CO TO JEST KODON? (GENETYKA) - BIOLOGIA - 2026

Kodon jest każdy z 64 możliwych kombinacji trzech nukleotydów na podstawie czterech, które tworzą kwasy nukleinowe. Oznacza to, że z kombinacji czterech nukleotydów budowane są bloki trzech „liter” lub trojaczków.

Są to deoksyrybonukleotydy zawierające w DNA zasady azotowe adeninę, guaninę, tyminę i cytozynę. W RNA są rybonukleotydami z zasadami azotowymi adeniny, guaniny, uracylu i cytozyny.

Pojęcie kodonu dotyczy tylko genów kodujących białka. Wiadomość zakodowana w DNA zostanie odczytana w trzyliterowych blokach po przetworzeniu informacji z Twojego komunikatora. Krótko mówiąc, kodon jest podstawową jednostką kodującą dla genów podlegających translacji.

Kodony i aminokwasy

Jeśli dla każdej pozycji w trzyliterowych słowach mamy cztery możliwości, iloczyn 4 X 4 X 4 daje nam 64 możliwych kombinacji. Każdy z tych kodonów odpowiada określonemu aminokwasowi - z wyjątkiem trzech, które działają jako kodony końca odczytu.

Przekształcenie wiadomości zakodowanej przy użyciu zasad azotowych w kwasie nukleinowym do wiadomości zawierającej aminokwasy w peptydzie nazywa się translacją. Cząsteczka, która mobilizuje wiadomość z DNA do miejsca translacji, nazywana jest informacyjnym RNA.

Trójka informacyjnego RNA to kodon, którego translacja będzie miała miejsce w rybosomach. Małe cząsteczki adaptorowe, które zmieniają język nukleotydów na aminokwasy w rybosomach to transferowe RNA.

Wiadomość, komunikatory i tłumaczenie

Wiadomość kodująca białko składa się z liniowej macierzy nukleotydów, która jest wielokrotnością trzech. Wiadomość jest przenoszona przez RNA, które nazywamy posłańcem (mRNA).

W organizmach komórkowych wszystkie mRNA powstają w wyniku transkrypcji zakodowanego genu w ich odpowiednim DNA. Oznacza to, że geny kodujące białka są zapisane w DNA w języku DNA.

Nie oznacza to jednak, że ta zasada trzech jest ściśle przestrzegana w DNA. Po transkrypcji z DNA wiadomość jest teraz napisana w języku RNA.

MRNA składa się z cząsteczki z informacją genową, otoczoną po obu stronach regionami niekodującymi. Pewne modyfikacje potranskrypcyjne, takie jak na przykład splicing, pozwalają na wygenerowanie wiadomości zgodnej z zasadą trzech. Jeśli ta zasada trzech nie wydaje się być spełniona w DNA, splicing przywraca je.

MRNA jest transportowane do miejsca, w którym znajdują się rybosomy, i tutaj przekaźnik kieruje tłumaczeniem wiadomości na język białkowy.

W najprostszym przypadku białko (lub peptyd) będzie miało liczbę aminokwasów równą jednej trzeciej liter w wiadomości bez trzech z nich. Oznacza to, że jest równa liczbie kodonów komunikacyjnych minus jeden z terminacji.

Wiadomość genetyczna

Wiadomość genetyczna z genu, który koduje białka, zwykle zaczyna się od kodonu, który jest tłumaczony jako aminokwas metionina (kodon AUG w RNA).

Charakterystyczna liczba kodonów jest następnie kontynuowana przy określonej liniowej długości i sekwencji i kończy się na kodonie stop. Kodonem stop może być jeden z kodonów opalu (UGA), bursztynu (UAG) lub ochry (UAA).

Nie mają one odpowiednika w języku aminokwasów, a zatem nie mają odpowiedniego transferu RNA. Jednak w niektórych organizmach kodon UGA umożliwia wprowadzenie zmodyfikowanego aminokwasu selenocysteiny. W innych kodon UAG umożliwia włączenie aminokwasu pirolizyny.

