MI AZ A KODON? (GENETIKA) - BIOLÓGIA - 2025

A kodon a három nukleotid 64 lehetséges kombinációja, a nukleinsavakat alkotó négy alapon. Vagyis a négy nukleotid kombinációjából három "betű" blokkok vagy hármasok kerülnek felépítésre.

Ezek a dezoxiribonukleotidok, amelyekben a nitrogénbázisok adenin, guanin, timin és citozin vannak a DNS-ben. Az RNS-ben ribonukleotidok, amelyek nitrogénbázisokat tartalmaznak az adenint, guanint, uracilot és citozint.

A kodon fogalma csak a fehérjéket kódoló génekre vonatkozik. A DNS-kódolású üzenet hárombetűs blokkokban lesz elolvasva, amint az Ön messengeréből származó információk feldolgozásra kerülnek. Röviden szólva, a kodon a fordított gének alapvető kódoló egysége.

Kodonok és aminosavak

Ha hárombetűs szavakban minden helyzetben négy lehetőség van, akkor a 4 X 4 X 4 szorzat 64 lehetséges kombinációt ad nekünk. Ezen kodonok mindegyike egy adott aminosavnak felel meg - kivéve három, amelyek az olvasás végén lévő kodonokként funkcionálnak.

A nukleinsavban lévő nitrogénbázisokkal kódolt üzenet átalakítását peptidben lévő aminosavakkal történő transzlációnak nevezzük transzlációnak. A molekulát, amely mobilizálja az üzenetet a DNS-ből a transzlációs helyre, Messenger RNS-nek nevezzük.

A messenger RNS hármasa egy kodon, amelynek transzlációja riboszómákban zajlik. Azok a kis adaptermolekulák, amelyek a nukleotidok nyelvét a riboszómákban lévő aminosavakká változtatják, transzfer RNS-ek.

Üzenet, hírnökök és fordítás

A fehérjét kódoló üzenet egy nukleotidok lineáris sorozatából áll, amely háromszoros. Az üzenetet egy RNS hordozza, amelyet messengernek (mRNS) hívunk.

A sejtes organizmusokban az összes mRNS a kódolt gén transzkripciójával jön létre a megfelelő DNS-ben. Vagyis a fehérjéket kódoló géneket a DNS-re írják a DNS-en.

Ez azonban nem jelenti azt, hogy ezt a három szabályt szigorúan betartják a DNS-ben. A DNS-ből átírva az üzenetet RNS nyelven írják.

Az mRNS egy génüzenettel rendelkező molekulából áll, amelyet mindkét oldalon nem kódoló régiók határolnak. Bizonyos poszt-transzkripciós módosítások, például összeillesztés, lehetővé teszik a három szabálynak megfelelő üzenet előállítását. Ha úgy tűnik, hogy ez a három szabály nem teljesül a DNS-ben, az összeillesztés visszaállítja azt.

Az mRNS-t a riboszómák helyére szállítják, és itt a hírvivő irányítja az üzenet fehérje nyelvre történő fordítását.

A legegyszerűbb esetben a protein (vagy peptid) aminosavainak száma az üzenet betűinek egyharmadával egyenlő, három nélkül. Vagyis megegyezik a messenger kodonok számával, levonva az egyik végződést.

Genetikai üzenet

A fehérjéket kódoló gén genetikai üzenete általában egy kodonnal kezdődik, amelyet metionin aminosavként fordítanak elő (AUG kodon az RNS-ben).

Ezután egy jellemző számú kodon folytatódik egy meghatározott lineáris hosszon és szekvencián, és egy stop kodonon végződik. A stopkodon lehet az opál (UGA), borostyán (UAG) vagy okker (UAA) kodonok közül.

Ezeknek nincs aminosav nyelven ekvivalensük, és ezért nincs megfelelő transzfer RNS. Néhány szervezetben azonban az UGA kodon lehetővé teszi a módosított selenocisztein aminosav beépítését. Másokban az UAG kodon lehetővé teszi a pirrolizin aminosav beépítését.

