От генетична информация до биотехнологията на продукта - образователен сървър в Хамбург

От генетична информация до биотехнологията на продукта

Всеки внимателен читател отдавна е забелязал едно: числата 4 (информационни елементи на ДНК) и 20 (градивни елементи на протеините) някак си не съвпадат. Как могат да бъдат кодирани 20 аминокиселини с 4 информационни единици? Природата е намерила просто решение: съчетала е 3 информационни елемента - основи - в една информационна единица. Това отваря 4³ = 4x4x4 = 64 различни възможни комбинации за четирите информационни елемента A, C, G и T.

продукта

Единица информация - или кодова дума, съставена от три основи, е известна още като кодон. Всеки кодон може да бъде присвоен на една от 20-те аминокиселини, открити в протеините, т.е. H. някои от аминокиселините са заети от повече от един кодон. Аминокиселината глутаминова киселина се програмира от кодоните GAA и GAG. Дешифрирането на "генетични кодове", значението на всички 64 кодона е постигнато през 1960 г. Така че днес можем да разберем ДНК на даден организъм, при условие че той е изолиран и е определена последователността на основите: можем да го преобразуваме в протеинова последователност. Установено е, че не всички кодони програмират аминокиселини, но някои от тях също означават „препинателни знаци“ при молекулярно писане: AUG сигнализира като Стартирайте кодон завърши началото на протеин, който Кодове за спиране или прекратяване UAA, UGA и UAG синтеза на протеини.

Генетичният код се прилага универсално, независимо дали са почвени бактерии, слонове или хора, информацията за синтеза на специфичните протеини винаги се кодира по един и същи начин. Само размерът на генома е различен. Генетичната информация на прокариотния организъм, напр. този на чревната бактерия Escherichia coli, се състои от единична ДНК двойна спирала (бактериална хромозома), затворена, за да образува пръстен. Генетичният материал на висшите организми е около 1000 пъти по-обширен от този на бактериите. При хората това са три милиарда базови двойки. Следователно това голямо количество ДНК се разпределя между различни хромозоми.

Аминокиселините се приписват на базовите триплети (иРНК кодони; U съответства на Т, виж текста). От 64 различни възможности 61 кодират двадесетте различни аминокиселини, открити в протеините. Това означава, че аминокиселина може да бъде кодирана от различни триплети; това е известно още като „дегенерация“ на генетичния код. Поради тази дегенерация не е възможно еднозначно да се направи извод за ДНК последователност от протеинова последователност, има несигурност в третата базова позиция на съответните кодони.
Охра, кехлибар и опал са имената на 3-те останали терминиращи кодони, които не кодират аминокиселина. Началният кодон винаги е AUG и кодира аминокиселината метионин: Всеки протеин започва с метионин, но метионинът в аминокиселинната верига също се кодира от AUG.

ГЕНЕТИЧНИЯТ КОД
Триплет кодова думазначениеТриплет кодова думазначение
AAAЛисCAAGln
AACAsnCACНеговата
AAGЛисCAGGln
AAUAsnCAUНеговата
ACAThrCCAPer
ACCThrCCCPer
ACGThrCCGPer
ACUThrCCUPer
AGAАргCGAАрг
AGCСерCGCАрг
AGGАргCGGАрг
AGUСерCGUАрг
AUAIleCUALeu
AUCIleCUCLeu
АВГУСТМедовинаCUGLeu
AUUIleCUULeu
БанкоматGluИЗПохра
GACAspUACTyr
GAGGluUAGкехлибар
GAUAspUAUTyr
GCAАлаUCAСер
GCCАлаUCCСер
GCGАлаUCGСер
GGAГлиUGAопал
GGCГлиUGCCys
GGGГлиUGGTrp
GGUГлиUGUCys
GUAВалUUALeu
GUCВалUUCPhe
GUGВалUUGLeu
GUUВалUUUPhe

Рибонуклеиновите киселини действат като посредници при прилагането на генетичния код. Експресията на гена се осъществява в два етапа: В първия етап се прави копие на ДНК сегмент (ген) под формата на пратеник РНК (тРНК) в ядрото. Тази първа стъпка в генната експресия е известна още като транскрипция. Втората стъпка, която Превод, се извършва в цитоплазмата, след като иРНК е била изнесена от ядрото. Тук протеините се синтезират върху рибозомите според информацията за РНК (виж по-долу).

РНК молекулите са много сходни по структура с ДНК. Има обаче две разлики: захарната молекула, дезоксирибоза, е в РНК чрез рибозата и основата Тимин (T) е през основата Урацил (U) заменен. Химически погледнато, урацилът се различава от тимина по това, че му липсва метилова група. Това не променя информационното съдържание, U на иРНК съответства на Т на ДНК. Въпреки това, поради тази структурна разлика, ензимите могат да правят разлика между ДНК и иРНК.