Der genetische Code ist ein biologisches Programm. Dank ihr werden die Aminosäuresequenzen von Proteinen unter Verwendung der entsprechenden Nukleotidsequenzen codiert. Diese Codierung ist Triplett. Das heißt, eine Aminosäure entspricht einer Sequenz von 3 Nukleotiden der mRNA. Ein solches Triplett von Nukleotiden wird als Codon bezeichnet. Der in mRNA geschriebene biologische Text wird vom Ribosom gelesen. Sie macht es konsequent. Es beginnt mit einem Initiationscodon, dh dem Initial, und geht dann zu anderen Codons über. Ein erläuterndes Diagramm ist unten dargestellt.
In dem Schema bezeichnen die Buchstaben "a" die Aminosäurereste des Proteins. Es gibt 20 Arten von ihnen. Und es gibt 64 Arten von Codons. Dies zeigt, dass nicht jedes Codon eine Aminosäure hat. Solche unbedeutenden Codons erfüllen eine spezielle Funktion. Sie sind für die Markierung der Enden der Proteinketten verantwortlich. Sie werden Terminationscodons genannt. Andere Codons entsprechen einigen Aminosäureresten.
Somit ist ersichtlich, dass der betrachtete Code ein Triplett ist, nicht überlappend (das Lesen erfolgt sequentiell, Codon für Codon) und Terminations- und Initiationscodons enthält.
Wie haben die Spezialisten es geschafft, die Entsprechung jedes Aminosäurerests zu bestimmten Codons festzustellen und zu bestimmen, welche Codons den Beginn und das Ende der Proteinkettensynthese anzeigen? Dazu mussten zwei parallele biologische Texte gelesen werden - das Genom und die Aminosäure, die einem bestimmten Proteingen entsprechen. Da die Zellen den Code kennen, wurden sie gebeten, verschiedene Nukleotidsequenzen zu erkennen.
Zu diesem Zweck nahmen wir Zellextrakte, die Protein in RNA synthetisieren konnten, aber keine Enzyme enthielten, die RNA spalten konnten. Solche Extrakte werden azelluläres System genannt.
Der Extrakt wurde aus E. coli-Bakterien erhalten, und dann wurde künstliche RNA, die nur aus einem Uracil bestand, zugegeben. Auf diese Weise wurde dem zellfreien System die Frage gestellt: Welcher Aminosäure entspricht das UUU-Codon? Es stellte sich heraus, dass Phenylalanin dem entspricht. So wurde die Entschlüsselung des Codes gefunden. Dann wurde die entsprechende Übersetzung für andere Aminosäuren vorgenommen.
Der vollständig entschlüsselte genetische Code ist unten gezeigt. Im zentralen Kreis sind die ersten Nukleotide der Codons angegeben, im zweiten Kreis - dem zweiten und im dritten - dem dritten. Auf der Außenseite sind Aminosäurereste angegeben, die Codons entsprechen.
Werbevideo:
Bild des genetischen Codes
Terminationscodons sind mit dem Symbol TEP gekennzeichnet. Was sind die Symbole für Initiationscodons? Es gibt keine solchen speziellen Codons. Diese Rolle wird unter bestimmten Bedingungen von den Codons AUG und GUG übernommen. Sie entsprechen normalerweise Methionin und Valin.
Die Abbildung zeigt deutlich ein bestimmtes Muster: Welcher Säure ein bestimmtes Codon entspricht, wird durch die ersten beiden Nukleotide bestimmt. Das dritte Nukleotid spielt keine wichtige Rolle. Die Hauptlast wird von dem Dublett getragen, das sich am Anfang des Codons befindet. Mit anderen Worten können wir sagen, dass der Code quasi-Dublett ist.
Dieses Hauptmerkmal wurde im frühesten Stadium seiner Dekodierung festgestellt. Natürlich ist es unmöglich, alle 20 Aminosäuren mit Dubletts zu codieren, da die Anzahl der Dubletts 16 beträgt. Daher trägt das dritte Nukleotid im Codon eine bestimmte semantische Last.
Es gibt jedoch eine universelle Regel, die auf der Tatsache basiert, dass 4 Nukleotide - Adenin, Cytosin, Guanin und Uracil in ihrer Struktur - in 2 verschiedene Klassen zusammengefasst sind. Dies sind Pyrimidin (U und C) und Purin (A und D).
Daher wird die Code-Entartungsregel wie folgt formuliert: Wenn 2 Codons mit 2 identischen ersten Nukleotiden und das dritte zur selben Klasse gehören (Purin oder Pyrimidin), codieren sie dieselbe Aminosäure.
Die Abbildung zeigt, dass die Regel strikt eingehalten wird. Es gibt jedoch zwei Ausnahmen. Das AUA-Codon entspricht Isoleucin, nicht Methionin. Das UGA-Codon signalisiert das Ende der Synthese und hätte theoretisch auf Tryptophan reagieren müssen. Dies sind die Überraschungen, die der genetische Code hat. Sie müssen berücksichtigt werden und gleichzeitig muss verstanden werden, dass die gegebene Regel universell ist.
Vyacheslav Markin