A genetikai információktól a termék biotechnológiájáig - hamburgi oktatási szerver
A genetikai információktól kezdve a termék biotechnológiájáig
Minden figyelmes olvasó már régen észrevett egy dolgot: a 4 (a DNS információs elemei) és a 20 (a fehérjék építőkövei) számok valahogy nem egyeznek. Hogyan lehet 20 aminosavat kódolni 4 információs egységgel? A természet talált egy egyszerű megoldást: 3 információs elemet - bázist - egyetlen információs egységbe egyesített. Ez 4³ = 4x4x4 = 64 különféle lehetséges kombinációt nyit meg a négy A, C, G és T információelem számára.
A három bázisból álló információegységet vagy kódszót kodonnak is nevezik. Minden kodon hozzárendelhető a fehérjékben található 20 aminosav egyikéhez, azaz H. az aminosavak egy részét egynél több kodon foglalja el. A glutaminsav aminosavat a GAA és a GAG kodonok programozzák. A "genetikai kódok", mind a 64 kodon jelentése 1960-ban valósult meg. Tehát ma megérthetjük egy szervezet DNS-ét, feltéve, hogy izolálták és meghatározták a bázisok sorrendjét: lefordíthatjuk fehérjeszekvenciává. Megállapították, hogy nem minden kodon programozza az aminosavakat, de egyesek a "írásjelek" mellett is állnak a molekuláris írásban: az AUG jelek Indítsa el a kodont fejezze be egy fehérje kezdetét, amely Stop vagy terminációs kodonok UAA, UGA és UAG a fehérjeszintézis.
A genetikai kód univerzálisan érvényes, legyen szó talajbaktériumokról, elefántokról vagy emberekről, a specifikus fehérjék szintéziséhez szükséges információkat mindig ugyanúgy kódolják. Csak a genom mérete különbözik. A prokarióta organizmus genetikai információi, például az Escherichia coli bélbaktériumé, csak egyetlen DNS kettős spirálból (bakteriális kromoszóma) állnak, amely gyűrűt alkot. A magasabb rendű szervezetek genetikai anyaga körülbelül 1000-szer nagyobb kiterjedésű, mint a baktériumoké. Emberben ez hárommilliárd bázispár. Ez a nagy mennyiségű DNS tehát eloszlik a különböző kromoszómákon.
Az aminosavakat a bázishármasokhoz rendeljük (mRNS kodonok; U megfelel T-nek, lásd a szöveget). A 64 különböző lehetőség közül 61 a fehérjékben található húsz különböző aminosavat kódolja. Ez azt jelenti, hogy egy aminosavat különböző hármasok kódolhatnak; ezt a genetikai kód "degenerációjának" is nevezik. Ezen degeneráció miatt nem lehet egyértelműen következtetni egy DNS-szekvenciára egy fehérje szekvenciáról, bizonytalanság van a megfelelő kodonok harmadik bázis helyzetében.
Ocher, borostyán és opál a 3 megmaradt terminációs kodon neve, amelyek nem kódolnak aminosavat. A kezdőkodon mindig AUG, és kódolja a metionin aminosavat: Minden fehérje metioninnal kezdődik, de az aminosavláncban lévő metionint az AUG is kódolja.
| A GENETIKAI KÓD | |||
| Hármas kódszó | fontosságát | Hármas kódszó | fontosságát |
| AAA | Lys | CAA | Gln |
| AAC | Asn | CAC | Övé |
| AAG | Lys | CAG | Gln |
| AAU | Asn | CAU | Övé |
| ACA | Thr | CCA | Per |
| ACC | Thr | CCC | Per |
| ACG | Thr | CCG | Per |
| ACU | Thr | CCU | Per |
| AGA | Arg | CGA | Arg |
| AGC | Ser | CGC | Arg |
| AGG | Arg | CGG | Arg |
| AGU | Ser | CGU | Arg |
| AUA | Ile | CUA | Leu |
| AUC | Ile | CUC | Leu |
| AUGUSZTUS | mézsör | CUG | Leu |
| AUU | Ile | CUU | Leu |
| ATM | Glu | UAA | okker |
| GAC | Áspiskígyó | UAC | Tyr |
| GAG | Glu | UAG | borostyán |
| GAU | Áspiskígyó | UAU | Tyr |
| GCA | Ala | UCA | Ser |
| ÖET | Ala | UCC | Ser |
| GCG | Ala | UCG | Ser |
| GGA | Gly | UGA | opál |
| GGC | Gly | UGC | Cys |
| GGG | Gly | UGG | Trp |
| GGU | Gly | UGU | Cys |
| GUA | Val | UUA | Leu |
| GUC | Val | UUC | Phe |
| GUG | Val | UUG | Leu |
| GUU | Val | UUU | Phe |
A ribonukleinsavak közvetítőként működnek a genetikai kód megvalósításában. A génexpresszió két lépésben zajlik: Az első lépésben egy DNS-szegmens (gén) másolata készül a sejtmagban futó RNS (mRNS) formájában. A génexpressziónak ez az első lépése más néven átírás. A második lépés, hogy Fordítás, a citoplazmában történik, miután az mRNS-t a sejtmagból exportálták. Itt a fehérjék szintetizálódnak a riboszómákon az RNS információ szerint (lásd alább).
Az RNS-molekulák szerkezete nagyon hasonló a DNS-hez. Két különbség van: a cukormolekula, a dezoxiribóz, az RNS-ben található a ribózon és a bázison keresztül. Timin (T) az alapon van Uracil (U) helyett. Kémiai szempontból az uracil abban különbözik a timintől, hogy hiányzik egy metilcsoport. Ez nem változtatja meg az információtartalmat, az mRNS U-ja megegyezik a DNS T-jével. E strukturális különbség miatt azonban az enzimek megkülönböztethetik a DNS-t és az mRNS-t.