Den genetiska koden är ett biologiskt program. Tack vare henne kodas proteins aminosyrasekvenser med motsvarande nukleotidsekvenser. Denna kodning är triplett. Det vill säga en aminosyra motsvarar en sekvens av 3 nukleotider av mRNA. En sådan triplett av nukleotider kallas ett kodon. Den biologiska texten skriven i mRNA läses av ribosomen. Hon gör det konsekvent. Det börjar med ett initieringskodon, det vill säga initialet, och går sedan vidare till andra kodoner. Ett förklarande diagram visas nedan.
I schemat betecknar bokstäverna "a" aminosyraresterna i proteinet. Det finns 20 typer av dem. Och det finns 64 typer av kodoner, vilket visar att inte varje kodon har en aminosyra. Sådana obetydliga kodoner utför en speciell funktion. De ansvarar för att markera ändarna på proteinkedjorna. De kallas avslutningskodon. Andra kodoner motsvarar vissa aminosyrarester.
Det kan sålunda ses att den betraktade koden är triplett, icke-överlappande (avläsning sker sekventiellt kodon för kodon) och innehåller terminerings- och initieringskodon.
Hur lyckades specialisterna fastställa korrespondensen mellan varje aminosyrarest och specifika kodoner och bestämma vilka kodoner som indikerar början och slutet av proteinkedjesyntesen? För att göra detta var det nödvändigt att läsa två parallella biologiska texter - genomet och aminosyran som motsvarar en specifik proteingen. Eftersom cellerna känner till koden, ombads de att känna igen olika nukleotidsekvenser.
För att göra detta tog vi cellextrakt som hade förmågan att syntetisera protein i RNA men som inte innehöll enzymer som kunde klyva RNA. Sådana extrakt kallas acellulärt system.
Extraktet erhölls från E. coli-bakterier och sedan tillsattes artificiell RNA, bestående av endast en uracil. På detta sätt ställdes det cellfria systemet frågan: vilken aminosyra motsvarar UUU-kodonen? Det visade sig att fenylalanin motsvarar det. Så dekryptering av koden hittades. Sedan gjordes motsvarande översättning för andra aminosyror.
Den fullständigt dechiffrerade genetiska koden visas nedan. I den centrala cirkeln anges kodons första nukleotider, i den andra cirkeln - den andra och i den tredje - den tredje. På utsidan anges aminosyrarester motsvarande kodoner.
Kampanjvideo:
Bild av den genetiska koden
Avslutningskodon betecknas med TEP-symbolen. Vilka är symbolerna för initieringskodon? Det finns inga sådana speciella kodoner. Under vissa förhållanden antas denna roll av kodonerna AUG och GUG. De motsvarar vanligtvis metionin och valin.
Figuren visar tydligt ett visst mönster: vilken syra ett specifikt kodon kommer att motsvara bestäms av de första 2 nukleotiderna. Den tredje nukleotiden spelar ingen viktig roll. Dubbletten i början av kodonet bär huvudbelastningen. Med andra ord kan vi säga att koden är kvasidubblett.
Denna huvudfunktion noterades i det tidigaste skedet av avkodningen. Det är naturligtvis omöjligt att koda alla 20 aminosyror med dubletter, eftersom antalet dubletter är 16. Därför har den tredje nukleotiden i kodonet en viss semantisk belastning.
Det finns dock en universell regel baserad på det faktum att 4 nukleotider - adenin, cytosin, guanin och uracil i sin struktur kombineras i två olika klasser. Dessa är pyrimidin (U och C) och purin (A och D).
Följaktligen formuleras kodgenereringsregeln enligt följande: om 2 kodoner med 2 identiska första nukleotider och den tredje tillhör samma klass (purin eller pyrimidin), kodar de samma aminosyra.
Figuren visar att regeln följs strikt. Men det finns två undantag från det. AUA-kodonet motsvarar isoleucin, inte metionin. UGA-kodonet signalerar slutet på syntesen och i teorin borde det ha svarat på tryptofan. Det här är överraskningarna som den genetiska koden har. De måste beaktas och samtidigt måste man förstå att den givna regeln är universell.
Vyacheslav Markin