מה זה קודון? (גנטיקה) - ביולוגיה - 2025

קודון הוא אחד 64 הצירופים האפשריים של שלושה נוקלאוטידים, המבוססת על ארבעה שמרכיבים חומצות גרעין. כלומר משילובים של ארבע נוקליאוטידים בנויים בלוקים של שלוש "אותיות" או שלשות.

אלה הם הדוקסיריבונוקלאוטידים עם הבסיסים החנקניים אדנין, גואנין, תימין וציטוזין ב- DNA. ב- RNA הם ריבונוקליאוטידים עם הבסיסים החנקניים אדנין, גואנין, אורציל וציטוזין.

מושג הקודון חל רק על גנים המקודדים לחלבונים. ההודעה המקודדת ב- DNA תוקרא בלוקים של שלוש אותיות לאחר עיבוד המידע מהמסנג'ר שלך. הקודון, בקיצור, הוא יחידת הקידוד הבסיסית לגנים המתורגמים.

קודונים וחומצות אמינו

אם לכל עמדה במילים בנות שלוש אותיות יש לנו ארבע אפשרויות, המוצר 4 X 4 X 4 נותן לנו 64 שילובים אפשריים. כל אחד מהקודונים הללו מתאים לחומצה אמינית מסוימת - למעט לשלושה שמתפקדים כקודונים של סוף הקריאה.

המרת הודעה המקודדת בבסיסים חנקניים בחומצה גרעינית לאחת עם חומצות אמינו בפפטיד נקראת תרגום. המולקולה המניעה את ההודעה מ- DNA לאתר התרגום נקראת RNA messenger.

שלישיית RNA של שליח היא קודון שתרגומו יתבצע בריבוזומים. מולקולות המתאם הקטנות המשנות את שפת הנוקלאוטידים לחומצות אמינו בריבוזומים הן RNA העברות.

הודעה, שליחים ותרגום

הודעה המקודדת חלבון מורכבת ממערך לינארי של נוקליאוטידים שהוא מכפיל של שלושה. ההודעה מועברת על ידי RNA שאנו מכנים שליח (mRNA).

באורגניזמים סלולריים כל ה- mRNA נוצרים על ידי תעתיק של הגן המקודד ב- DNA שלהם. כלומר, הגנים המקודדים לחלבונים כתובים על DNA בשפת ה- DNA.

עם זאת, אין פירוש הדבר שהכלל הזה של שלושה מקפיד על די.אן.איי. ההעתקה מ- DNA נכתבת כעת בשפת RNA.

ה- mRNA מורכב ממולקולה עם מסר הגן, משני הצדדים על ידי אזורים לא מקודדים. שינויים מסוימים שלאחר התמלול, כגון שחבור למשל, מאפשרים להפיק הודעה שתואמת את הכלל של שלוש. אם נראה כי כלל זה משלושה אינו מתקיים ב- DNA, השחבור משחזר אותו.

ה- mRNA מועבר לאתר בו שוכנים ריבוזומים, וכאן מכוון השליח את תרגום ההודעה לשפת חלבון.

במקרה הפשוט ביותר, לחלבון (או לפפטיד) יהיו מספר חומצות אמינו השוות לשליש מאותיות ההודעה ללא שלוש מהן. כלומר, שווה למספר קודוני המסנג'ר פחות אחד מהסיום.

מסר גנטי

הודעה גנטית מגן שמקודד חלבונים מתחילה בדרך כלל בקודון שתורגם כחומצת האמינו מתיונין (קודון AUG, ב- RNA).

מספר אופייני של קודונים לאחר מכן ממשיך באורך רצף ליניארי ספציפי ומסתיים בקודון עצירה. קודון העצירה יכול להיות אחד מהקודונים אופל (UGA), ענבר (UAG) או אוקר (UAA).

אין לזה שווה ערך בשפה של חומצות אמינו, ולכן אין RNA העברה מקביל. עם זאת, בחלק מהאורגניזמים, הקודון UGA מאפשר שילוב של חומצה אמינית סלנוציסטאין שהשתנה. באחרים, הקודון UAG מאפשר שילוב של חומצת האמינו פירוליזיס.

מתחמי RNA של מסנג'רים עם ריבוזומים, והתחלת התרגום מאפשרת שילוב של מתיונין ראשוני. אם התהליך מצליח, החלבון יתארך (יתארך) כאשר כל tRNA תורם את חומצת האמינו המקבילה בהנחיית המסנג'ר.

