CO JE TO KODON? (GENETIKA) - BIOLOGIE - 2025

Kodon je každý z 64 možných kombinací tří nukleotidů, založený na čtyři, které tvoří nukleové kyseliny. To znamená, že z kombinací čtyř nukleotidů se vytvářejí bloky tří "písmen" nebo tripletů.

Jedná se o deoxyribonukleotidy s dusíkatými bázemi adenin, guanin, thymin a cytosin v DNA. V RNA jsou to ribonukleotidy s dusíkatými bázemi adenin, guanin, uracil a cytosin.

Koncept kodonů se vztahuje pouze na geny, které kódují proteiny. Jakmile bude zpracována informace od vašeho posla, bude zpráva kódovaná DNA přečtena ve třech písmenných blocích. Kodon, zkrátka, je základní kódovací jednotka pro geny, které jsou přeloženy.

Kodony a aminokyseliny

Pokud máme pro každou pozici ve třímístných slovech čtyři možnosti, dává nám produkt 4 X 4 X 4 64 možných kombinací. Každý z těchto kodonů odpovídá určité aminokyselině - s výjimkou tří, které fungují jako kodony na konci čtení.

Konverze zprávy kódované dusíkatými bázemi v nukleové kyselině na zprávu s aminokyselinami v peptidu se nazývá translace. Molekula, která mobilizuje zprávu z DNA na místo překladu, se nazývá messenger RNA.

Triplet messengerové RNA je kodon, jehož překlad se uskuteční v ribozomech. Malé molekuly adaptéru, které mění jazyk nukleotidů na aminokyseliny v ribozomech, jsou přenosové RNA.

Zprávy, poslové a překlad

Zpráva kódující protein se skládá z lineárního pole nukleotidů, které je násobkem tří. Zpráva je přenášena RNA, kterou nazýváme messenger (mRNA).

V buněčných organismech vznikají všechny mRNA transkripcí kódovaného genu v příslušné DNA. To znamená, že geny kódující proteiny jsou psány na DNA v jazyce DNA.

To však neznamená, že toto pravidlo tří je v DNA přísně dodržováno. Když je zpráva přepsána z DNA, je nyní napsána v jazyce RNA.

MRNA sestává z molekuly s genovou zprávou, lemovanou na obou stranách nekódujícími regiony. Některé post-transkripční modifikace, například sestřih, umožňují generování zprávy, která splňuje pravidlo tří. Pokud se toto pravidlo tří v DNA nezdá být splněno, spojování to obnoví.

MRNA je transportována do místa, kde sídlí ribosomy, a zde posel řídí překlad zprávy do proteinového jazyka.

V nejjednodušším případě bude mít protein (nebo peptid) počet aminokyselin rovný jedné třetině písmen zprávy bez tří z nich. To znamená, že se rovná počtu kodonů messenger mínus jeden z ukončení.

Genetická zpráva

Genetická zpráva z genu, který kóduje proteiny, obecně začíná kodonem, který je přeložen jako aminokyselina methionin (kodon AUG, v RNA).

Charakteristický počet kodonů pak pokračuje ve specifické lineární délce a sekvenci a končí na stop kodonu. Stop kodon může být jeden z opálových (UGA), jantarových (UAG) nebo ocherových (UAA) kodonů.

Tito nemají ekvivalent v jazyce aminokyseliny, a proto žádný odpovídající přenosová RNA. U některých organismů však kodon UGA umožňuje inkorporaci modifikované aminokyseliny selenocysteinu. V jiných, kodon UAG umožňuje začlenění aminokyseliny pyrrolysinu.

Messenger RNA komplexy s ribozomy a zahájení translace umožňuje inkorporaci počátečního methioninu. Pokud je proces úspěšný, protein se bude prodlužovat (prodlužovat), když každá tRNA daruje odpovídající aminokyselinu vedenou messengerem.

Po dosažení stop kodonu je inkorporace aminokyselin zastavena, translace je dokončena a syntetizovaný peptid je uvolněn.

Kodony a antikodony

I když se jedná o zjednodušení mnohem složitějšího procesu, interakce kodon-antikodon podporuje hypotézu translace komplementaritou.

Podle toho bude pro každý kodon v messengeru interakce s konkrétní tRNA diktována komplementaritou s bázemi antikodonu.

Antikodon je sekvence tří nukleotidů (tripletů) přítomných v kruhové bázi typické tRNA. Každá specifická tRNA může být naložena konkrétní aminokyselinou, která bude vždy stejná.

Tímto způsobem, když je rozpoznán antikodon, messenger říká ribozomu, že musí přijmout aminokyselinu, která nese tRNA, pro kterou je komplementární v tomto fragmentu.

TRNA tedy působí jako adaptér, který umožňuje ověření translace provedené ribozomem. Tento adaptér ve třech písmenových kodonových stupních čtení umožňuje lineární inkorporaci aminokyselin, které nakonec tvoří přeloženou zprávu.

Degenerace genetického kódu

Korelace kodon: aminokyselina je v biologii známa jako genetický kód. Tento kód zahrnuje také tři překladové stop kodony.

Existuje 20 esenciálních aminokyselin; ale pro jejich převedení je zase k dispozici 64 kodonů. Pokud odstraníme tři stop kodony, zbývá nám ještě 61 kódů pro aminokyseliny.

Methionin je kódován pouze AUG-kodonem, který je startovacím kodonem, ale také touto konkrétní aminokyselinou v jakékoli jiné části zprávy (genu).

To vede k tomu, že zbývajících 60 kodonů je kódováno 19 aminokyselin. Mnoho aminokyselin je kódováno jediným kodonem. Existují však i jiné aminokyseliny, které jsou kódovány více než jedním kodonem. Tento nedostatek vztahu mezi kodonem a aminokyselinou nazýváme degenerací genetického kódu.

Organely

Nakonec je genetický kód částečně univerzální. V eukaryotech jsou jiné organely (evolučně odvozené z bakterií), kde je ověřena odlišná translace od translace, která je ověřena v cytoplazmě.

Tyto organely s vlastním genomem (a překladem) jsou chloroplasty a mitochondrie. Genetické kódy chloroplastů, mitochondrií, eukaryotických jader a bakteriálních nukleoidů nejsou úplně totožné.

V každé skupině je však univerzální. Například rostlinný gen, který je klonován a translatován ve zvířecí buňce, poskytne peptid se stejnou lineární aminokyselinovou sekvencí, jakou by měl, kdyby byl translatován v rostlině původu.

Reference

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 ^th Edition). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
2. Brooker, RJ (2017). Genetika: analýza a principy. McGraw-Hill Higher Education, New York, NY, USA.
3. Goodenough, UW (1984) Genetics. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, USA.
4. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Úvod do genetické analýze (11 ^th ed.). New York: WH Freeman, New York, NY, USA.
5. Koonin, EV, Novozhilov, AS (2017) Vznik a vývoj univerzálního genetického kódu. Annual Review of Genetics, 7; 51: 45-62.
6. Manickam, N., Joshi, K., Bhatt, MJ, Farabaugh, PJ (2016) Účinky modifikace tRNA na translační přesnost závisí na vnitřní síle kodon-antikodon. Nucleic Acids Research, 44: 1871-81.