Kod genetyczny

Kod genetyczny to sposób, według którego można przetłumaczyć informację genetyczną z języka nukleotydów na język aminokwasów.

Istnieją pewne reguły kodu genetycznego, które można opisać w następujący sposób:

TRÓJKOWY
Badania wykazały, że trzy leżące obok siebie nukleotydy tworzą podstawową jednostkę informacyjną - kodującą jeden aminokwas. Taka trójka nukleotydów nazywana została kodonem (pojęcie to można odnieść do DNA, jak i do specjalnego kwasu rybonukleinowego - mRNA). Liczba rodzajów kodonów wynosi 64 (64 kombinacje 3-elementowe na zbiorze 4-elementowym), co wystarcza do zakodowania 20 aminokwasów.

NIEZACHODZĄCY
Kolejne trójki położone są obok i nie zachodzą na siebie. W przypadku kodu nakładające się geny byłyby krótsze, ale ten sposób ogranicza różnorodność możliwych połączeń między aminokwasami.

BEZPRZECINKOWY
W DNA nie ma żadnych dodatkowych elementów fizycznych (np. atomów czy wiązań) rozdzielających kodony. Odczyt kodu powinien rozpoczynać się od precyzyjnie ustawionego punktu. Wymagana jest dokładność do jednego nukleotydu, gdyż w razie pomyłki z jednej nici matrycy będą uzyskiwane różne „wyrazy”, a ściślej peptydy.

JEDNOZNACZNY
Jest to najważniejsza cecha kodu. Musi istnieć sposób na to, aby dana sekwencja nukleotydów pozwalała zbudować białko konkretnej, takiej samej sekwencji aminokwasów. Ten warunek w układzie żywych spełniany jest zawsze ponieważ:
- dana trójka nukleotydów koduje tylko jeden aminokwas, np. trójka TTA koduje wyłącznie asparaginę;
- z dwóch nici DNA tylko jedna zawiera informację, tzw. pasmo matrycowe, druga nie zawiera żadnej informacji i spełnia funkcje stabilizujące, tzw. pasmo kodujące;

KOLINEARNY
Matryca genowa złożona jest z kolejnych, liniowo uszeregowanych trójek. Mechanizm odczytu informacji genetycznej musi zapewniać, że aminokwasy łączone będą w ściśle określonej kolejności - takiej w jakiej ułożone są kodony matrycy. Ogólniej mówiąc kolejność ułożenia aminokwasów jest wiernym odzwierciedleniem kolejności ułożenia odpowiednich trójek kodujących.

ZDEGENEROWANY
W DNA są 64 trójkowe kombinacje, natomiast w białkach występuje tylko 20 rodzajów aminokwasów. Dlatego jeden aminokwas może być kodowany przez kilka trójek, np. trójki UUU i UUC kodują fenyloalaninę (czyli dwa kodony na jeden aminokwas), z kolei trójki ACA, ACU, ACG i ACC koduja treoninę (w tym przypadku mamy aż 4 trójki kodujące jeden aminokwas).
Spośród 64 trójek najważniejsze są tylko 4, które spełniają specjalne funkcje:
- AUG - trójka kodująca metioninę u Eucaryota i formylometioninę (pochodna metioniny) u Procaryota. Synteza każdego bałka zaczyna się własnie od znalezienia kodonu startowego, którym jest trójka AUG, i wstawienia aminokwasu startowego;
- UAA, UAG, UGA - nie kodują żadnego aminokwasu, stąd określa się jako tzw. kodony nonsensowne (terminalne, STOP). Ich zadaniem jest wyznaczenie miejsca zakończenia syntezy białka;

POWSZECHNY
W wielu organizmach żywych, czy to roślinnych czy zwierzęcych, te same trójki kodują te same aminokwasy. Nie oznacza to jednak, że wszystkie te organizmy mają taką samą informację genetyczną! Ponadto, każdy osobnik jednego gatunku ma inną informację, niż jego pobratymcy.

Zdjęcia w załączniku poniżej