Είναι κωδικόνιο DNA ή RNA: 7 γεγονότα που πρέπει να γνωρίζετε!

Ο όρος κωδικόνιο χρησιμοποιείται για να αναφέρεται σε μια τριάδα mRNA. Τριπλό είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει μια ομάδα τριών βάσεων νουκλεοτιδίων στο DNA. Ας μιλήσουμε για αυτά τα δύο.

Τα τρία νουκλεοτίδια αποτελούν ένα "κωδικόνιο», το οποίο δηλώνει ένα αμινοξύ στην πολυπεπτιδική αλυσίδα. Από την άλλη πλευρά, ένα μόνο αμινοξύ καθορίζεται από τον «κώδικα τριπλής», ο οποίος αποτελείται από τρία νουκλεοτίδια.

Παρακάτω θα συζητήσουμε λεπτομερώς μερικά σημαντικά στοιχεία για τα τρίδυμα και τα κωδικόνια. Θα μάθουμε επίσης για τον όρο «γενετικός κώδικας», τον σχηματισμό κωδικονίων, μερικά παραδείγματα κωδικονίων, τον τρόπο ανάγνωσης ή αναγνώρισης τους και ούτω καθεξής.

Τι είναι η γενετική κωδικοποίηση;

Ο γενετικός κώδικας ορίζεται ως η σύνδεση μεταξύ της αλληλουχίας βάσεων DNA που είναι A, C, G και T που υπάρχουν σε ένα γονίδιο και της αντίστοιχης πρωτεϊνικής αλληλουχίας που το κωδικοποιεί. Ας συζητήσουμε.

Ο γενετικός κώδικας είναι ο συνδυασμός κανόνων που χρησιμοποιούν τα ζωντανά κύτταρα για να μεταφέρουν πληροφορίες που κωδικοποιούνται μέσα στα γενετικά υλικά όπως αλληλουχίες DNA, RNA τριδύμων νουκλεοτιδίων ή κωδικονίων στις πρωτεΐνες. Όλα τα είδη μοιράζονται μια μεγάλη γενετική ομοιότητα, η οποία αναφέρεται σε έναν πίνακα 64 στοιχείων.

Αφού το γονίδιο συγχρονιστεί μέσα στο RNA, οι τέσσερις βάσεις RNA βρέθηκαν να αντιπροσωπεύουν τις τριπλέτες, δηλαδή, η θυμίνη αντικαθίσταται από την ουρακίλη. Τα μόρια του DNA και του RNA είναι οι δύο γλώσσες που γράφονται με τη μορφή νουκλεοτιδίων. Τα κωδικόνια παίζουν σημαντικό ρόλο μέσω του οποίου αυτές οι δύο γλώσσες μπορούν να μεταφραστούν η μία στην άλλη.

Πώς σχηματίζονται τα κωδικόνια;

Ένα κωδικόνιο αναφέρεται στην αλληλουχία των 3 βάσεων νουκλεοτιδίων που υπάρχουν σε κλώνους DNA και RNA που είναι το συστατικό του γενετικού κώδικα. Ας συζητήσουμε πώς σχηματίζονται τα κωδικόνια. 

Τα κωδικόνια είναι πολύ παρόμοια με τα μεμονωμένα αμινοξέα. Οι ακόλουθοι τρόποι δείχνουν τον σχηματισμό κωδικονίων:

  • Ο σχηματισμός κωδικονίων ή το σύστημα γενετικής κωδικοποίησης οφείλονται στη διαφορετική ευθυγράμμιση των 4 βάσεων μέσα στο DNA ή το RNA.
  • Σύμφωνα με αυτό το σύστημα, ένα κωδικόνιο αποτελείται από 3 βάσεις ή γράμματα.
  • Υπάρχουν συνολικά 64 διαφορετικοί συνδυασμοί κωδικονίων DNA ή RNA.
  • Ένα τριπλό κωδικόνιο σχηματίζεται από έναν συνδυασμό τριών νουκλεοτιδίων με τέσσερις αζωτούχες βάσεις που κωδικοποιεί μόνο ένα αμινοξύ.
  • Επομένως, ο πιθανός αριθμός των αμινοξέων που σχηματίζονται είναι 4 x 4 x 4 = 64, ενώ φυσικά υπάρχουν μόνο 20 αμινοξέα.
Κωδόνια DNA και RNA - Πίστωση εικόνας: Wikipedia

Μπορούν τα κωδικόνια να έχουν και DNA και RNA;

Ένα κωδικόνιο ορίζεται ως η αλληλουχία DNA ή RNA που έχει τρινουκλεοτίδιο που συνδέεται με ένα συγκεκριμένο αμινοξύ. Ας συζητήσουμε εάν τα κωδικόνια μπορούν να έχουν και DNA και RNA.

