FacebookTwitterEmailPrint
Czym jest kod DNA?
Kod DNA jest tak naprawdę „językiem życia”. Zawiera on instrukcje dotyczące tworzenia żywej istoty. Kod DNA składa się z prostego alfabetu składającego się tylko z czterech „liter” i 64 trzyliterowych „słów” zwanych kodonami. Może trudno uwierzyć, że większość wspaniałej różnorodności życia opiera się na „języku” prostszym niż angielski – ale to prawda.
Kod ten nie składa się dosłownie z liter i słów. Zamiast tego, cztery litery reprezentują cztery indywidualne cząsteczki zwane nukleotydami: tymina (T), adenina (A), cytozyna (C) i guanina (G). Kolejność lub sekwencja tych zasad tworzy unikalny kod genetyczny.
Te kodonowe „słowa” w kodzie genetycznym mają po trzy nukleotydy długości – i jest ich 64. Jeśli wykonasz obliczenia, to jest to tyle trzyliterowych kombinacji słów, ile można uzyskać przy użyciu tylko czterech liter. ATG i CCC są parą przykładów kodonów.
Jak tam jest więcej do ludzkich języków jak angielski niż litery i słowa, takie jak interpunkcja, przecinki, etc., to samo jest prawdziwe dla kodu genetycznego. Na przykład, zamiast wielkich liter na początku zdania, kod genetyczny prawie zawsze sygnalizuje początek nowych instrukcji za pomocą ATG, jednego z tych trzyliterowych kodonów.
I zamiast kropek, geny kończą się jednym z trzech różnych kodonów: TAG, TAA, lub TGA. Istnieją inne części DNA, które nie są kodonami, które mogą działać jako rodzaj interpunkcji lub sygnałów, które na przykład wskazują, kiedy, gdzie i jak mocno gen powinien być odczytany.
Jak DNA koduje informacje?
Jednym z kluczowych sposobów, w jaki DNA koduje informacje wewnątrz komórek, są geny. Ludzie mają około 20 000 genów. Każdy gen ma instrukcje dotyczące wytwarzania określonego białka, a każde białko wykonuje określoną pracę w komórce.
Na przykład gen laktazy ma instrukcje dotyczące wytwarzania białka laktazy. Białko laktazy rozkłada cukier laktozę, która znajduje się w mleku. Ludzie z wyłączonym genem laktazy są nietolerujący laktozy.
Instrukcje tworzenia tych białek są zakodowane w omówionych wcześniej kodonach trójnukleotydowych. Ale tak jak zestaw instrukcji, które muszą być odczytane, aby coś zbudować, instrukcje zakodowane w DNA musi być również read.
Na przykład, DNA z kodem do tworzenia białka laktazy nie będzie w stanie rozbić cukier laktozę. Zamiast tego, aby strawić laktozę, komórka musi najpierw odczytać gen, a następnie wytworzyć białko laktazy.
Pierwszym krokiem w odczytywaniu genu jest przeniesienie informacji z DNA do posłańca RNA (mRNA) za pomocą białka zwanego polimerazą RNA (u ludzi polimerazą, która odczytuje geny takie jak laktaza, jest polimeraza RNA II). Proces ten nazywany jest transkrypcją.
MRNA następnie kieruje się do maszyny produkującej białka w komórce, zwanej rybosomem. To tam mRNA jest tłumaczone na specyficzne białko, dla którego ma instrukcje. MRNA laktazy jest tłumaczone na białko laktazę w rybosomie.
Co oznaczają kodony?
Kodon to sekwencja trzech nukleotydów na nici DNA lub RNA. Każdy kodon jest jak trzyliterowe słowo, a wszystkie te kodony razem tworzą instrukcje DNA (lub RNA). Ponieważ w DNA i RNA są tylko cztery nukleotydy, istnieją tylko 64 możliwe kodony.
Z 64 kodonów, 61 koduje aminokwasy, które są budulcem dla białek. Białka są tworzone przez dołączenie serii aminokwasów razem. Każde białko jest inne ze względu na kolejność i liczbę aminokwasów, które posiada. Tak więc kod DNA jest naprawdę tylko instrukcje do łączenia razem odpowiednią liczbę i rodzaj aminokwasów w odpowiedniej kolejności.
Trzy kodony, które nie kodują aminokwasów są nazywane kodonami stopu. Pomyśl o nich jak o kropkach na końcu zdania. Służą one jako sygnał stopu, który mówi rybosomowi, że doszedł do końca instrukcji białka i ma przestać dodawać aminokwasy. W RNA, zasada nukleotydowa tymina (T) jest zastąpiona zasadą nukleotydową uracyl (U). Trzy kodony stopu w mRNA to UAG, UAA i UGA.
Choć 61 kodonów koduje aminokwasy, ludzie mają tylko 20 aminokwasów, więc kodonów jest więcej niż potrzeba. Jest to znane jako redundancja. Aminokwas może mieć więcej niż jeden kodon, który koduje dla niego. Na przykład, zarówno UUU i UUC kodują aminokwas fenyloalaninę (Phe).
Redundancja pomaga zmniejszyć wpływ zmian w DNA. Dla białka do pracy optymalnie, to musi mieć prawo aminokwasu we właściwym miejscu. Wszelkie zmiany w genie, które zmieniają jeden aminokwas na inny, mogą spowodować, że białko przestanie działać.
While to może nie być duża sprawa dla genu laktazy (po prostu trzeba wziąć Lactaid, kiedy pijesz mleko), dla innych genów skutki mogą być bardziej poważne. Anemia sierpowata jest przypadkiem, w którym pojedyncza zmiana aminokwasu w genie globiny beta prowadzi do choroby.
Redundancja sprawia, że mutacje są mniej prawdopodobne, aby doprowadzić do zmian aminokwasów, a tym samym ewentualnej choroby, ponieważ niektóre zmiany w DNA, zwane cichymi mutacjami, będą skutkować tym samym aminokwasem. Jeśli C zastąpi ostatnie U w UCU, aby utworzyć UCC, na przykład, kodon będzie nadal tworzyć ten sam aminokwas: serynę (Ser). Posiadanie więcej niż jednego kodonu na aminokwas może zapobiec tworzeniu niefunkcjonalnego białka.
Ile jest możliwych kodonów?
Większość organizmów, jak ludzie, ma podobne kody genetyczne z 64 kodonami, które działają w ten sam sposób. W rzeczywistości, to nawet idzie przez nazwę „Universal Genetic Code”. Jednym z przykładów może być ACG kodujący aminokwas treoninę (Thr) u ludzi, kotów i roślin.
Jednakże ostatnie badania pokazują, że niektóre bakterie mają kodony, które kodują inaczej. Na przykład, kodon stop UGA może kodować dla aminokwasu glicyny (Gly) w niektórych bakteriach. Podobnie, kodon stop UGA może kodować tryptofan w mitochondriach niektórych organizmów.
Dlaczego DNA dostarcza kodu?
Tylko około dwóch procent DNA wewnątrz komórek faktycznie koduje białka. Reszta jest czasami nawet nazywana śmieciowym DNA – ale naukowcy mogli być nieco pochopni w nazywaniu go tak. To niekodujące DNA ma wiele różnych funkcji w komórce, takich jak regulacja genów. Niekodujące DNA może pomóc włączyć lub wyłączyć geny, zapewnić miejsce wiązania dla białek, aby mogły wykonywać swoją pracę, i tak dalej. Studiowanie niekodującego DNA jest aktywnym obszarem badań w tej chwili.
.