FacebookTwitterEmailTisk
Co je to kód DNA?
Kód DNA je vlastně „jazyk života“. Obsahuje instrukce pro vytvoření živé bytosti. Kód DNA se skládá z jednoduché abecedy, která se skládá pouze ze čtyř „písmen“ a 64 třípísmenných „slov“ zvaných kodony. Možná je těžké uvěřit, že většina úžasné rozmanitosti života je založena na „jazyce“ jednodušším než angličtina – ale je to tak.
Tento kód se neskládá doslova z písmen a slov. Místo toho čtyři písmena představují čtyři jednotlivé molekuly zvané nukleotidy: thymin (T), adenin (A), cytosin (C) a guanin (G). Pořadí nebo sekvence těchto bází vytváří jedinečný genetický kód.
Tato kodonová „slova“ v genetickém kódu jsou každé dlouhé tři nukleotidy – a je jich 64. Když si to spočítáte, je to tolik třípísmenných kombinací slov, kolik jich lze získat jen ze čtyř písmen. ATG a CCC je několik příkladů kodonů.
Stejně jako je v lidských jazycích, jako je angličtina, více než jen písmena a slova, například interpunkce, čárky apod. Například místo psaní velkých písmen na začátku věty genetický kód téměř vždy signalizuje začátek nových instrukcí pomocí ATG, jednoho z těchto třípísmenných kodonů.
A místo tečky končí geny jedním ze tří různých kodonů: TAG, TAA nebo TGA. Existují i další části DNA, které nejsou kodony a mohou fungovat jako jakási interpunkční znaménka nebo signály, které například naznačují, kdy, kde a jak silně má být gen přečten.
Jak DNA kóduje informace?“
Jedním z klíčových způsobů, jak DNA kóduje informace uvnitř buněk, jsou geny. Člověk má přibližně 20 000 genů. Každý gen má instrukce pro výrobu určitého proteinu a každý protein vykonává v buňce určitou práci.
Například gen pro laktázu má instrukce pro výrobu proteinu laktázy. Protein laktáza štěpí cukr laktózu, který se nachází v mléce. Lidé s vypnutým genem pro laktázu trpí nesnášenlivostí laktózy.
Pokyny pro tvorbu těchto bílkovin jsou zakódovány v třínukleotidových kodonech, o kterých jsme hovořili dříve. Ale stejně jako soubor instrukcí, který se musí přečíst, aby se něco postavilo, musí se přečíst i instrukce zakódované v DNA.
Například DNA s kódem pro výrobu bílkoviny laktázy nebude schopna rozkládat cukr laktózu. Místo toho musí buňka pro trávení laktózy nejprve přečíst gen a poté vyrobit bílkovinu laktázu.
Prvním krokem při čtení genu je přenos informace z DNA do messengerové RNA (mRNA) pomocí bílkoviny zvané RNA polymeráza (u člověka je polymerázou, která čte geny jako laktáza, RNA polymeráza II). Tento proces se nazývá transkripce.
Poté mRNA zamíří do stroje na výrobu bílkovin v buňce, který se nazývá ribozom. Tam je mRNA přeložena do konkrétní bílkoviny, pro kterou má instrukce. MRNA laktázy je na ribosomu přeložena do bílkoviny laktázy.
Co kódují kodony?
Kodon je sekvence tří nukleotidů na vlákně DNA nebo RNA. Každý kodon je jako třípísmenné slovo a všechny tyto kodony dohromady tvoří instrukce DNA (nebo RNA). Protože v DNA a RNA jsou pouze čtyři nukleotidy, existuje pouze 64 možných kodonů.
Z těchto 64 kodonů 61 kóduje aminokyseliny, které jsou stavebními kameny bílkovin. Bílkoviny vznikají spojením řady aminokyselin dohromady. Každá bílkovina je jiná díky pořadí a počtu aminokyselin, které má. Kód DNA je tedy vlastně jen návodem, jak na sebe navázat správný počet a typ aminokyselin ve správném pořadí.
Tři kodony, které nekódují aminokyseliny, se nazývají stop kodony. Představte si je jako tečky na konci věty. Slouží jako signál stop, který ribozomu říká, že dospěl ke konci instrukcí pro tvorbu bílkovin a že má přestat přidávat aminokyseliny. V RNA je nukleotidová báze thymin (T) nahrazena nukleotidovou bází uracil (U). Tři stop kodony v mRNA jsou UAG, UAA a UGA.
Přestože 61 kodonů kóduje aminokyseliny, člověk má pouze 20 aminokyselin, takže kodonů je více, než je nutné. Tomu se říká nadbytečnost. Aminokyselina může mít více než jeden kodon, který ji kóduje. Například UUU i UUC kódují aminokyselinu fenylalanin (Phe).
Redundance pomáhá snížit dopad změn v DNA. Aby bílkovina optimálně fungovala, musí mít správnou aminokyselinu na správném místě. Jakékoli změny v genu, které změní jednu aminokyselinu na jinou, mohou způsobit, že protein přestane fungovat.
Zatímco u genu pro laktázu to nemusí být velký problém (stačí užívat Lactaid, když pijete mléko), u jiných genů mohou být následky závažnější. Srpkovitá anémie je případ, kdy změna jediné aminokyseliny v genu pro beta globin vede k onemocnění.
Redundance snižuje pravděpodobnost, že mutace povedou ke změnám aminokyselin, a tím k možnému onemocnění, protože některé změny v DNA, tzv. tiché mutace, povedou ke stejné aminokyselině. Pokud například C nahradí poslední U v UCU a vytvoří UCC, kodon bude stále vytvářet stejnou aminokyselinu: serin (Ser). Existence více než jednoho kodonu pro každou aminokyselinu může zabránit vzniku nefunkčního proteinu.
Kolik je možných kodonů?
Většina organismů, stejně jako člověk, má podobné genetické kódy s 64 kodony, které fungují stejným způsobem. Ve skutečnosti se jim dokonce říká „univerzální genetický kód“. Příkladem může být ACG kódující aminokyselinu threonin (Thr) u lidí, koček a rostlin.
Nedávný výzkum však ukázal, že některé bakterie mají kodony, které kódují jinak. Například stop kodon UGA může u některých bakterií kódovat aminokyselinu glycin (Gly). Podobně může stop kodon UGA u některých organismů kódovat tryptofan v mitochondriích.
Pro co DNA poskytuje kód?
Pouze asi dvě procenta DNA uvnitř vašich buněk skutečně kódují bílkoviny. Zbytek se někdy dokonce nazývá nevyžádaná DNA – ale vědci se možná trochu unáhlili, když ji tak nazvali. Tato nekódující DNA má v buňce mnoho různých funkcí, například reguluje geny. Nekódující DNA může pomáhat zapínat a vypínat geny, poskytovat místo pro vazbu proteinů, aby mohly vykonávat svou práci, a tak dále. Studium nekódující DNA je v současné době aktivní oblastí výzkumu.