Κάθε κωδικόνιο είναι ένα σύνολο τριών βάσεων ή γραμμάτων που αποτελούνται από DNA και RNA σε αυτά. Συνολικά σχηματίζουν τις οδηγίες για το DNA ή το RNA. Καθώς το DNA και το RNA αποτελούνται από μόνο τέσσερα νουκλεοτίδια σε αυτά, έτσι θα υπάρχουν πιθανώς 64 κωδικόνια.

Πίνακας αμινοξέων.svg
Πίνακες κωδικονίων DNA και RNA- Πίστωση εικόνας: Wikipedia

Από τα 64 κωδικόνια, οι 61 κωδικοί είναι για τα αμινοξέα, που αντιπροσωπεύουν τα δομικά στοιχεία της πρωτεΐνης. Το DNA περιέχει τέσσερις νουκλεοτιδικές βάσεις και συγκεκριμένα - αδενίνη (Α), γουανίνη (G), κυτοσίνη (C) και θυμίνη (Τ). Ενώ το RNA αποτελείται από νουκλεοτίδια όπως αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη και ουρακίλη (U).

Παράδειγμα κωδικονίου

Από τον συνολικό αριθμό των 64 κωδικόνια, υπάρχουν 61 κωδικόνια που αντιπροσωπεύουν τα αμινοξέα και τα άλλα τρία αντιπροσωπεύονται ως τα σήματα διακοπής. Ας δούμε μερικά παραδείγματα κωδικονίων.

Ανεξάρτητα από κάθε είδους οργανισμό, οι κωδικοί είναι ίδιοι για κάθε πλάσμα. Μερικές φορές, λόγω της πιθανότητας περισσότερα από ένα κωδικόνια να κωδικοποιούν το ίδιο αμινοξύ, ο γενετικός κώδικας λέγεται ως ελαττωματικός ή περιττός, για παράδειγμα:

  • Η CGU θα κωδικοποιούσε την αργινίνη σε ζώα καθώς και σε βακτήρια, αλλά υπάρχουν εξαιρέσεις.
  • Το CGU υποδηλώνει αργινίνη στην περίπτωση των ζώων και επίσης για τα βακτήρια, αλλά μερικές φορές μπορεί να υπάρχουν εξαιρέσεις.
  • Το κωδικόνιο AUG κωδικοποιεί ή υποδηλώνει μεθειονίνη η οποία δρα ως κωδικόνιο εκκίνησης ή κωδικόνιο έναρξης μιας πρωτεΐνης. Είναι παρόν στην εμφάνιση κάθε mRNA.
  • Το αμινοξύ που ονομάζεται γλουταμίνη συμβολίζεται με το κωδικόνιο CAG.
  • Το ΤΑΑ συμβολίζεται ως κωδικόνιο λήξης.

Πώς να διαβάσετε τα κωδικόνια του DNA;

Τα κωδικόνια που έχουν τρεις βάσεις ή γράμματα που βρίσκονται στον γενετικό κώδικα μπορούν να αναλυθούν με τρεις διαφορετικούς τρόπους. Αυτοί οι τρόποι είναι γνωστοί ως Πλαίσια ανάγνωσης. Ας μάθουμε πώς να τα διαβάζουμε.

Σύμφωνα με τον γενετικό κώδικα, με τη βοήθεια πλαισίων ανάγνωσης όλα τα γονίδια και οι αλληλουχίες DNA μπορούν να διαβαστούν με τρεις (γιατί υπάρχουν τρία γράμματα) διάφορους τρόπους. Αυτές οι βάσεις ή γράμματα είναι το πρώτο γράμμα, το δεύτερο γράμμα και το τρίτο γράμμα:

  • Λόγω των διαφορετικών ιδιοτήτων των αμινοξέων, κάθε μεμονωμένο πλαίσιο θα σχηματίσει μια συγκεκριμένη αλληλουχία διαφόρων αμινοξέων.
  • Αν πάρουμε ένα παράδειγμα του γονιδίου CGAGCCTCC, στο πρώτο πλαίσιο ή θέση, αυτό αποτελείται από τα κωδικόνια- CGA, GCC, TCC.
  • Εάν η ένδειξη λαμβάνεται από το δεύτερο πλαίσιο ή θέση, τότε αποτελείται από κωδικόνια- GAG και CCT.
  • Τώρα, για το τρίτο πλαίσιο ή θέση, αποτελείται από κωδικόνια - AGC και CTC.
  • Για το δεύτερο και το τρίτο πλαίσιο ανάγνωσης, περιλαμβάνουν μόνο δύο πλήρη κωδικόνια, καθώς ο κώδικας επεξεργάζεται ως κωδικόνια τριπλέτων για κάθε πλαίσιο.
  • Από τα συνολικά πλαίσια που μπορούσαν να διαβαστούν, υπάρχει στην πραγματικότητα μόνο ένα σωστό πλαίσιο που παράγει την αλληλουχία πρωτεΐνης. Τα άλλα δύο καρέ είναι λάθος.
  • Κανονικά στα κύτταρα, το πραγματικό ή το σωστό πλαίσιο στο οποίο μεταφράζεται η αλληλουχία πρωτεΐνης υποδηλώνεται με το Start κωδικόνια και τελειώνουν με το Stop κωδικόνια.
Codontable1
Τα τρία γράμματα ή οι βάσεις (πρώτο, δεύτερο και τρίτο) του πίνακα κωδικονίων για την αλληλουχία 20 αμινοξέων - Πίστωση εικόνας: Wikipedia