Informator RNA tworzy kompleksy z rybosomami, a inicjacja translacji pozwala na włączenie początkowej metioniny. Jeśli proces się powiedzie, białko będzie się wydłużać (wydłużać), gdy każde tRNA przekazuje odpowiedni aminokwas pod przewodnictwem przekaźnika.

Po osiągnięciu kodonu stop inkorporacja aminokwasów zostaje zatrzymana, translacja jest zakończona i zsyntetyzowany peptyd zostaje uwolniony.

Kodony i antykodony

Chociaż jest to uproszczenie znacznie bardziej złożonego procesu, interakcja kodon-antykodon wspiera hipotezę translacji przez komplementarność.

Zgodnie z tym, dla każdego kodonu w przekaźniku interakcja z określonym tRNA będzie podyktowana komplementarnością z podstawami antykodonu.

Antykodon to sekwencja trzech nukleotydów (trypletów) obecnych w kolistej podstawie typowego tRNA. Do każdego konkretnego tRNA można dodać określony aminokwas, który zawsze będzie taki sam.

W ten sposób, gdy antykodon zostaje rozpoznany, posłaniec mówi rybosomowi, że musi przyjąć aminokwas, który przenosi tRNA, do którego jest komplementarny w tym fragmencie.

Dlatego tRNA działa jako adapter, który umożliwia weryfikację translacji wykonywanej przez rybosom. Ten adapter, w trzyliterowych krokach odczytu kodonów, umożliwia liniowe włączanie aminokwasów, które ostatecznie tworzą przetłumaczoną wiadomość.

Degeneracja kodu genetycznego

Korespondencja kodon: aminokwas jest znana w biologii jako kod genetyczny. Ten kod zawiera również trzy kodony stop translacji.

Istnieje 20 niezbędnych aminokwasów; ale z kolei dostępnych jest 64 kodonów do ich konwersji. Jeśli usuniemy trzy kodony stop, nadal pozostaje nam 61 do zakodowania aminokwasów.

Metionina jest kodowana tylko przez kodon AUG, który jest kodonem start, ale także przez ten konkretny aminokwas w każdej innej części wiadomości (genie).

To prowadzi nas do 19 aminokwasów kodowanych przez pozostałe 60 kodonów. Wiele aminokwasów jest kodowanych przez jeden kodon. Jednak istnieją inne aminokwasy, które są kodowane przez więcej niż jeden kodon. Ten brak związku między kodonem a aminokwasem nazywamy degeneracją kodu genetycznego.

Organelle

Wreszcie kod genetyczny jest częściowo uniwersalny. U eukariontów istnieją inne organelle (pochodzące ewolucyjnie z bakterii), w których weryfikuje się inną translację od tej, która jest weryfikowana w cytoplazmie.

Te organelle z własnym genomem (i translacją) to chloroplasty i mitochondria. Kody genetyczne chloroplastów, mitochondriów, jąder eukariotycznych i nukleoidów bakteryjnych nie są dokładnie identyczne.

Jednak w każdej grupie jest uniwersalny. Na przykład gen roślinny, który jest klonowany i poddawany translacji w komórce zwierzęcej, da początek peptydowi o takiej samej liniowej sekwencji aminokwasów, jaką miałby, gdyby został poddany translacji w roślinie pochodzenia.

Bibliografia

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell ( ^6th Edition). WW Norton & Company, Nowy Jork, NY, USA.
2. Brooker, RJ (2017). Genetyka: analiza i zasady. McGraw-Hill Higher Education, Nowy Jork, NY, USA.
3. Goodenough, UW (1984) Genetyka. WB Saunders Co. Ltd, Filadelfia, PA, USA.
4. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Wprowadzenie do Analiza genetyczna (11 ^th ed.). Nowy Jork: WH Freeman, Nowy Jork, NY, USA.
5. Koonin, EV, Novozhilov, AS (2017) Pochodzenie i ewolucja uniwersalnego kodu genetycznego. Annual Review of Genetics, 7; 51: 45-62.
6. Manickam, N., Joshi, K., Bhatt, MJ, Farabaugh, PJ (2016) Wpływ modyfikacji tRNA na dokładność translacji zależy od wewnętrznej siły kodonu-antykodonu. Nucleic Acids Research, 44: 1871–81.