Il codice genetico è un programma biologico. Grazie a lei, le sequenze amminoacidiche delle proteine vengono codificate utilizzando le corrispondenti sequenze nucleotidiche. Questa codifica è tripletta. Cioè, un amminoacido corrisponde a una sequenza di 3 nucleotidi di mRNA. Una tale tripletta di nucleotidi è chiamata codone. Il testo biologico scritto in mRNA viene letto dal ribosoma. Lo fa costantemente. Inizia con un codone di iniziazione, cioè l'iniziale, e poi passa ad altri codoni. Di seguito è riportato un diagramma esplicativo.
Nello schema, le lettere "a" indicano i residui amminoacidici della proteina. Ce ne sono 20 tipi. Esistono 64 tipi di codoni, il che dimostra che non tutti i codoni hanno un amminoacido. Tali codoni insignificanti svolgono una funzione speciale. Sono responsabili della marcatura delle estremità delle catene proteiche. Sono chiamati codoni di terminazione. Altri codoni corrispondono ad alcuni residui amminoacidici.
Quindi, si può vedere che il codice considerato è tripletto, non sovrapposto (la lettura avviene in sequenza, codone per codone) e contiene codoni di terminazione e iniziazione.
Come sono riusciti gli specialisti a stabilire la corrispondenza di ciascun residuo amminoacidico a codoni specifici e determinare quali codoni indicano l'inizio e la fine della sintesi della catena proteica? Per fare ciò, è stato necessario leggere 2 testi biologici paralleli: il genoma e l'amminoacido corrispondenti a un gene proteico specifico. Poiché le cellule conoscono il codice, è stato chiesto loro di riconoscere diverse sequenze nucleotidiche.
Per fare questo, abbiamo preso estratti cellulari che avevano la capacità di sintetizzare proteine in RNA, ma non contenevano enzimi in grado di scindere l'RNA. Tali estratti sono chiamati sistema acellulare.
L'estratto è stato ottenuto dal batterio E. coli, a cui è stato aggiunto RNA artificiale, costituito solo da uracili. In questo modo, al sistema cell-free è stata posta la domanda: a quale amminoacido corrisponde il codone UUU? Si è scoperto che la fenilalanina corrisponde ad esso. Quindi è stata trovata la decrittazione del codice. Quindi è stata fatta la traduzione corrispondente per altri amminoacidi.
Il codice genetico completamente decifrato è mostrato di seguito. Nel cerchio centrale sono indicati i primi nucleotidi dei codoni, nel secondo cerchio - il secondo e nel terzo - il terzo. All'esterno sono indicati i residui amminoacidici corrispondenti ai codoni.
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Immagine del codice genetico
I codoni di terminazione sono indicati dal simbolo TEP. Quali sono i simboli per i codoni di iniziazione? Non esistono codoni così speciali. In determinate condizioni, questo ruolo è assunto dai codoni AUG e GUG. Di solito corrispondono alla metionina e alla valina.
La figura mostra chiaramente un certo pattern: a quale acido corrisponderà un particolare codone è determinato dai primi 2 nucleotidi. Il terzo nucleotide non gioca un ruolo importante. Il carico principale è sopportato dal doppietto situato all'inizio del codone. In altre parole, possiamo dire che il codice è quasi doppietto.
Questa caratteristica principale è stata notata nella prima fase della sua decodifica. Naturalmente, è impossibile codificare tutti i 20 amminoacidi per doppietti, poiché il numero di doppietti è 16. Quindi il terzo nucleotide nel codone porta un certo carico semantico.
Tuttavia, esiste una regola universale basata sul fatto che 4 nucleotidi - adenina, citosina, guanina e uracile nella loro struttura sono combinati in 2 classi diverse. Questi sono pirimidina (U e C) e purina (A e D).
Quindi, la regola di degenerazione del codice è formulata come segue: se 2 codoni con 2 primi nucleotidi identici e il terzo appartengono alla stessa classe (purina o pirimidina), allora codificano lo stesso amminoacido.
La figura mostra che la regola è rigorosamente seguita. Ma ci sono 2 eccezioni. Il codone AUA corrisponde all'isoleucina, non alla metionina. Il codone UGA segnala la fine della sintesi e in teoria avrebbe dovuto rispondere al triptofano. Queste sono le sorprese che ha il codice genetico. Devono essere presi in considerazione e allo stesso tempo deve essere compreso che la regola data è universale.
Vyacheslav Markin
