами аденін, гуанін, урацил та цитозин.

Концепція кодону поширюється лише на гени, які кодують білки. Повідомлення, кодоване ДНК, буде прочитане в трибуквених блоках, коли інформація з вашого месенджера буде оброблена. Кодон, коротше кажучи, є основною одиницею кодування для генів, які перекладаються.

Кодони та амінокислоти

Якщо для кожної позиції з трибуквенних слів ми маємо чотири можливості, то добуток 4 X 4 X 4 дає нам 64 можливі комбінації. Кожному з цих кодонів відповідає певна амінокислота - за винятком трьох, які функціонують як кодони, що читаються в кінці.

Перетворення повідомлення, закодованого азотистими основами в нуклеїновій кислоті, в одне з амінокислотами в пептиді, називається трансляцією. Молекула, яка мобілізує повідомлення від ДНК до сайту трансляції, називається месенджерною РНК.

Триплет месенджерної РНК - це кодон, переклад якого відбуватиметься в рибосомах. Невеликі молекули адаптера, які змінюють мову нуклеотидів на амінокислоти в рибосомах, - це переносні РНК.

Повідомлення, месенджери та переклад

Повідомлення, що кодує білок, складається з лінійного масиву нуклеотидів, кратного трьом. Повідомлення несе РНК, яку ми називаємо месенджером (мРНК).

У клітинних організмах всі мРНК виникають шляхом транскрипції кодованого гена у відповідну ДНК. Тобто гени, які кодують білки, записані на ДНК мовою ДНК.

Однак це не означає, що в ДНК суворо дотримується цього правила трьох. Після транскрибування з ДНК повідомлення тепер написано мовою РНК.

МРНК складається з молекули з повідомленням про ген, з обох боків фланкованим не кодуючими областями. Деякі модифікації після транскрипції, наприклад, сплайсинг, наприклад, дозволяють генерувати повідомлення, яке відповідає правилу трьох. Якщо це правило трьох не здавалося виконаним у ДНК, сплайсинг відновлює його.

МРНК транспортується до місця, де мешкають рибосоми, і тут месенджер направляє переклад повідомлення на білкову мову.

У найпростішому випадку білок (або пептид) матиме кількість амінокислот, рівних третині букв повідомлення без трьох з них. Тобто дорівнює кількості кодонів месенджера мінус один термінал.

Генетичне повідомлення

Генетичне повідомлення від гена, який кодує білки, зазвичай починається з кодону, який перекладається як амінокислота метіонін (кодон AUG, у РНК).

Потім характерна кількість кодонів продовжується на певній лінійній довжині та послідовності та закінчується на стоп-кодоні. Стоп-кодон може бути одним з опалових (UGA), бурштинових (UAG) або охерних (UAA) кодонів.

Вони не мають еквівалента мовою амінокислот, і тому не мають відповідної передачі РНК. Однак у деяких організмах кодон UGA дозволяє включати модифіковану амінокислоту селеноцистеїну. В інших, кодон UAG дозволяє включити амінокислоту піролізин.

Месенджер РНК комплексується з рибосомами, і ініціація трансляції дозволяє включити початковий метіонін. Якщо процес успішний, білок подовжується (подовжується), оскільки кожна тРНК передає відповідну амінокислоту, керовану месенджером.

Після досягнення стоп-кодону інкорпорація амінокислот припиняється, трансляція завершена, а синтезований пептид вивільняється.

Кодони та антикодони

Хоча це спрощення набагато складнішого процесу, взаємодія кодон-антикодон підтримує гіпотезу про переклад взаємодоповнення.

Відповідно до цього, для кожного кодону в месенджері взаємодія з конкретною тРНК буде продиктована взаємодоповненням з основами антикодону.

Антикодон - це послідовність трьох нуклеотидів (триплетів), присутніх у круговій основі типової тРНК. Кожна конкретна тРНК може бути завантажена певною амінокислотою, яка завжди буде однаковою.

Таким чином, коли антикодон розпізнається, месенджер повідомляє рибосомі, що він повинен прийняти амінокислоту, яка несе тРНК, до якої вона є комплементарною у цьому фрагменті.

Отже, тРНК діє як адаптер, що дозволяє перевірити трансляцію, здійснену рибосомою. Цей адаптер, на етапі зчитування кодону з трьох літер, дозволяє лінійне включення амінокислот, що в кінцевому підсумку становить перекладене повідомлення.

Виродження генетичного коду

Відповідність кодон: амінокислоти відома в біології як генетичний код. Цей код також включає три стоп-кодони перекладу.

Є 20 незамінних амінокислот; але, у свою чергу, є 64 кодони для їх перетворення. Якщо ми видалимо три стоп-кодони, у нас залишилося 61 код для амінокислот.

Метіонін кодується тільки AUG-кодоном, який є початковим кодоном, але також цією амінокислотою в будь-якій іншій частині повідомлення (гена).

Це призводить нас до 19 амінокислот, кодованих рештою 60 кодонами. Багато амінокислоти кодуються одним кодоном. Однак є й інші амінокислоти, які кодуються більш ніж одним кодоном. Ця відсутність зв’язку між кодоном та амінокислотою - це те, що ми називаємо виродженням генетичного коду.

Органели

Нарешті, генетичний код частково універсальний. У еукаріотів є інші органели (еволюційно отримані від бактерій), де перевіряється інший переклад, ніж той, який перевіряється в цитоплазмі.

Ці органели з власним геномом (і перекладом) - це хлоропласти та мітохондрії. Генетичні коди хлоропластів, мітохондрій, еукаріотичних ядер та бактеріальних нуклеоїдів точно не однакові.

Однак усередині кожної групи вона є універсальною. Наприклад, рослинний ген, який клонується і переводиться в клітину тварини, дасть пептид з тією ж лінійною послідовністю амінокислот, яку він мав би, якби був переведений у рослину походження.

Список літератури

Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of Cell (6- ^е видання). WW Norton & Company, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.
Брукер, RJ (2017). Генетика: аналіз та принципи. Вища освіта McGraw-Hill, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
Goodenough, UW (1984) Генетика. WB Saunders Co. Ltd, Філадельфія, штат Пенсільванія, США.
Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Вступ до генетичного аналізу (11- ^е видання). Нью-Йорк: WH Freeman, New York, NY, США.
Коонін Е.В., Новожилов А.С. (2017) Походження та еволюція універсального генетичного коду. Щорічний огляд генетики, 7; 51: 45-62.
Manickam, N., Joshi, K., Bhatt, MJ, Farabaugh, PJ (2016) Вплив модифікації тРНК на поступальну точність залежить від внутрішньої сили кодона-антикодону. Дослідження нуклеїнових кислот, 44: 1871-81.

ЩО ТАКЕ КОДОН? (ГЕНЕТИКА) - БІОЛОГІЯ - 2025