- Τι είναι ο γενετικός κώδικας;
- Χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα
- Ανακάλυψη του γενετικού κώδικα
- Λειτουργία του γενετικού κώδικα
- Προέλευση του γενετικού κώδικα
Εξηγούμε τι είναι ο γενετικός κώδικας, η λειτουργία, η σύνθεση, η προέλευση και άλλα χαρακτηριστικά του. Επίσης, πώς έγινε η ανακάλυψή του.
Τι είναι ο γενετικός κώδικας;
Ο γενετικός κώδικας είναι η συγκεκριμένη σειρά των νουκλεοτιδίων στην αλληλουχία που αποτελεί το DNA. Είναι επίσης το σύνολο κανόνων από το οποίο η εν λόγω ακολουθία μεταφράζεται από το RNA σε μια αλληλουχία αμινοξέων, για να συνθέσετε α πρωτεΐνη. Με άλλα λόγια, η πρωτεϊνοσύνθεση εξαρτάται από αυτόν τον κωδικό.
Ολα τα ζωντανά όντα Έχουν έναν γενετικό κώδικα που οργανώνει το DNA και το RNA τους. Παρά τις εμφανείς διαφορές μεταξύ των διαφόρων βασίλεια της ζωής, το γενετικό περιεχόμενο αποδεικνύεται παρόμοιο σε μεγάλο βαθμό, υποδηλώνοντας ότι το σύνολο ΖΩΗ πρέπει να είχε κοινή προέλευση. Μικροσκοπικές παραλλαγές στον γενετικό κώδικα μπορούν να δημιουργήσουν ένα διαφορετικό είδος.
Η αλληλουχία του γενετικού κώδικα περιλαμβάνει συνδυασμούς τριών νουκλεοτιδίων, το καθένα που ονομάζεται κωδικόνιο και είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση ενός συγκεκριμένου αμινοξέος (πολυπεπτίδιο).
Αυτά τα νουκλεοτίδια προέρχονται από τέσσερις διαφορετικούς τύπους αζωτούχων βάσεων: αδενίνη (Α), θυμίνη (Τ), γουανίνη (G) και κυτοσίνη (C) στο DNA και αδενίνη (Α), ουρακίλη (U), γουανίνη (G), και κυτοσίνη (C) στο RNA.
Με αυτόν τον τρόπο, δημιουργείται μια αλυσίδα έως και 64 κωδικονίων, τα 61 από τα οποία αποτελούν τον ίδιο τον κώδικα (δηλαδή συνθέτουν αμινοξέα) και 3 σημειώνουν τις θέσεις έναρξης και διακοπής στην ακολουθία.
Ακολουθώντας τη σειρά που καθορίζει αυτή η γενετική δομή, το κύτταρα Το σώμα μπορεί να συγκεντρώσει αμινοξέα και να συνθέσει συγκεκριμένες πρωτεΐνες, οι οποίες θα εκπληρώσουν ορισμένες λειτουργίες στο σώμα.
Χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα
Ο γενετικός κώδικας έχει μια σειρά από βασικά χαρακτηριστικά, τα οποία είναι:
- Καθολικότητα Όπως έχουμε ξαναπεί, όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί μοιράζονται τον γενετικό κώδικα, από ιός Υ βακτήρια μέχρι πρόσωπα, φυτά Υ των ζώων. Αυτό σημαίνει ότι ένα συγκεκριμένο κωδικόνιο συνδέεται με το ίδιο αμινοξύ, ανεξάρτητα από τον οργανισμό. Υπάρχουν γνωστοί 22 διαφορετικοί γενετικοί κώδικες, οι οποίοι είναι παραλλαγές του τυπικού γενετικού κώδικα σε ένα ή δύο μόνο κωδικόνια.
- Ιδιαιτερότητα Ο κώδικας είναι εξαιρετικά συγκεκριμένος, δηλαδή, κανένα κωδικόνιο δεν κωδικοποιεί περισσότερα από ένα αμινοξέα, χωρίς να επικαλύπτονται, αν και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να υπάρχουν διαφορετικά κωδικόνια έναρξης, τα οποία επιτρέπουν τη σύνθεση διαφορετικών πρωτεϊνών από τον ίδιο κώδικα.
- Συνέχεια. Ο κώδικας είναι συνεχής και δεν έχει κανενός είδους διακοπές, καθώς είναι μια μακρά αλυσίδα κωδικονίων που μεταγράφεται πάντα με την ίδια έννοια και κατεύθυνση, από το κωδικόνιο έναρξης έως το κωδικόνιο λήξης.
- Εκφυλισμός. Ο γενετικός κώδικας έχει πλεονασμούς, αλλά ποτέ ασάφειες, δηλαδή δύο κωδικόνια μπορούν να αντιστοιχούν στο ίδιο αμινοξύ, αλλά ποτέ το ίδιο κωδικόνιο σε δύο διαφορετικά αμινοξέα. Έτσι, υπάρχουν περισσότερα διαφορετικά κωδικόνια από αυτά που είναι ελάχιστα απαραίτητα για την αποθήκευση του Γενετική πληροφορία.
