Genetik Kod: Genetik Kodun Özellikleri ve İstisnaları

Genetik Kod hakkında bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun: Genetik Kodun Özellikleri ve İstisnaları

DNA sadece dört tip nükleotitten oluşmasına rağmen, ikincisi sayısız yoldan yerleştirilebilir. Böylece, sadece on nükleotid uzunluğundaki bir DNA zinciri, 4 ¹⁰ veya 1, 048, 576 iplik teli tipine sahip olabilir. Tek bir DNA molekülü birkaç bin nükleotite sahip olduğundan, DNA'ya sınırsız bir özgüllük dahil edilebilir.

Resim Nezaket: wolfson.huji.ac.il/expression/vector/genetic_code.jpg

Genler ve polipeptitlerin veya enzimlerin sentezi arasında yakın bir bağlantı vardır. Modern terminolojide bir gen, bir DNA sistronuna karşılık gelir. Bir sistron, çok sayıda nükleotidden oluşur. Nükleotidlerin veya bunların azot bazlarının düzenlenmesi, bunlara amino asitlerin dahil edilmesini etkileyen proteinlerin sentezi ile bağlanır. Bir polipeptiddeki amino asit dizisi ile DNA veya mRNA'nın nükleotid dizisi arasındaki ilişkiye genetik kod denir.

Bir sorun var. DNA, amino asitlerin sayısı 20 iken, sadece dört tip azot bazları veya nükleotitler içerir. Bu nedenle, bir fizikçi olan George Gamow tarafından üçlü kodun (bir amino asit için üç bitişik bazdan oluşan) aktif olduğu varsayılmıştır. Francis HC Crick, Severo Ochoa, Mareşal W. Nirenberg, Hargobind Khorana ve JH Matthaei gibi 1960'larda genetik kodun deşifre edilmesine bazı araştırmalar katkıda bulunmuştur.

Severo Ochoa, herhangi bir şablon olmadan RNA üretmek için ribonükleotitleri polimerize edebilen polinükleotit fosforilazını keşfetti. Hargobind Khorana, RNA moleküllerinin iyi tanımlanmış baz kombinasyonuyla sentezlenmesi tekniğini geliştirdi (homopolimerler ve kopolimerler).

Marshall Nirenberg, hücresiz sistemlerde protein sentezi yöntemini buldu. 1968'de Nobel Ödülü, genetik kod çalışmaları ve çalışmaları için Holley, Nirenberg ve Khorana'ya verildi. Üçlü genetik kodun deşifre edilmesine yardımcı olan farklı araştırmalar aşağıdaki gibidir:

1. Crick ve arkadaşları (1961) T4 bakteriyofaj DNA'sındaki bir veya iki baz çiftinin silinmesinin veya eklenmesinin normal DNA işlevini bozduğunu gözlemledi. Bununla birlikte, üç baz çifti eklendiğinde veya silindiğinde rahatsızlık minimumdu.

2. Nirenberg ve Matthaei (1961), tek bir kodun (bir azot baz tarafından belirtilen bir amino asit) sadece 4 asit (4 ¹ ), üçlü kodun yalnızca 16 (4 ² ), çiftli kodun ise 64 (64) olarak belirtilebileceğini savundu. amino asitler (4 ³ ). 20 amino asit olduğu için üçlü bir kod (bir amino asit için üç azot bazı) kullanılabilir.

3. Nirenberg (1961), dört nükleotitin - UUUUUU .. (Poliüreidik asit), CCCCCC… (Polycyididylic asit), AAAAAA… (poliadenilik asit) ve GGGGGGG… (Polyguanylic asit) polimerlerini hazırladı. Poli-U'nun, polifenlanalin, poliprolin poli-C oluşumunu uyardığını, poli-A ise polilisin oluşturmaya yardımcı olduğunu gözlemledi. Bununla birlikte, poly-G işlev görmedi (çeviri işleminde çalışmayan üç telli bir yapı oluşturdu). Daha sonra GGG'nin amino asit glisini kodladığı bulundu.

4. Khorana (1964), UGUGUGUG… gibi nükleotidlerin kopolimerlerini sentezledi ve sistein - valin - sistein ile alternatif olarak benzer amino asitlere sahip polipeptitlerin oluşumunu uyardıklarını gözlemledi. Bu, yalnızca üç bitişik nükleotit, bir amino asit (örneğin, UGU) ve diğer üç ikinci amino asit (örneğin, GUG) belirtirse mümkündür.

5. Üçlü kodonlar, aşağıdakiler yoluyla in vivo kodon ataması ile teyit edildi:

(i) amino asit değiştirme çalışmaları

(ii) çerçeve kaydırma mutasyonları.

6. Yavaş yavaş tüm kodonlar çözüldü (Tablo 6.4). Bazı amino asitler birden fazla kodon tarafından belirtilir. DNA ve mRNA kod dilleri tamamlayıcıdır. Bu nedenle fenilalanin için iki kodon, mRNA durumunda UUU ve UUC iken, DNA için AAA ve AAG'dir. Normal olarak genetik kod mRNA dilini temsil eder. Bunun nedeni, sitoplazmik bileşenlerin, çekirdeğin içinde bulunan DNA'yı değil mRNA'dan kodu okuyabilmesidir.