A Messenger RNS komplexei riboszómákkal és a transzláció kezdete lehetővé teszi egy kezdeti metionin beépülését. Ha a folyamat sikeres, a fehérje meghosszabbodik (meghosszabbodik), mivel minden tRNS a messenger által vezetett megfelelő aminosavat adományozza.

A stopkodon elérésekor az aminosav beépülése leáll, a transzláció befejeződik, és a szintetizált peptid felszabadul.

Kodonok és antikodonok

Noha ez egy sokkal összetettebb folyamat egyszerűsítése, a kodon-antikodon kölcsönhatás alátámasztja a transzláció hipotézisét a komplementaritás révén.

Ennek értelmében a hírvivőben lévő egyes kodonok esetében az adott tRNS-sel való kölcsönhatást az antikodon bázisaival való komplementeritás diktálja.

Az antikodon három nukleotid (triplett) szekvenciája, amely a tipikus tRNS kör alakú bázisában található. Minden specifikus tRNS-t be lehet tölteni egy adott aminosavval, amely mindig ugyanaz.

Ilyen módon, amikor egy antikodont felismernek, a hírnök azt mondja a riboszómának, hogy el kell fogadnia azt az aminosavat, amely hordozza a tRNS-t, amely komplementer abban a fragmensben.

A tRNS tehát olyan adapterként működik, amely lehetővé teszi a riboszóma által végzett transzláció ellenőrzését. Ez az adapter három betűs kodonolvasási lépésekben lehetővé teszi az aminosavak lineáris beépítését, amely végül a lefordított üzenet.

A genetikai kód degenerációja

A kodon: aminosav-megfeleltetést a biológiában genetikai kódnak nevezik. Ez a kód magában foglalja a három transzlációs stop kodont is.

20 esszenciális aminosav van; de viszont 64 kodon elérhető az átalakításhoz. Ha eltávolítjuk a három stop kodont, akkor még 61 maradhat az aminosavak kódolására.

A metionint csak az AUG-kodon kódolja, amely a kiindulási kodon, de ez az adott aminosav az üzenet (gén) bármely más részében is.

Ez ahhoz vezet, hogy a maradék 60 kodon 19 aminosavat kódol. Számos aminosavat kódol egyetlen kodon. Vannak azonban más aminosavak is, amelyeket egynél több kodon kódol. A kodon és az aminosav közötti kapcsolat hiányát nevezzük a genetikai kód degenerációjának.

Sejtszervecskék

Végül, a genetikai kód részben univerzális. Az eukariótákban vannak más organellák (evolúciósan baktériumokból származnak), ahol eltérő transzlációt igazolnak, mint a citoplazmában.

Ezek a saját genomjával (és transzlációjával) rendelkező organellák kloroplasztok és mitokondriumok. A kloroplasztok, a mitokondriumok, az eukarióta magok és a bakteriális nukleoidok genetikai kódjai nem teljesen azonosak.

Mindegyik csoporton belül ez univerzális. Például egy növényi gén, amelyet klónozunk és transzlálunk egy állati sejtben, peptid keletkezik ugyanolyan lineáris aminosav-szekvenciával, mint amely akkor lenne, ha transzlálódnának a származási növényben.

Irodalom

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 ^th Edition). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
2. Brooker, RJ (2017). Genetika: elemzés és alapelvek. McGraw-Hill Felsőoktatás, New York, NY, USA.
3. Goodenough, UW (1984), Genetics. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, USA.
4. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Bevezetés a Genetic Analysis (11 ^th ed.). New York: WH Freeman, New York, NY, USA.
5. Koonin, EV, Novozhilov, AS (2017) Az univerzális genetikai kód eredete és alakulása. Éves áttekintés a genetikából, 7; 51: 45-62.
6. Manickam, N., Joshi, K., Bhatt, MJ, Farabaugh, PJ (2016) A tRNS módosításának a transzlációs pontosságra gyakorolt ​​hatása a belső kodon-antikodon erősségétől függ. Nucleic Acids Research, 44: 1871-81.