Geneetiline kood on bioloogiline programm. Tänu temale kodeeritakse valkude aminohappelised järjestused vastavate nukleotiidjärjestuste abil. See kodeering on kolmik. See tähendab, et üks aminohape vastab mRNA 3 nukleotiidi järjestusele. Sellist nukleotiidide tripletti nimetatakse koodoniks. MRNA-s kirjutatud bioloogilist teksti loeb ribosoom. Ta teeb seda järjekindlalt. See algab initsiatsioonikoodoniga, see tähendab algsõnaga, ja liigub seejärel teistele koodonitele. Allpool on toodud selgitav skeem.
Skeemis tähistavad tähed "a" valgu aminohappejääke. Neid on 20 tüüpi. Koodoneid on 64. Seda näitab, et mitte igal koodonil pole aminohapet. Sellised tähtsusetud koodonid täidavad erifunktsiooni. Nad vastutavad valguahelate otste märgistamise eest. Neid nimetatakse lõpetamiskoodoniteks. Teised koodonid vastavad mõnele aminohappejäägile.
Seega on näha, et vaadeldav kood on kolmik, kattuv (lugemine toimub järjestikku koodoni koodoniga) ning sisaldab lõpetamise ja alguse koodoneid.
Kuidas õnnestus spetsialistidel tuvastada iga aminohappejäägi vastavus spetsiifilistele koodonitele ja määrata, millised koodonid näitavad valguahela sünteesi algust ja lõppu? Selleks oli vaja lugeda 2 paralleelset bioloogilist teksti - genoom ja spetsiifilisele valgugeenile vastav aminohape. Kuna rakud teavad koodi, paluti neil ära tunda erinevad nukleotiidjärjestused.
Selleks võtsime rakuekstraktid, millel oli võime sünteesida valku RNA-ks, kuid mis ei sisaldanud ensüüme, mis oleksid võimelised RNA lõhustama. Selliseid ekstrakte nimetatakse atsellulaarsüsteemiks.
Ekstrakt saadi E. coli bakteritest ja seejärel lisati sellele ainult ühest uratsiilist koosnev kunstlik RNA. Nii esitati rakuvabale süsteemile küsimus: millisele aminohappele vastab UUU koodon? Selgus, et fenüülalaniin vastab sellele. Nii et koodi dešifreerimine leiti. Seejärel tehti vastav tõlge teistele aminohapetele.
Täielikult dešifreeritud geneetiline kood on toodud allpool. Keskringis on märgitud koodonite esimesed nukleotiidid, teises ringis - teine ja kolmandas - kolmas. Väljas on tähistatud koodonitele vastavad aminohappejäägid.
Reklaamvideo:
Geneetilise koodi pilt
Lõppkoodoneid tähistatakse sümboliga TEP. Mis on initsiatsioonikoodonite sümbolid? Selliseid spetsiaalseid koodoneid pole. Selle rolli võtavad teatud tingimustel koodonid AUG ja GUG. Need vastavad tavaliselt metioniinile ja valiinile.
Joonisel on selgelt näidatud teatud muster: millisele happele konkreetne koodon vastab, määravad esimesed 2 nukleotiidi. Kolmas nukleotiid ei mängi olulist rolli. Põhikoormust kannab koodoni alguses paiknev dublett. Teisisõnu võime öelda, et kood on peaaegu dublett.
Seda peamist omadust märgiti selle dekodeerimise varases staadiumis. Loomulikult on võimatu kõiki 20 aminohapet dublettide abil kodeerida, kuna dublettide arv on 16. Seega kannab koodoni kolmas nukleotiid teatud semantilist koormust.
Siiski kehtib universaalne reegel, mis põhineb asjaolul, et 4 nukleotiidi - oma struktuuris adeniin, tsütosiin, guaniin ja uratsiil - ühendatakse 2 erinevasse klassi. Need on pürimidiin (U ja C) ja puriin (A ja D).
Seega on koodide degeneratsiooni reegel sõnastatud järgmiselt: kui 2 koodonit, millel on kaks identset esimest nukleotiidi, ja kolmas kuuluvad samasse klassi (puriin või pürimidiin), siis kodeerivad nad sama aminohapet.
Joonis näitab, et reeglit järgitakse rangelt. Kuid sellel on 2 erandit. AUA koodon vastutab isoleutsiini, mitte metioniini eest. UGA koodon annab teada sünteesi lõpust ja teoreetiliselt oleks see pidanud reageerima trüptofaanile. Need on geneetilise koodi üllatused. Neid tuleb arvesse võtta ja samal ajal mõista, et antud reegel on universaalne.
Vjatšeslav Markin