Özellikleri:

1. Üçlü Kod:

Üç komşu azot bazı, bir amino asidin bir polipeptide yerleştirilmesini belirten bir kodonu oluşturur.

2. Start Sinyali:

Polipeptit sentezi, iki başlatma kodonu ile işaret edilir - genellikle AUG veya metiyonin kodonu ve raflı GUG veya valin kodonu. İkili işlevleri var.

3. Durdurma Sinyali:

Polipeptid zincirinin sonlandırılması, üç sonlandırma kodonu ile işaretlenir - UAA (koyu sarı), UAG (amber) ve UGA (opal). Herhangi bir amino asit belirtmezler ve bu nedenle saçma kodonlar olarak da adlandırılırlar.

4. Evrensel Kod:

Genetik kod evrensel olarak uygulanabilir, yani bir kodon, bir virüsten bir ağaca veya insana aynı amino asidi belirtir. Böylece Escherichia coli'de tanıtılan civciv yumurtalarından mRNA, civcivlerde oluşturulana benzer şekilde bakteri içinde ovalbümen üretir.

5. Belirsiz Kodonlar:

Bir kodon, yalnızca bir amino asidi belirtir ve diğerlerini tanımlamaz.

6. İlgili Kodonlar:

Benzer özelliklere sahip olan amino asitler ilişkili kodonlara sahiptir, örneğin aromatik amino asitler triptofan (UGG), fenilalanin (UUC, UUU), tirosin (UAC, UAU).

7. Commaless:

Genetik kod süreklidir ve üçüzlerden sonra duraklamalara sahip değildir. Bir nükleotit silinir veya eklenirse, genetik kodun tamamı farklı şekilde okunur. Dolayısıyla, 50 amino aside sahip olan bir polipeptit, 150 nükleotitlik bir doğrusal sekans ile belirtilecektir. Bu sekansın ortasına bir nükleotit eklenir veya silinirse, polipeptidin ilk 25 amino asidi aynı olacaktır, ancak sonraki 25 amino asidi oldukça farklı olacaktır.

8. Polarite:

Genetik kod bir kutupluluğa sahiptir. MRNA kodu 5 ′ -> 3 ′ yönünden okunur.

9. Örtüşmeyen Kod:

Bir azot bazı sadece bir kodon tarafından belirtilir.

10. Kod Drenajı:

64 üçlü kodon ve yalnızca 20 amino asit bulunduğundan, bazı amino asitlerin dahil edilmesinin birden fazla kodon tarafından etkilenmesi gerekir. Yalnızca triptofan (UGG) ve metiyonin (AUG), tek kodonlar tarafından belirtilir. Diğer tüm amino asitler iki (örneğin, fenilalanin - UUU, UUC) ila altı (örneğin, arginin-- CGU, CGC, CGA, CGG AGA, AGG) kodonlarıyla belirtilir.

İkincisi dejenere veya gereksiz kodonlar denir. Dejenere kodonlarda, genellikle ilk iki azot bazı, üçüncüsü farklı iken benzerdir. Üçüncü azot bazının kodlama üzerinde bir etkisi olmadığı için aynı şey yalpalama pozisyonu olarak da adlandırılır (Wobble hipotezi; Crick, 1966).

11. Colinearity:

Hem polipeptit hem de DNA veya mRNA, bileşenlerinin doğrusal bir düzenlemesine sahiptir. Ayrıca, DNA veya mRNA'daki üçlü nükleotid bazların dizisi, birincisinin rehberliğinde üretilen polipeptiddeki amino asit dizisine karşılık gelir. Kodon dizisindeki değişim aynı zamanda polipeptidin amino asit dizisinde de benzer bir değişiklik meydana getirir.

12. Cistron-Polipeptit Paritesi:

DNA'nın cistron (= gen) adı verilen kısmı, belirli bir polipeptidin oluşumunu belirtir. Bu, genetik sistemin organizmada bulunan polipeptit tipleri kadar çok sayıda sistrona (= gen) sahip olması gerektiği anlamına gelir.

İstisnalar:

1. Farklı Kodonlar:

Paramecium'da ve diğer bazı siliyerlerde sonlandırma, UAA ve UGA'nın glutamin kodunu kodlar.

2. Örtüşen Genler:

ф x 174, 6000'den fazla baz gerektiren 10 proteini kodlayan 5375 nükleotite sahiptir. E, В ve К genlerinden üçü diğer genlerle örtüşüyor. E geninin başlangıcındaki nükleotit sekansı, D geninin içinde bulunur. Aynı şekilde, gen, A ve C genleriyle örtüşür. Benzer bir durum, SV-40'ta bulunur.

3. Mitokondriyal Genler:

AGG ve AGA arginin kodlar ancak insan mitokondrisinde durma sinyalleri olarak işlev görür. Bir sonlandırma kodonu olan UGA, triptofana karşılık gelirken, AUA (izolösin için kodon), insan mitokondrisinde metiyonini belirtir.