КАКВО Е КОДОН? (ГЕНЕТИКА) - БИОЛОГИЯ - 2025

А кодон е всеки от 64 възможни комбинации от три нуклеотида, на базата на четирите които съставляват нуклеинови киселини. Тоест от комбинации от четирите нуклеотида се изграждат блокове от три „букви“ или триплети.

Това са дезоксирибонуклеотидите с азотните основи аденин, гуанин, тимин и цитозин в ДНК. В РНК те са рибонуклеотиди с азотните основи аденин, гуанин, урацил и цитозин.

Концепцията на кодона се прилага само за гени, които кодират протеини. ДНК-кодираното съобщение ще бъде прочетено в трибуквени блокове, след като информацията от вашия пратеник бъде обработена. Накратко, кодонът е основната кодираща единица за гените, които се превеждат.

Кодони и аминокиселини

Ако за всяка позиция с трибуквени думи имаме четири възможности, продуктът 4 X 4 X 4 ни дава 64 възможни комбинации. Всеки от тези кодони съответства на определена аминокиселина - с изключение на три, които функционират като кодони в края на четенето.

Преобразуването на съобщение, кодирано с азотни основи в нуклеинова киселина, до такава с аминокиселини в пептид, се нарича транслация. Молекулата, която мобилизира съобщението от ДНК до мястото на превод, се нарича пратеник РНК.

Триплет от месинджър РНК е кодон, чийто превод ще се извърши в рибозоми. Малките адаптерни молекули, които променят езика на нуклеотидите на аминокиселини в рибозомите, са трансферни РНК.

Съобщение, пратеници и превод

Съобщение за кодиране на протеин се състои от линеен масив от нуклеотиди, който е кратен на три. Съобщението се носи от РНК, която наричаме месинджър (mRNA).

В клетъчните организми всички мРНК възникват чрез транскрипция на кодирания ген в съответната им ДНК. Тоест гените, които кодират протеините, са написани на ДНК на езика на ДНК.

Това обаче не означава, че това правило на трима се спазва стриктно в ДНК. Преписано от ДНК, съобщението вече е написано на език на РНК.

ИРНК се състои от молекула с генно съобщение, обградена от двете страни от некодиращи области. Определени модификации след транскрипция, като например сплитане, позволяват генериране на съобщение, което отговаря на правилото за три. Ако това правило от трима не изглежда да е изпълнено в ДНК, сплайсирането го възстановява.

ИРНК се транспортира до мястото, където рибозомите пребивават, и тук пратеникът насочва превода на съобщението на протеинов език.

В най-простия случай, протеинът (или пептидът) ще има брой аминокиселини, равни на една трета от буквите на съобщението, без три от тях. Тоест, равен на броя на кодоните на пратеника минус един от прекратяването.

Генетично послание

Генетично съобщение от ген, който кодира протеини, обикновено започва с кодон, който се превежда като аминокиселина метионин (кодон AUG, в РНК).

Характерният брой кодони след това продължава с определена линейна дължина и последователност и завършва при стоп кодон. Стоп кодонът може да бъде един от опаловите (UGA), кехлибарени (UAG) или охра (UAA) кодони.

Те нямат еквивалент в езика на аминокиселините и следователно няма съответстваща трансферна РНК. Въпреки това, в някои организми кодон UGA позволява включването на модифицираната аминокиселина селеноцистеин. В други, кодонът UAG позволява включването на аминокиселината пиролизин.

Messenger RNA комплекси с рибозоми и започването на транслацията позволява включването на първоначален метионин. Ако процесът е успешен, протеинът ще се удължи (удължи), тъй като всяка тРНК дарява съответната аминокиселина, ръководена от месинджъра.

След достигането на стоп кодона, включването на аминокиселини е спряно, транслацията е завършена и синтезираният пептид се освобождава.

Кодони и антикодони

Въпреки че става въпрос за опростяване на много по-сложен процес, взаимодействието кодон-антикодон подкрепя хипотезата за превод чрез допълване.

Съгласно това, за всеки кодон в месинджър, взаимодействието с определена тРНК ще бъде продиктувано от допълването с основите на антикодона.

Антикодонът е последователността от три нуклеотида (триплет), присъстващи в кръговата основа на типична тРНК. Всяка конкретна tRNA може да бъде заредена с определена аминокиселина, която винаги ще бъде една и съща.

По този начин, когато се разпознае антикодон, пратеникът казва на рибозомата, че трябва да приеме аминокиселината, която носи тРНК, за която се допълва в този фрагмент.

Следователно tRNA действа като адаптер, който позволява да се провери транслацията, извършена от рибозомата. Този адаптер, в трибуквени стъпки за четене на кодон, позволява линейното включване на аминокиселини, което в крайна сметка представлява преведеното съобщение.

Изрождането на генетичния код

Кодът: аминокиселинната кореспонденция е известен в биологията като генетичен код. Този код включва и трите кодона за спиране на превода.

Има 20 незаменими аминокиселини; но на свой ред има 64 кодона за тяхното преобразуване. Ако премахнем трите стоп кодона, все още ни остават 61 кода за аминокиселините.

Метионинът се кодира само от AUG-кодон, който е стартовият кодон, но и от тази конкретна аминокиселина във всяка друга част на съобщението (ген).

Това ни води до 19 аминокиселини, кодирани от останалите 60 кодона. Много аминокиселини са кодирани от един единствен кодон. Съществуват обаче и други аминокиселини, които са кодирани от повече от един кодон. Тази липса на връзка между кодон и аминокиселина е това, което наричаме дегенерация на генетичния код.

органели

И накрая, генетичният код е частично универсален. В еукариотите има други органели (еволюционно получени от бактерии), където се проверява различен превод от този, който се проверява в цитоплазмата.

Тези органели със собствен геном (и превод) са хлоропласти и митохондрии. Генетичните кодове на хлоропластите, митохондриите, еукариотичните ядра и бактериалните нуклеоиди не са точно идентични.

Въпреки това, във всяка група тя е универсална. Например, растителен ген, който се клонира и превежда в животинска клетка, ще породи пептид със същата линейна последователност на аминокиселини, която би имала, ако беше преведена в растението на произход.

Препратки

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 ^-то издание). WW Norton & Company, Ню Йорк, Ню Йорк, САЩ.
2. Brooker, RJ (2017). Генетика: анализ и принципи. McGraw-Hill Висше образование, Ню Йорк, Ню Йорк, САЩ.
3. Goodenough, UW (1984) Генетика. WB Saunders Co. Ltd, Филаделфия, Пенсилвания, САЩ.
4. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Въведение в генетичния анализ (11 ^-то издание). Ню Йорк: WH Freeman, Ню Йорк, Ню Йорк, САЩ.
5. Koonin, EV, Novozhilov, AS (2017) Произход и еволюция на универсалния генетичен код. Годишен преглед на генетиката, 7; 51: 45-62.
6. Manickam, N., Joshi, K., Bhatt, MJ, Farabaugh, PJ (2016) Ефектите от модификацията на tRNA върху преходната точност зависят от присъщата сила на кодон-антикодон. Изследване на нуклеиновите киселини, 44: 1871-81.