כשמגיעים לקודון העצירה, הופסק שילוב חומצות האמינו, התרגום הושלם והפפטיד המסונתז משתחרר.

קודונים ואנטיקודונים

למרות שמדובר בפשט של תהליך מורכב בהרבה, האינטראקציה בין קודון-אנטיקודון תומכת בהשערה של תרגום על ידי השלמה.

לפי זה, עבור כל קודון בשליח, האינטראקציה עם tRNA מסוים מוכתבת על ידי ההשלמה עם בסיסי האנטיקודון.

האנטיקודון הוא רצף של שלושה נוקליאוטידים (שלישייה) הנמצאים בבסיס המעגלי של tRNA טיפוסי. ניתן לטעון כל tRNA ספציפי עם חומצה אמינית מסוימת, שתמיד תהיה זהה.

בדרך זו, כאשר זיהוי אנטיקודון, השליח אומר לריבוזום שהוא חייב לקבל את חומצת האמינו הנושאת את ה- tRNA שלשמה היא משלימה באותו שבר.

לכן ה- tRNA פועל כמתאם המאפשר לאמת את התרגום שמבוצע על ידי הריבוזום. מתאם זה, בשלבי קריאת קודון של שלוש אותיות, מאפשר שילוב לינארי של חומצות אמינו המהוות בסופו של דבר את המסר המתורגם.

התנוונות הקוד הגנטי

ההתכתבות של הקודון: חומצות אמינו ידועה בביולוגיה כקוד הגנטי. קוד זה כולל גם את שלושת קודוני העצירה לתרגום.

יש 20 חומצות אמינו חיוניות; אבל יש, בתורו, 64 קודונים זמינים להמרה שלהם. אם אנו מסירים את שלושת הקודונים המפסיקים, עדיין נותרו לנו 61 לקוד עבור חומצות האמינו.

מתיונין מקודד רק על ידי הקודון AUG שהוא קודון ההתחלה, אך גם על ידי חומצה אמינית מסוימת זו בכל חלק אחר של ההודעה (גן).

זה מוביל אותנו ל -19 חומצות אמינו המקודדות על ידי 60 הקודונים הנותרים. חומצות אמינו רבות מקודדות על ידי קודון יחיד. עם זאת, ישנן חומצות אמינו אחרות המקודדות על ידי יותר מקודון אחד. חוסר הקשר הזה בין קודון לחומצה אמינית הוא מה שאנו מכנים ניוון של הקוד הגנטי.

אורגנלים

לבסוף, הקוד הגנטי הוא אוניברסאלי חלקית. באיקריוטות ישנם אברונים אחרים (הנגזרים מתפתחותם מחיידקים) שבהם אומת תרגום שונה מזה המאומת בציטופלזמה.

אברונים אלה עם הגנום שלהם (ותרגום) משלו הם כלורופלסטים ומיטוכונדריה. הקודים הגנטיים של כלורופלסטים, מיטוכונדריה, גרעינים אוקיארוטיים וגרעינים חיידקיים אינם זהים בדיוק.

עם זאת, בתוך כל קבוצה זה אוניברסלי. לדוגמא, גן צמחי המשובט ומתורגם בתא של בעלי חיים יביא לפפטיד עם אותו רצף חומצות אמינו ליניארי שהיה לו אם היה מתורגם בצמח המקור.

הפניות

1. אלברטס, ב, ג 'ונסון, AD, לואיס, ג', מורגן, ד, רף, M., רוברטס, ק ', וולטר, P. (2014) ביולוגיה מולקולרית של התא (6 ^th Edition). WW Norton & Company, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב.
2. Brooker, RJ (2017). גנטיקה: ניתוח ועקרונות. McGraw-Hill השכלה גבוהה, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב.
3. Goodenough, UW (1984) גנטיקה. WB Saunders Co. בע"מ, פילדלפיה, פנסילווניה, ארה"ב.
4. גריפית'ס, AJF, ווסלר, ר., קרול, ס.ב., דובי, ג'יי (2015). מבוא לניתוח גנטי (11 ^th ed.). ניו יורק: WH Freeman, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב.
5. Koonin, EV, Novozhilov, AS (2017) מקורו והתפתחותו של הקוד הגנטי האוניברסאלי. סקירה שנתית של גנטיקה, 7; 51: 45-62.
6. Manickam, N., Joshi, K., Bhatt, MJ, Farabaugh, PJ (2016) ההשפעות של שינוי tRNA על דיוק התרגום תלויות בעוצמת קודון-אנטיקודון מהותית. מחקר על חומצות גרעין, 44: 1871-81.