Zrozumienie kodu genetycznego

Informacje genetyczne są przechowywane w postaci długich, złożonych sekwencji czterech różnych zasad w DNA: adeniny (A), tyminy (T), guaniny (G) i cytozyny (C). Trójki tych zasad są interpretowane przez maszynerię genetyczną jako instrukcje dodania określonego aminokwasu do białka.

Alfred Pasieka/Naukowa Biblioteka Zdjęć/Getty Images Plus

Kod genetyczny to sekwencja zasad nukleotydowych w kwasy nukleinowe ( DNA oraz RNA ) ten kod dla aminokwas łańcuchy w białka . DNA składa się z czterech zasad nukleotydowych: adeniny (A), guaniny (G), cytozyny (C) i tyminy (T). RNA zawiera nukleotydy adeninę, guaninę, cytozynę i uracyl (U). Gdy trzy ciągłe zasady nukleotydowe kodują aminokwas lub sygnalizują początek lub koniec synteza białek , zestaw jest znany jako a kodon . Te zestawy tripletów zawierają instrukcje dotyczące produkcji aminokwasów. Aminokwasy są ze sobą połączone, tworząc białka.

Analiza kodu genetycznego

Tabela kodonów. Darryl Leja, NHGRI

Kodony

Kodony RNA oznaczają określone aminokwasy. Kolejność zasad w sekwencji kodonów określa aminokwas, który ma być wytworzony. Dowolny z czterech nukleotydów w RNA może zajmować jedną z trzech możliwych pozycji kodonów. W związku z tym istnieją 64 możliwe kombinacje kodonów. Określono sześćdziesiąt jeden kodonów aminokwasy i trzy (UAA, UAG, UGA) służyć jako zatrzymuj sygnały do wyznaczenia końca syntezy białek. Kodon SIE kody aminokwasu metionina i służy jako sygnał startowy na początek tłumaczenia.

Wiele kodonów może również określać ten sam aminokwas. Na przykład kodony UCU, UCC, UCA, UCG, AGU i AGC określają aminokwas serynę. W powyższej tabeli kodonów RNA wymieniono kombinacje kodonów i wyznaczone przez nie aminokwasy. Czytając tabelę, jeśli uracyl (U) znajduje się na pierwszej pozycji kodonu, adenina (A) na drugiej, a cytozyna (C) na trzeciej, kodon UAC określa aminokwas tyrozynę.

Aminokwasy

Skróty i nazwy wszystkich 20 aminokwasów wymieniono poniżej.

Na dole: Alanina Argument: Arginina Asn: Asparagina Żmija: Kwas asparaginowy

Cys: Cysteina Glu: Kwas glutaminowy Gln: Glutamina Gly: Glicyna

Jego: Histydyna Z: Izoleucyna Leja: Leucyna Światło: Lizyna

Z: Metionina Fe: Fenyloalanina Zawodowiec: Prolina Być: Serine

Cz: Treonina Trp: Tryptofan Tyr: Tyrozyna Val: Walina

Produkcja białka

Transferowe RNA są niezbędnym składnikiem translacji, biologicznej syntezy nowych białek zgodnie z kodem genetycznym. ttsz/iStock/Getty Images Plus

Białka są produkowane w procesach Transkrypcja DNA i tłumaczenie. Informacje zawarte w DNA nie są bezpośrednio przekształcane w białka, ale najpierw muszą zostać skopiowane do RNA. Transkrypcja DNA to proces syntezy białek, który obejmuje transkrypcję informacji genetycznej z DNA na RNA. Niektóre białka zwane czynnikami transkrypcyjnymi rozwijają nić DNA i umożliwiają enzymowi polimerazie RNA transkrypcję tylko pojedynczej nici DNA do jednoniciowego polimeru RNA zwanego informacyjnym RNA (mRNA). Gdy polimeraza RNA dokonuje transkrypcji DNA, pary guanina z cytozyną i adenina z uracylem.

Ponieważ transkrypcja odbywa się w jądro komórki, cząsteczka mRNA musi przejść przez błonę jądrową, aby dotrzeć do cytoplazma . W cytoplazmie mRNA wraz z rybosomy i inna cząsteczka RNA zwana transfer RNA , pracują razem, aby przetłumaczyć transkrybowany komunikat na łańcuchy aminokwasów. Podczas translacji odczytywany jest każdy kodon RNA, a odpowiedni aminokwas jest dodawany do rosnącego łańcucha polipeptydowego przez transferowy RNA. Cząsteczka mRNA będzie kontynuowała translację aż do osiągnięcia kodonu terminacji lub kodonu stop. Po zakończeniu transkrypcji łańcuch aminokwasów jest modyfikowany, zanim stanie się w pełni funkcjonującym białkiem.

Jak mutacje wpływają na kodony

Wikimedia Commons /CC BY-SA 4.0 ' id='mntl-sc-block-image_2-0-17' />

Trzy rodzaje mutacji punktowych obejmują mutacje ciche, nonsensowne i missense. Jonsta247/ Wikimedia Commons /CC BY-SA 4.0

A mutacja genów to zmiana w sekwencji nukleotydów w DNA. Ta zmiana może wpłynąć na pojedynczą parę nukleotydów lub większe segmenty chromosomy . Zmiana sekwencji nukleotydowych najczęściej skutkuje niedziałającymi białkami. Dzieje się tak, ponieważ zmiany w sekwencjach nukleotydowych zmieniają kodony. Jeśli kodony zostaną zmienione, aminokwasy, a tym samym białka, które są syntetyzowane, nie będą kodowane w oryginalnej sekwencji genu.

Mutacje genów można ogólnie podzielić na dwa typy: mutacje punktowe i insercje lub delecje par zasad. Mutacje punktowe zmienić pojedynczy nukleotyd. Wstawianie lub usuwanie par zasad wynik, gdy zasady nukleotydowe są wstawiane lub usuwane z oryginalnej sekwencji genu. Mutacje genów są najczęściej wynikiem dwóch rodzajów zdarzeń. Po pierwsze, czynniki środowiskowe, takie jak chemikalia, promieniowanie i światło ultrafioletowe ze słońca, mogą powodować mutacje. Po drugie, mutacje mogą być również spowodowane błędami popełnionymi podczas podziału komórki ( mitoza oraz mejoza ).

Kluczowe dania na wynos: kod genetyczny

• The kod genetyczny to sekwencja zasad nukleotydowych w DNA i RNA, które kodują produkcję określonych aminokwasów. Aminokwasy są ze sobą połączone, tworząc białka.
• Kod jest odczytywany w zestawach trójek zasad nukleotydowych, zwanych kodony , które wyznaczają określone aminokwasy. Na przykład kodon UAC (uracyl, adenina i cytozyna) określa aminokwas tyrozynę.
• Niektóre kodony reprezentują sygnały start (AUG) i stop (UAG) dla transkrypcji RNA i produkcji białek.
• Mutacje genów mogą zmieniać sekwencje kodonów i negatywnie wpływać na syntezę białek.

Źródła

• Griffiths, Anthony JF, et al. 'Kod genetyczny.' Wprowadzenie do analizy genetycznej. Wydanie siódme. , Narodowa Biblioteka Medyczna Stanów Zjednoczonych, 1 stycznia 1970 r., www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21950/.
• „Wprowadzenie do genomiki”. NHGRI , www.genome.gov/About-Genomics/Introduction-to-Genomics.