Ανακάλυψη του γενετικού κώδικα
Οι Nirenberg και Matthaei βρήκαν ότι κάθε κωδικόνιο κωδικοποιεί ένα αμινοξύ.Ο γενετικός κώδικας ανακαλύφθηκε τη δεκαετία του 1960, αφού οι Αγγλοσάξονες επιστήμονες Rosalind Franklin (1920-1958), Francis Crick (1916-2004), James Watson και Maurice Wilkins (1916-2004) ανακάλυψαν το Δομή του DNA, ξεκινώντας τη γενετική μελέτη της κυτταρικής πρωτεϊνικής σύνθεσης.
Το 1955 οι επιστήμονες Severo Ochoa και Marianne Grunberg-Manago κατάφεραν να απομονώσουν το ένζυμο πολυνουκλεοτιδική φωσφοράση. Βρήκαν ότι παρουσία οποιουδήποτε τύπου νουκλεοτιδίων, αυτή η πρωτεΐνη κατασκεύασε ένα mRNA ή αγγελιοφόρο που αποτελείται από την ίδια βάση αζώτου, δηλαδή ένα μονονουκλεοτιδικό πολυπεπτίδιο. Αυτό έριξε φως στην πιθανή προέλευση τόσο του DNA όσο και του RNA.
Ο Ρωσοαμερικανός George Gamow (1904-1968) πρότεινε το μοντέλο του γενετικού κώδικα που σχηματίζεται από συνδυασμούς των αζωτούχων βάσεων που είναι γνωστοί σήμερα. Ωστόσο, οι Crick, Brenner και οι συνεργάτες τους έδειξαν ότι τα κωδικόνια αποτελούνται μόνο από τρεις αζωτούχες βάσεις.
Η πρώτη απόδειξη αντιστοιχίας μεταξύ του ίδιου κωδικονίου και ενός αμινοξέος ελήφθη το 1961 χάρη στον Marshall Warren Nirenberg και τον Heinrich Matthaei.
Εφαρμόζοντας τους μεθόδους, οι Nirenberg και Philip Leder μπόρεσαν να μεταφράσουν 54 από τα υπόλοιπα κωδικόνια. Στη συνέχεια, ο Har Gobind Khorana ολοκλήρωσε τη μεταγραφή του κώδικα. Πολλοί από αυτούς που συμμετείχαν σε αυτόν τον αγώνα για τη διάσπαση του γενετικού κώδικα τιμήθηκαν με το Νόμπελ Ιατρικής.
Λειτουργία του γενετικού κώδικα
Η λειτουργία του γενετικού κώδικα είναι ζωτικής σημασίας για τη σύνθεση πρωτεϊνών, δηλαδή για την παρασκευή των βασικών στοιχειακών ενώσεων για την ύπαρξη του ΖΩΗ όπως το καταλαβαίνουμε. Επομένως, είναι το θεμελιώδες πρότυπο για τη φυσιολογική κατασκευή του οργανισμών, τόσο των ιστών του, όσο και των ενζύμων, των ουσιών και των υγρών του.
Για αυτό, ο γενετικός κώδικας λειτουργεί ως πρότυπο στο DNA, από το οποίο συντίθεται το RNA, το οποίο είναι ένα είδος κατοπτρικής εικόνας. Στη συνέχεια στο RNA μετακινείται στα κυτταρικά οργανίδια που είναι υπεύθυνα για την κατασκευή των πρωτεϊνών (ριβοσώματα).
Στα ριβοσώματα, η σύνθεση ξεκινά σύμφωνα με το πρότυπο που πέρασε από το DNA στο RNA. Κάθε γονίδιο συνδέεται έτσι με ένα αμινοξύ, δημιουργώντας μια αλυσίδα πολυπεπτιδίων. Έτσι λειτουργεί ο γενετικός κώδικας.
Προέλευση του γενετικού κώδικα
Η προέλευση του γενετικού κώδικα είναι ίσως το μεγαλύτερο μυστήριο στη ζωή. Είναι κατανοητό, δεδομένου ότι είναι κοινό σε όλα τα γνωστά έμβια όντα, ότι η εμφάνισή του στον πλανήτη ήταν προγενέστερη από αυτήν του πρώτου ζωντανού όντος, δηλαδή του πρωτόγονου κυττάρου που θα δημιουργούσε όλα τα βασίλεια της ζωής.
Αρχικά, είναι πιθανό να ήταν πολύ λιγότερο εκτεταμένο και να είχε απλώς τις πληροφορίες για να κωδικοποιήσει μερικά αμινοξέα, αλλά θα είχε αυξηθεί σε πολυπλοκότητα καθώς εμφανίστηκε και εξελισσόταν η ζωή.