Що таке кодон? (Генетика)



A кодона являє собою кожну з 64 можливих комбінацій з трьох нуклеотидів, заснованих на чотирьох, що складають нуклеїнові кислоти. Тобто, блоки з трьох "букв" або триплетів будуються з комбінацій чотирьох нуклеотидів.

Це дезоксирибонуклеотиди з азотистими підставами аденін, гуанін, тимін і цитозин в ДНК. У РНК вони являють собою рибонуклеотиди з азотистими підставами аденін, гуанін, урацил і цитозин.

Концепція кодону застосовується тільки до генів, які кодують білки. Повідомлення, закодоване в ДНК, буде прочитано блоками з трьох літер, як тільки буде оброблена інформація вашого месенджера. Кодон, коротше кажучи, є основною одиницею кодування для перекладених генів.

Індекс

  • 1 Кодони і амінокислоти
  • 2 Повідомлення, посланники та переклад
    • 2.1 Генетичне повідомлення
  • 3 Кодони та антикодони
  • 4 Виродженість генетичного коду
    • 4.1 Органели
  • 5 Посилання

Кодони і амінокислоти

Якщо для кожної позиції словами з трьох літер ми маємо чотири можливості, то продукт 4 X 4 X 4 дає нам 64 можливих комбінацій. Кожен з цих кодонов відповідає певній амінокислоті - за винятком трьох, які функціонують як кодони кінця читання.

Перетворення повідомлення, кодованого азотистими підставами в нуклеїнової кислоти в одну з амінокислотами в пептиді, називається трансляцією. Молекула, що мобілізує повідомлення з ДНК на сайт трансляції, називається месенджером РНК.

Триплет месенджерной РНК є кодоном, переклад якого буде здійснюватися на рибосомах. Невеликі молекули адаптера, які змінюють мову нуклеотидів до амінокислот у рибосомах, є трансферними РНК.

Повідомлення, посланці та переклад

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

У клітинних організмах всі мРНК виникають шляхом транскрипції гена, кодованого у відповідній ДНК. Тобто гени, які кодують білки, записуються в ДНК мовою ДНК.

Однак це не означає, що в ДНК це правило трьох суворо дотримується. Коли транскрибується з ДНК, повідомлення тепер написано мовою РНК.

МРНК складається з молекули з повідомленням гена, фланкують з обох сторін некодирующими областями. Деякі посттранскрипційні модифікації, такі як, наприклад, сплайсинг, дозволяють генерувати повідомлення, яке відповідає правилу трьох. Якщо в ДНК це правило трьох не здається виконаним, сплайсинг відновлює його.

МРНК транспортується до місця, де перебувають рибосоми, і тут посланник направляє переклад повідомлення на мову білків..

У найпростішому випадку білок (або пептид) буде мати амінокислотне число, що дорівнює одній третій букви повідомлення без трьох з них. Тобто, дорівнює кількості кодонів месенджера мінус один з завершення.

Генетичне повідомлення

Генетичне повідомлення гена, який кодує білки, зазвичай починається з кодона, який переводиться як амінокислота метіонін (кодон AUG, в РНК).

Потім вони продовжують характерне число кодонов у певній лінійній довжині і послідовності і закінчуються стоп-кодоном. Стоп-кодон може бути одним з кодонов опалу (UGA), бурштину (UAG) або охри (UAA).

Вони не мають еквівалента в амінокислотній мові, а отже, ні відповідної передачі РНК. Однак у деяких організмах кодон UGA дозволяє включити модифіковану амінокислоту селеноцистеина. В інших кодон UAG дозволяє включити амінокислоту піролізин.

Посланники РНК-комплексів з рибосомами, ініціація трансляції дозволяє включення початкового метіоніну. Якщо процес є успішним, білок розтягується (подовжується), оскільки кожна тРНК передає відповідну амінокислоту, керовану посланцем.

При досягненні стоп-кодону припиняють включення амінокислот, завершують трансляцію і вивільняють синтезований пептид.

Кодони і антикодони

Хоча це спрощення набагато складнішого процесу, взаємодія кодон-антикодон підтримує гіпотезу трансляції шляхом комплементарності.

Згідно з цим, для кожного кодона в месенджері взаємодія з конкретною тРНК буде диктуватися комплементарністю з основами антикодону.

Антикодон являє собою послідовність з трьох нуклеотидів (триплет), присутніх в круговій основі типової тРНК. Кожна специфічна тРНК може бути завантажена певною амінокислотою, яка завжди буде однаковою.

Таким чином, при розпізнаванні антикодону посланник вказує на рибосому, що він повинен приймати амінокислоту, яка несе тРНК, для якої вона комплементарна в цьому фрагменті.

ТРНК, таким чином, діє як адаптер, який дозволяє перевірити переклад, здійснений рибосомою. Цей адаптер, в кроках зчитування трьохбуквенних кодонів, дозволяє лінійне включення амінокислот, що, нарешті, є перекладеним повідомленням.

Виродженість генетичного коду

Відповідність кодону: амінокислота відома в біології як генетичний код. Цей код також включає три кодона для завершення перекладу.

Є 20 незамінних амінокислот; але є, у свою чергу, 64 кодона, доступних для перетворення. Якщо виключити три термінаторних кодона, у нас ще 61 для кодування амінокислот.

Метіонін кодується тільки кодоном AUG-, який є стартовим кодоном, але також цієї конкретної амінокислоти в будь-якій іншій частині повідомлення (ген).

Це призводить до 19 амінокислот, що кодуються залишилися 60 кодонами. Багато амінокислоти кодуються одним кодоном. Однак існують інші амінокислоти, які кодуються більш ніж одним кодоном. Це відсутність взаємозв'язку між кодоном і амінокислотою є тим, що ми називаємо виродженням генетичного коду.

Органели

Нарешті, генетичний код частково універсальний. У еукаріот є інші органели (еволюційно отримані з бактерій), де перевіряється інший переклад, ніж те, що перевіряється в цитоплазмі.

Ці органели з власним геномом (і перекладом) є хлоропластами і мітохондріями. Генетичні коди хлоропластів, мітохондрій, ядер еукаріотів і нуклеоїдів бактерій не зовсім ідентичні.

Проте всередині кожної групи вона універсальна. Наприклад, ген рослин, клонований і переведений у клітину тварин, дасть початок пептиду з тією ж лінійною послідовністю амінокислот, яка була б переведена на рослину походження.

Список літератури

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6)й Видання). W. Norton & Company, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
  2. Брукер, Р. Дж. (2017). Генетика: аналіз і принципи. McGraw-Hill Вища освіта, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
  3. Goodenough, U. W. (1984) Генетика. W. B. Saunders Co. Ltd, Філадельфія, Пенсільванія, США.
  4. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Вступ до генетичного аналізу (11й ред.). Нью-Йорк: У. Г. Фрімен, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
  5. Коонін Е.В., Новожилов А.С. (2017) Походження та еволюція універсального генетичного коду. Щорічний огляд генетики, 7; 51: 45-62.
  6. Manickam, N., Joshi, K., Bhatt, M.J., Farabaugh, P.J. (2016) Ефекти модифікації тРНК на точність трансляції залежать від сили внутрішнього кодону-антикодону. Nucleic Acids Research, 44: 1871-81.