De la informații genetice la biotehnologia produsului - server educațional Hamburg
De la informații genetice la biotehnologia produsului
Fiecare cititor atent a observat de mult un lucru: numerele 4 (elemente de informație ale ADN-ului) și 20 (blocuri de proteine) nu se potrivesc cumva. Cum pot fi codați 20 de aminoacizi cu 4 unități de informații? Natura a găsit o soluție simplă: a combinat 3 elemente de informații - baze - într-o singură unitate de informații. Aceasta deschide 4³ = 4x4x4 = 64 combinații diferite posibile pentru cele patru elemente de informații A, C, G și T.
O unitate de informații - sau cuvânt de cod - alcătuită din trei baze este, de asemenea, cunoscută sub numele de codon. Fiecare codon poate fi atribuit unuia dintre cei 20 de aminoacizi găsiți în proteine, i. H. unii dintre aminoacizii sunt ocupați de mai mult de un codon. Acesta este modul în care aminoacidul acid glutamic este programat de codonii GAA și GAG. Decriptarea „coduri genetice”, semnificația tuturor celor 64 de codoni a fost atinsă în 1960. Așadar, astăzi putem înțelege ADN-ul unui organism, cu condiția să fie izolat și să se determine secvența bazelor: îl putem traduce într-o secvență proteică. S-a constatat că nu toți codonii programează aminoacizi, dar unii reprezintă, de asemenea, „semne de punctuație” în scrierea moleculară: semnale AUG ca Porniți codonul termina începutul unei proteine care Codoni de oprire sau de terminare UAA, UGA și UAG sinteza proteinelor.
Codul genetic se aplică universal, fie că sunt bacterii din sol, elefanți sau oameni, informațiile pentru sinteza proteinelor specifice sunt întotdeauna codificate în același mod. Doar dimensiunea genomului este diferită. Informațiile genetice ale unui organism procariot, de ex. cea a bacteriei intestinale Escherichia coli, constă dintr-o singură spirală dublă ADN (cromozom bacterian) închisă pentru a forma un inel. Materialul genetic al organismelor superioare este de aproximativ 1000 de ori mai extins decât cel al bacteriilor. La om, aceasta este de trei miliarde de perechi de baze. Această cantitate mare de ADN este, prin urmare, distribuită peste diferiți cromozomi.
Aminoacizii sunt atribuiți tripletelor de bază (codoni ARNm; U corespunde T, vezi text). Dintre cele 64 de posibilități diferite, 61 codifică cei douăzeci de aminoacizi diferiți din proteine. Aceasta înseamnă că un aminoacid poate fi codificat de diferite triplete; aceasta este cunoscută și sub denumirea de „degenerare” a codului genetic. Din cauza acestei degenerări, nu este posibil să se deducă fără echivoc o secvență ADN dintr-o secvență proteică, există o incertitudine în poziția a treia bază a codonilor respectivi.
Ocru, chihlimbar și opal sunt numele celor 3 codoni de terminare rămași care nu codifică un aminoacid. Codonul inițial este întotdeauna AUG și codifică aminoacidul metionină: Fiecare proteină începe cu metionină, dar metionina din lanțul aminoacizilor este, de asemenea, codificată de AUG.
| CODUL GENETIC | |||
| Cuvânt de cod triplet | importanţă | Cuvânt de cod triplet | importanţă |
| AAA | Lys | CAA | Gln |
| AAC | Asn | CAC | A lui |
| AAG | Lys | CAG | Gln |
| AAU | Asn | CAU | A lui |
| ACA | Thr | CCA | Pe |
| ACC | Thr | CCC | Pe |
| ACG | Thr | CCG | Pe |
| ACU | Thr | CCU | Pe |
| AGA | Arg | CGA | Arg |
| AGC | Ser | CGC | Arg |
| AGG | Arg | CGG | Arg |
| AGU | Ser | CGU | Arg |
| AUA | Ile | CUA | Leu |
| ASC | Ile | CUC | Leu |
| AUG | Mied | CUG | Leu |
| AUU | Ile | CUU | Leu |
| ATM | Glu | UAA | ocru |
| GAC | Asp | UAC | Tyr |
| GAG | Glu | UAG | chihlimbar |
| GAU | Asp | UAU | Tyr |
| GCA | Ala | UCA | Ser |
| GCC | Ala | UCC | Ser |
| GCG | Ala | UCG | Ser |
| GGA | Gly | UGA | opal |
| GGC | Gly | UGC | Cys |
| GGG | Gly | UGG | Trp |
| GGU | Gly | UGU | Cys |
| GUA | Val | UUA | Leu |
| GUC | Val | UUC | Phe |
| GUG | Val | UUG | Leu |
| GUU | Val | UUU | Phe |
Acizii ribonucleici acționează ca mediatori în implementarea codului genetic. Exprimarea genei are loc în două etape: În prima etapă, se face o copie a unui segment ADN (genă) sub formă de ARN mesager (ARNm) în nucleu. Acest prim pas în exprimarea genelor este, de asemenea, cunoscut sub numele de transcriere. Al doilea pas care Traducere, are loc în citoplasmă după ce ARNm a fost exportat din nucleu. Aici proteinele sunt sintetizate pe ribozomi conform informațiilor despre ARN (vezi mai jos).
Moleculele de ARN au o structură foarte asemănătoare cu ADN-ul. Există, totuși, două diferențe: molecula de zahăr, dezoxiriboză, se află în ARN prin riboză și bază Timina (T) este prin bază Uracil (U) înlocuit. Din punct de vedere chimic, uracilul diferă de timină prin faptul că îi lipsește o grupare metil. Acest lucru nu modifică conținutul informației, U-ul ARNm corespunde cu T-ul ADN-ului. Cu toate acestea, datorită acestei diferențe structurale, enzimele pot face diferența între ADN și ARNm.