Πώς να κωδικοποιήσετε το DNA σε mRNA;

Η διαδικασία μετάφρασης συμβαίνει όταν πραγματοποιούνται οι οδηγίες αποκωδικοποίησης προκειμένου να παραχθούν πρωτεΐνες. Ας συζητήσουμε πώς το DNA κωδικοποιείται σε mRNA.

Η έκφραση ενός γονιδίου αναφέρεται στην παραγωγή πρωτεΐνης που αντιστοιχεί σε αυτό. Αυτή είναι μια διαδικασία δύο σταδίων που περιλαμβάνει- μεταγραφή και μετάφραση. Η διαδικασία πραγματοποιείται με αυτά τα δύο σημαντικά βήματα:

  • Στο αρχικό βήμα, η οδηγία στο DNA μεταφέρεται στο μόριο του αγγελιοφόρου RNA (mRNA) μέσω της διαδικασίας που είναι γνωστή ως μεταγραφή.
  • Ενώ λαμβάνει χώρα η μεταγραφή, το DNA σε ένα γονίδιο λειτουργεί ως πρότυπο για συμπληρωματικό ζεύγος βάσεων.
  • Η RNA πολυμεράση II είναι ένα είδος ενζύμου που βοηθά στην κατάλυση του μορίου του προ-RNA που μετατρέπεται στο ώριμο mRNA.
  • Το mRNA που σχηματίζεται είναι το αντίγραφο του γονιδίου που είναι μονόκλωνο. Αυτό θα μεταφραστεί στη συνέχεια στο μόριο της πρωτεΐνης.
  • Στο δεύτερο σημαντικό βήμα της γονιδιακής έκφρασης, δηλαδή κατά τη διαδικασία της μετάφραση, το mRNA «διαβάζεται» όπως δηλώνεται από τον γενετικό κώδικα, που συνδυάζει ή συνδέει την αλληλουχία του DNA με την αλληλουχία των αλυσίδων αμινοξέων στις πρωτεΐνες.
  • Από τα συνολικά κωδικόνια των 64, υπάρχουν μόνο 3 κωδικόνια που δεν συμμετέχουν στην κωδικοποίηση για κανένα αμινοξύ και επομένως τερματίζεται η διαδικασία μετάφρασης.
2560px Genetic code.svg
Γενετικός κώδικας (μεταγραφή και μετάφραση)- Πίστωση εικόνας: Wikipedia

Με τι συνδέονται τα κωδικόνια;

Ένα μοναδικό κωδικόνιο σημαίνει αμινοξύ, ενώ η αλληλουχία κωδικονίων δίνει τις πληροφορίες σχετικά με τα αμινοξέα που υπάρχουν στην πρωτεΐνη. Ας δούμε με τι κωδικόνια συνδέονται.

Κάθε κωδικόνιο είναι γενικά συνδεδεμένο με ένα συγκεκριμένο αμινοξέων. Ορισμένα συγκεκριμένα αμινοξέα κωδικοποιούνται από τα τριπλέτα κωδικόνια. Γενικά, για τα 20 αμινοξέα που υπάρχουν στη φύση υπάρχουν 64 κωδικόνια τριδύμων για να τα κωδικοποιήσουν.

Κωδόνιο RNA 1
Μια σειρά κωδικονίων σε μέρος ενός μορίου αγγελιοφόρου RNA (mRNA) που αντιστοιχεί σε ένα μόνο αμινοξύ - Πίστωση εικόνας: Wikipedia

Η πρωτεΐνη που πρέπει να παραχθεί είναι αποτέλεσμα της συγκεκριμένης αλληλουχίας αμινοξέων. Κατά τη διαδικασία της μετάφρασης, τα αμινοξέα συνολικά συνδυάζονται για να παράγουν έναν συνολικό αριθμό πρωτεϊνών.

Συμπέρασμα

Μεμονωμένα κωδικόνια κωδικοποιούν μόνο ένα αμινοξύ, πολλά αμινοξέα είναι κυκλικά πολλαπλάσια κωδικονίων επειδή υπάρχουν 64 πιθανές ομαδοποιήσεις βάσεων DNA.

Διαβάστε επίσης: