ЧТО ТАКОЕ КОДОН? (ГЕНЕТИКА) - БИОЛОГИЯ - 2025

Кодон является каждым из 64 возможных комбинаций трех нуклеотидов, на основе четыре , которые составляют нуклеиновые кислоты. То есть из комбинаций четырех нуклеотидов строятся блоки из трех «букв» или триплетов.

Это дезоксирибонуклеотиды с азотистыми основаниями аденином, гуанином, тимином и цитозином в ДНК. В РНК они представляют собой рибонуклеотиды с азотистыми основаниями аденином, гуанином, урацилом и цитозином.

Концепция кодонов применима только к генам, кодирующим белки. Сообщение, закодированное в ДНК, будет прочитано трехбуквенными блоками после обработки информации из вашего мессенджера. Короче говоря, кодон - это основная единица кодирования транслируемых генов.

Кодоны и аминокислоты

Если для каждой позиции в трехбуквенных словах у нас есть четыре возможности, произведение 4 X 4 X 4 дает нам 64 возможных комбинации. Каждый из этих кодонов соответствует определенной аминокислоте, за исключением трех, которые функционируют как кодоны конца считывания.

Преобразование сообщения, закодированного азотистыми основаниями в нуклеиновой кислоте, в сообщение с аминокислотами в пептиде называется трансляцией. Молекула, которая передает сообщение от ДНК к сайту трансляции, называется информационной РНК.

Триплет информационной РНК - это кодон, трансляция которого будет происходить в рибосомах. Небольшие адаптерные молекулы, которые изменяют язык нуклеотидов на аминокислоты в рибосомах, являются транспортными РНК.

Сообщение, мессенджеры и перевод

Сообщение, кодирующее белок, состоит из линейного массива нуклеотидов, кратного трем. Сообщение передается с помощью РНК, которую мы называем мессенджером (мРНК).

В клеточных организмах все мРНК возникают в результате транскрипции кодируемого гена в их соответствующей ДНК. То есть гены, кодирующие белки, записаны на ДНК на языке ДНК.

Однако это не означает, что это правило трех строго соблюдается в ДНК. Будучи транскрибированным с ДНК, сообщение теперь написано на языке РНК.

МРНК состоит из молекулы с сообщением гена, фланкированной с обеих сторон некодирующими областями. Некоторые посттранскрипционные модификации, такие как, например, сплайсинг, позволяют сгенерировать сообщение, которое соответствует правилу трех. Если это правило трех не выполняется в ДНК, сплайсинг восстанавливает ее.

МРНК транспортируется к месту, где находятся рибосомы, и здесь мессенджер направляет перевод сообщения на белковый язык.

В простейшем случае белок (или пептид) будет иметь количество аминокислот, равное одной трети букв сообщения без трех из них. То есть, равно количеству кодонов-мессенджеров минус один конец.

Генетическое сообщение

Генетическое сообщение от гена, кодирующего белки, обычно начинается с кодона, который транслируется как аминокислота метионин (кодон AUG в РНК).

Затем характерное количество кодонов продолжается с определенной линейной длиной и последовательностью и заканчивается стоп-кодоном. Стоп-кодон может быть одним из кодонов опала (UGA), янтаря (UAG) или охры (UAA).

Они не имеют эквивалента на языке аминокислот и, следовательно, не имеют соответствующей транспортной РНК. Однако у некоторых организмов кодон UGA допускает включение модифицированной аминокислоты селеноцистеина. В других случаях кодон UAG позволяет включать аминокислоту пирролизин.

Комплексы матричной РНК с рибосомами, и инициация трансляции позволяет включить исходный метионин. Если процесс будет успешным, белок будет удлиняться (удлиняться), поскольку каждая тРНК отдает соответствующую аминокислоту, управляемую мессенджером.

При достижении стоп-кодона включение аминокислоты прекращается, трансляция завершается и синтезированный пептид высвобождается.

Кодоны и антикодоны

Хотя это упрощение гораздо более сложного процесса, взаимодействие кодон-антикодон поддерживает гипотезу трансляции посредством комплементарности.

В соответствии с этим для каждого кодона в мессенджере взаимодействие с конкретной тРНК будет диктоваться комплементарностью с основаниями антикодона.

Антикодон представляет собой последовательность из трех нуклеотидов (триплет), присутствующих в кольцевом основании типичной тРНК. Каждая конкретная тРНК может быть загружена определенной аминокислотой, которая всегда будет одинаковой.

Таким образом, когда антикодон распознается, посланник сообщает рибосоме, что она должна принять аминокислоту, несущую тРНК, для которой она комплементарна в этом фрагменте.

Таким образом, тРНК действует как адаптер, позволяющий проверить трансляцию, осуществляемую рибосомой. Этот адаптер на этапах считывания трехбуквенных кодонов позволяет линейное включение аминокислот, что в конечном итоге составляет переведенное сообщение.

Вырождение генетического кода

Соответствие кодон: аминокислота известно в биологии как генетический код. Этот код также включает три стоп-кодона трансляции.

Есть 20 незаменимых аминокислот; но, в свою очередь, для их преобразования доступно 64 кодона. Если мы удалим три стоп-кодона, у нас останется 61 код для кодирования аминокислот.

Метионин кодируется только кодоном AUG-, который является стартовым кодоном, но также и этой конкретной аминокислотой в любой другой части сообщения (гена).

Это приводит нас к 19 аминокислотам, кодируемым оставшимися 60 кодонами. Многие аминокислоты кодируются одним кодоном. Однако есть и другие аминокислоты, которые кодируются более чем одним кодоном. Это отсутствие связи между кодоном и аминокислотой - это то, что мы называем вырожденностью генетического кода.

Органеллы

Наконец, генетический код частично универсален. У эукариот есть другие органеллы (эволюционно полученные из бактерий), трансляция которых отличается от той, которая подтверждается в цитоплазме.

Эти органеллы с собственным геномом (и трансляцией) представляют собой хлоропласты и митохондрии. Генетические коды хлоропластов, митохондрий, эукариотических ядер и бактериальных нуклеоидов не совсем идентичны.

Однако внутри каждой группы он универсален. Например, ген растения, который клонируется и транслируется в животной клетке, дает пептид с той же линейной аминокислотной последовательностью, какой он имел бы, если бы он был транслирован в растении происхождения.

Ссылки

1. Альбертс, Б., Джонсон, А.Д., Льюис, Дж., Морган, Д., Рафф, М., Робертс, К., Уолтер, П. (2014) Молекулярная биология клетки (6- ^е издание). WW Norton & Company, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
2. Брукер, Р.Дж. (2017). Генетика: анализ и принципы. Высшее образование Макгро-Хилл, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
3. Гуденаф, UW (1984) Генетика. WB Saunders Co. Ltd, Филадельфия, Пенсильвания, США.
4. Гриффитс, AJF, Весслер, Р., Кэрролл, С.Б., Добли, Дж. (2015). Введение в генетический анализ (11- ^е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
5. Кунин Е.В., Новожилов А.С. (2017) Происхождение и эволюция универсального генетического кода. Ежегодный обзор генетики, 7; 51: 45-62.
6. Маникам, Н., Джоши, К., Бхатт, М.Дж., Фарабо, П.Дж. (2016) Влияние модификации тРНК на точность трансляции зависит от внутренней силы кодонов и антикодонов. Исследование нуклеиновых кислот, 44: 1871-81.