V sobotu 2. listopadu proběhla mohutná oslava naší plnoletosti !!
Multimediaexpo.cz je již 18 let na českém internetu !!

Genetický kód

Z Multimediaexpo.cz

RNA kodóny - bílkovina

Genetický kód představuje soubor pravidel, podle kterých se genetická informace uložená v DNA (respektive RNA) převádí na primární strukturu bílkovin - tj. pořadí aminokyselin v řetězci. Genetický kód je univerzální - stejný u většiny živých organismů, pouze u několika málo skupin a mitochondrií se vyskytují drobné odchylky. Podoba genetického kódu společná většině živých organismů se nazývá standardní genetický kód.

Obsah

Genová exprese

Genetický kód.jpg
Genetická informace nesená organismem (jeho genom) je zapsaná v molekule DNA (s výjimkou bakterií a některých nebuněčných organismů, u nichž tuto úlohu plní RNA). Každá funkční část (jednotka) DNA se nazývá gen. Každý gen se v procesu transkripce přepíše do odpovídající kratší molekuly mRNA, která slouží jako přenašeč informace od DNA k ribozómům - buněčným strukturám, na kterých probíhá translace (tvorba primární struktury bílkovin podle záznamu v mRNA). Pořadí aminokyselin se zde stanovuje tak, že ke každému kodónu (tripletu) se připojí tRNA s odpovídajícím antikodónem nesoucí aminokyselinu.

K jednotlivým kodónům tedy náleží odpovídající tRNA se specifickým antikodónem a specifickou aminokyselinou. Máme tedy 64 (43) možných kombinací, 64 odlišných kodónů. V následujících tabulkách je zaznamenán standardní genetický kód. Je z něj patrné, že genetický kód je degenerovaný - jedna aminokyselina může odpovídat většímu množství odlišných kodónů. Z tohoto důvodu také nelze podle vyrobené bílkoviny zrekonstruovat podobu genu, podle kterého byl vytvořen (viz Centrální dogma molekulární biologie)

Kodón

Kodón neboli triplet je označení tří za sebou jdoucích bází v mRNA. Určuje druh aminokyseliny. Ke každému kodónu existuje komplementární antikodón, což jsou vlastně tři za sebou jdoucí báze tRNA komplementární ke kodónu. Jednotlivá tRNA je specifická pro určitou aminokyselinu. Každá aminokyselina může být kódována více kodóny, jeden kodón ale představuje pouze jednu aminokyselinu.[1] Výjimečné postavení mají:

  • Iniciační kodón - podle něj se pozná začátek genové sekvence nukleotidů v mRNA, začíná u něj proteosyntéza, většinou AUG, výjimečně GUG
  • Stop kodón - končí u něj proteosyntéza, UAA, UAG, UGA

Tabulka 1: RNA kodón → aminokyselina

Tato tabulka ukazuje všech 64 možných kodónů a aminokyseliny, které kódují.
2nd base
U C A G
1st
base 		U

UUU (Phe/F)Fenylalanin
UUC (Phe/F)Fenylalanin
UUA (Leu/L)Leucin
UUG (Leu/L)Leucin, Start2

UCU (Ser/S)Serin
UCC (Ser/S)Serin
UCA (Ser/S)Serin
UCG (Ser/S)Serin

UAU (Tyr/Y)Tyrosin
UAC (Tyr/Y)Tyrosin
UAA Ochre (Stop)
UAG Amber (Stop)

UGU (Cys/C)Cystein
UGC (Cys/C)Cystein
UGA Opal (Stop)
UGG (Trp/W)Tryptofan

C

CUU (Leu/L)Leucin
CUC (Leu/L)Leucin
CUA (Leu/L)Leucin
CUG (Leu/L)Leucin, Start2

CCU (Pro/P)Prolin
CCC (Pro/P)Prolin
CCA (Pro/P)Prolin
CCG (Pro/P)Prolin

CAU (His/H)Histidin
CAC (His/H)Histidin
CAA (Gln/Q)Glutamin
CAG (Gln/Q)Glutamin

CGU (Arg/R)Arginin
CGC (Arg/R)Arginin
CGA (Arg/R)Arginin
CGG (Arg/R)Arginin

A

AUU (Ile/I)Isoleucin, Start2
AUC (Ile/I)Isoleucin
AUA (Ile/I)Isoleucin
AUG (Met/M)Methionin, Start1

ACU (Thr/T)Threonin
ACC (Thr/T)Threonin
ACA (Thr/T)Threonin
ACG (Thr/T)Threonin

AAU (Asn/N)Asparagin
AAC (Asn/N)Asparagin
AAA (Lys/K)Lysin
AAG (Lys/K)Lysin

AGU (Ser/S)Serin
AGC (Ser/S)Serin
AGA (Arg/R)Arginin
AGG (Arg/R)Arginin

G

GUU (Val/V)Valin
GUC (Val/V)Valin
GUA (Val/V)Valin
GUG (Val/V)Valin, Start2

GCU (Ala/A)Alanin
GCC (Ala/A)Alanin
GCA (Ala/A)Alanin
GCG (Ala/A)Alanin

GAU (Asp/D)Kyselina asparagová
GAC (Asp/D)Kyselina asparagová
GAA (Glu/E)Kyselina glutamová
GAG (Glu/E)Kyselina glutamová

GGU (Gly/G)Glycin
GGC (Gly/G)Glycin
GGA (Gly/G)Glycin
GGG (Gly/G)Glycin

1Kodón AUG kóduje methionin a slouží jako iniciační místo: první AUG v mRNA je místo, kde translace začíná.
2Toto je startovní kodón pouze u některých prokaryot

Tabulka 2: aminokyselina → kodón(y)

Tato tabulka ukazuje 20 aminokyselin, z nichž sestávají proteiny a kodóny pro každou z nich
Ala A GCU, GCC, GCA, GCG Leu L UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
Arg R CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG Lys K AAA, AAG
Asn N AAU, AAC Met M AUG
Asp D GAU, GAC Phe F UUU, UUC
Cys C UGU, UGC Pro P CCU, CCC, CCA, CCG
Gln Q CAA, CAG Ser S UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
Glu E GAA, GAG Thr T ACU, ACC, ACA, ACG
Gly G GGU, GGC, GGA, GGG Trp W UGG
His H CAU, CAC Tyr Y UAU, UAC
Ile I AUU, AUC, AUA Val V GUU, GUC, GUA, GUG
Start AUG, GUG Stop UAG, UGA, UAA

Marshall W. Nirenberg a jeho laboratoř (National Institutes of Health) první provedla pokusy, které ukázaly na závislost mezi kodóny a aminokyselinami, které kódují. Har Gobind Khorana rozšířil Nirenbergovu práci a nalezl kódy pro aminokyseliny, které Nirenbergova metoda nalézt nemohla. Za svůj výzkum oba obdrželi Nobelovu cenu (1968)

Technické detaily

Stopkodóny

Stopkodóny, resp. terminační kodóny jsou kodóny ukončující translaci. Jsou tři: UAG, UGA a UAA a v anglické lit. jim přísluší následující nesystematická jména: UAG - amber (jantar), UGA - opal (opál), UAA - ochre (okr). Kodón amber pojmenovali jeho objevitelé Richard Epstein a Charles Steinberg po svém příteli Harrisi Bernsteinovi, jehož příjmení znamená v němčině "jantar". Zbývající dva kodóny byly pojmenovány vtipně opal a ochre pro zachování "barevného pojmenování".

Startkodóny

Startkodóny, resp. iniciační kodóny jsou místem, kde dochází k zahájení translace. Na rozdíl od stopkodónů ale přítomnost startkodónu sama o sobě nestačí, je ještě zapotřebí, aby se poblíž nacházela sekvence umožňující napojení mRNA na ribozóm.

Degenerovaný genetický kód

Genetický kód je degenerovaný, resp. redundantní, což znamená, že dva či více kodónů může kódovat jednu a tutéž aminokyselinu. Degenerované kodóny se obvykle liší ve své třetí pozici, viz kodóny GAA a GAG, které oba kódují glutamin. Tato degenerace genetického kódu umožňuje existenci tzv. tichých mutací. Degenerovanost genetického kódu a z ní plynoucí existence tichých mutací značně zvyšuje toleranci substitučních mutací v degenerovaných kodónech. Např. kodóny kódující alanin (GCG, GCA, GCU, GCC) mohou po libosti mutovat na své třetí pozici, aniž by došlo k záměně aminokyseliny, kterou kódují. Naproti tomu aminokyselina histidin je kódována pouze dvěma kodóny, takže bez změny aminokyseliny je pouze jedna z možných tří mutací na třetí pozici.

Reference

  1. ↑ genetika.wz.cz

Literatura

Externí odkazy



Citováno z „http://www.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/Genetick%C3%BD_k%C3%B3d“