Genetinis kodas yra biologinė programa. Jos dėka baltymų aminorūgščių sekos yra koduojamos naudojant atitinkamas nukleotidų sekas. Šis kodavimas yra trigubas. Tai yra, viena aminorūgštis atitinka 3 mRNR nukleotidų seką. Toks nukleotidų tripletas vadinamas kodonu. IRNR parašytą biologinį tekstą skaito ribosoma. Ji tai daro nuosekliai. Jis prasideda iniciacijos kodonu, tai yra pradiniu, ir tada pereina prie kitų kodonų. Aiškinamoji schema parodyta žemiau.
Schemoje raidės "a" žymi baltymų aminorūgščių liekanas. Jų yra 20 rūšių. Kodonų tipų yra 64. Tai rodo, kad ne kiekvienas kodonas turi aminorūgštį. Tokie nereikšmingi kodonai atlieka ypatingą funkciją. Jie yra atsakingi už baltymų grandinių galų žymėjimą. Jie vadinami nutraukimo kodonais. Kiti kodonai atitinka kai kurias aminorūgščių liekanas.
Taigi galima pastebėti, kad nagrinėjamas kodas yra trigubas, nepersidengiantis (skaitymas vyksta nuosekliai, kodonas pagal kodoną) ir jame yra užbaigimo ir inicijavimo kodonai.
Kaip specialistams pavyko nustatyti kiekvienos aminorūgšties liekanos atitikimą konkretiems kodonams ir nustatyti, kurie kodonai rodo baltymų grandinės sintezės pradžią ir pabaigą? Norėdami tai padaryti, reikėjo perskaityti 2 lygiagrečius biologinius tekstus - genomą ir aminorūgštį, atitinkančią konkretų baltymo geną. Kadangi ląstelės žino kodą, jų buvo paprašyta atpažinti skirtingas nukleotidų sekas.
Norėdami tai padaryti, mes paėmėme ląstelių ekstraktus, kurie sugebėjo sintetinti baltymus į RNR, tačiau neturėjo fermentų, galinčių skaldyti RNR. Tokie ekstraktai vadinami ląsteline sistema.
Ekstraktas buvo gautas iš E. coli bakterijos, tada į jį buvo pridėta dirbtinė RNR, susidedanti tik iš uracilų. Tokiu būdu be ląstelių sistemai buvo užduotas klausimas: kokią aminorūgštį atitinka UUU kodonas? Paaiškėjo, kad fenilalaninas jį atitinka. Taigi kodo iššifravimas buvo rastas. Tada buvo atliktas atitinkamas kitų aminorūgščių vertimas.
Visiškai iššifruotas genetinis kodas parodytas žemiau. Centriniame apskritime nurodyti pirmieji kodonų nukleotidai, antrame - antrasis, o trečiame - trečiasis. Išorėje yra nurodytos aminorūgščių liekanos, atitinkančios kodonus.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Genetinio kodo vaizdas
Pabaigos kodonai žymimi simboliu TEP. Kokie yra iniciacijos kodonų simboliai? Tokių specialių kodonų nėra. Tam tikromis sąlygomis šį vaidmenį prisiima kodonai AUG ir GUG. Paprastai jie atitinka metioniną ir valiną.
Paveiksle aiškiai parodyta tam tikra schema: kurią rūgštį atitiks konkretus kodonas, nustato pirmieji 2 nukleotidai. Trečiasis nukleotidas nevaidina svarbaus vaidmens. Pagrindinę apkrovą padengia dubletas, esantis kodono pradžioje. Kitaip tariant, galime sakyti, kad kodas yra beveik dvigubas.
Šis pagrindinis bruožas buvo pastebėtas ankstyviausiame jo dekodavimo etape. Natūralu, kad neįmanoma visų 20 aminorūgščių užkoduoti dubletėmis, nes dubletų skaičius yra 16. Taigi trečiasis kodono nukleotidas atlieka tam tikrą semantinę apkrovą.
Tačiau yra universali taisyklė, pagrįsta tuo, kad 4 nukleotidai - adeninas, citozinas, guaninas ir uracilas savo struktūroje yra sujungti į 2 skirtingas klases. Tai yra pirimidinas (U ir C) ir purinas (A ir D).
Taigi kodo degeneracijos taisyklė suformuluota taip: jei 2 kodonai su 2 vienodais pirmaisiais nukleotidais ir trečiasis priklauso tai pačiai klasei (purinas ar pirimidinas), tai jie koduoja tą pačią aminorūgštį.
Paveikslėlyje parodyta, kad griežtai laikomasi taisyklės. Tačiau yra 2 išimtys. AUA kodonas atitinka izoleuciną, o ne metioniną. UGA kodonas signalizuoja apie sintezės pabaigą, ir teoriškai jis turėjo reaguoti į triptofaną. Tai yra staigmenos, kurias sukelia genetinis kodas. Į juos reikia atsižvelgti ir kartu suprasti, kad duota taisyklė yra universali.
Viačeslavas Markinas