Biologia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Biologia > Genetyka > Podstawy genetyki 
  Indeks
Genetyka
Historia odkryć . . .
Podstawy genetyki
Podstawy budowy . . .
Przepływ informacji
w strukturach
biologicznych
Wstęp
Transkrypcja
Kod genetyczny
Translacja
Ekspresja genów
Metody poznawania . .
Genetyka molekularna
Geny i ewolucja
Świat wirusów i . . .
Inżynieria genetyczna
Słowniczek
  Źródło
Wybrane fragmenty pochodzą z książki
Język genów autorstwa Paul'a Berg'a i Maxine Singer


  Kod genetyczny
 
Kod genetyczny
 
Z
łamanie kodu genetycznego jest jednym z największych osiągnięć biologii. Wczesne próby poznania jego natury polegały na rozważaniach teoretycznych i eksperymentach genetycznych. W pierwszej połowie lat pięćdziesiątych podejrzewano już, że występuje liniowa zależność między nukleotydami w genie a aminokwasami w kodowanym przezeń białku.
Liniowa zależność między parami zasad DNA, nukleotydami RNA i aminokwasami polipeptydu
Sądzono też, że podobny związek zachodzi między mRNA a DNA. Wyniki doświadczeń genetycznych pozwalały przypuszczać, że jednostka kodująca każdego aminokwasu składa się z trzech kolejnych nukleotydów w RNA; taką jednostkę kodującą określono mianem kodonu. Co więcej, uważano, że kolejne kodony wyznaczają kolejne aminokwasy w białku. Jednak wydawało się, że pozostanie bez odpowiedzi pytanie: które z 64 tripletów (z czterech nukleotydów można bowiem ułożyć 64 kombinacje zawierające trzy nukleotydy) wyznaczają każdy z 20 aminokwasów. Było więc zaskoczeniem, gdy odpowiedź nadeszła szybko dzięki opracowaniu nowej metody badawczej i pewnemu interesującemu, choć przypadkowemu odkryciu.
       Badania biochemiczne prowadzone w latach pięćdziesiątych wykazały, że wyciąg z komórek E. coli może z dodanych do niego pojedynczych aminokwasów syntetyzować polipeptydy. W 1961 roku stwierdzono, że dodając do ekstraktu z E. coli cząsteczki RNA zbudowane wyłącznie z nukleotydów urydylowych, można uzyskać polipeptyd złożony wyłącznie z jednego aminokwasu, fenyloalaniny. Wyciągnięto więc wniosek, że kodon UUU koduje fenyloalaninę. Oczywiście okazało się szybko, że i inne cząsteczki RNA zawierające tylko jeden z pozostałych trzech nukleotydów kodują polipeptydy złożone z aminokwasów jednego rodzaju. I tak RNA złożony z nukleotydów adenylowych produkuje polipeptyd zawierający wyłącznie aminokwas lizynę (kodon AAA). Następnych kilka lat doświadczeń z różnymi cząsteczkami RNA zawierającymi losowo ułożone sekwencje pozwoliły rozszyfrować skład kodonów. Badania usprawniło opracowanie metody syntezy RNA o określonej sekwencji nukleotydowej – stwierdzono wówczas, że takie cząsteczki RNA kodują białko o konkretnej sekwencji aminokwasowej. Następnym krokiem było zsyntetyzowanie wszystkich 64 kodonów i wykazanie, że każdy z nich wyznacza jeden z 20 aminokwasów lub jest znakiem sygnalizującym rozpoczęcie lub zakończenie translacji.
Kod genetyczny. Przedstawiono kodony dla DNA. W RNA zamiast T występuje U (nazwy kodonów i aminokwasów zgodnie z międzynarodową konwencją – przyp. tłum.)
       W 1964 roku poznano cały kod genetyczny. Każdy kodon składa się z trzech sąsiadujących w łańcuchu DNA lub mRNA nukleotydów. Spośród 64 tripletów nukleotydowych 61 wyznacza aminokwasy; każdy z kodonów odpowiada tylko jednemu aminokwasowi. Jeden z tych tripletów (ATG w DNA i – odpowiednio – AUG w RNA) ma podwójne zadanie. Koduje aminokwas metioninę oraz wyznacza początek sekwencji kodującej białko – jest to tak zwany kodon start. Trzy triplety: TAG (UAG), TAA (UAA) i TGA (UGA) nie wyznaczają żadnego aminokwasu, natomiast każdy z nich sygnalizuje zakończenie sekwencji kodującej białko – są to kodony stop.
       O kodzie genetycznym mówi się, że jest zdegenerowany, ponieważ więcej niż jeden kodon wyznacza ten sam aminokwas, ale – co bardzo ważne – kod nie jest dwuznaczny, ponieważ pojedynczy kodon nigdy nie wyznacza więcej niż jednego aminokwasu. Z taką wiedzą o kodzie genetycznym łatwo na papierze napisać sekwencję aminokwasów białka z dowolnej sekwencji nukleotydowej DNA lub RNA. Zazwyczaj w każdym rejonie długiej podwójnej helisy tylko jedna z dwóch nici DNA zawiera informację genetyczną tłumaczoną na białko. Z zasady sekwencja nici komplementarnej do kodującej jest „nonsensowna”; jednak czasami może zawierać część innego genu. Zauważmy jednak, że to właśnie nić nonsensowna jest matrycą do syntezy mRNA. Podczas syntezy powstaje nić komplementarna do matrycy – nić mRNA.
       Początek łańcucha mRNA odpowiada miejscu, w którym rozpoczyna się transkrypcja DNA, a koniec mRNA jest tam, gdzie ona się kończy. Ze względu na wymagany kierunek transkrypcji mRNA w trakcie translacji czytany jest od końca 5' do 3'.
Dekodowanie sekwencji informacyjnego RNA – powstawanie polipeptydu
Sekwencja nukleotydowa mRNA jest taka sama jak sensownej nici DNA. Transkrypcja genu przy udziale polimerazy RNA zaczyna się z reguły w miejscu położonym nieco przed odcinkiem kodującym białko i kończy za kodonem stop, tak więc mRNA ma dodatkowe odcinki po obu stronach segmentu kodującego.
       Wyznacznikiem początku sekwencji kodującej białko jest triplet AUG (kodon start) położony w pobliżu 5' końca nici mRNA, co znaczy, że wszystkie białka rozpoczynają się od metioniny, aminokwasu kodowanego przez AUG. Koniec odcinka kodującego jest sygnalizowany przez jeden z trzech kodonów stop: UAG, UAA lub UGA, położonych w pobliżu 3' końca mRNA. Ostatni aminokwas w białku jest więc zakodowany w triplecie poprzedzającym kodon stop.
       Jak aminokwasy dopasowują się do odpowiednich kodonów? Nie są znane chemiczne podstawy bezpośredniego kontaktu. Dochodzi jednak do tego dzięki enzymowi przyłączającemu każdy aminokwas do odpowiedniego RNA transportującego (tRNA). Każdy odmienny tRNA zawiera trójnukleotydową sekwencję (antykodon) komplementarną do odpowiedniego tripletu kodującego aminokwas w mRNA. Wytworzenie par zasad między antykodonem tRNA przenoszącego aminokwas a kodonem mRNA ustawia każdy aminokwas na właściwej pozycji, przy odpowiednim kodonie i ułatwia połączenie aminokwasu z rosnącym łańcuchem polipeptydowym. Poniżej przedstawimy w skrócie, w jaki sposób tRNA niosący swój aminokwas bierze udział w syntezie łańcuchów polipeptydowych.
góra strony
poprzedni esej następny esej
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach