„Genetikai kód” változatai közötti eltérés
| [ellenőrzött változat] | [ellenőrzött változat] |
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
a átirányítások magyarítása és egységesítése |
Nincs szerkesztési összefoglaló Címke: HTML-sortörés |
||
1. sor:
[[Fájl:RNA-codons.png|bélyegkép|Az RNS kodonjai]]
A '''genetikai kód''' az a kódrendszer, amellyel a sejtek nukleinsavaiban ([[Dezoxiribonukleinsav|DNS]] és [[Ribonukleinsav|RNS]]) található információ [[Fehérje|fehérjékké]] fordítódik le. Az információ dekódolása a [[Riboszóma|riboszómákon]] zajlik, amely a [[Hírvivő RNS|mRNSek]] nukleotidsorrendjét hármasával leolvasva, a [[Transzfer RNS|tRNS]]-ek segítségével adott sorrendű aminosavláncot hoz létre. A genetikai kód valamennyi élőlényben egyforma, csak a [[Mitokondrium|mitokondriumokban]] és egyes egysejtű élőlényekben tér el kissé.
A kód azt határozza meg, hogy a DNS vagy RNS láncában egymás után következő [[nukleotid]]-hármasok alapján milyen sorrendben épülnek be az aminosavak a fehérjébe annak szintézise során. A három nukleotid (az úgynevezett kodon) egy aminosavat kódol.
==Áttekintés==
A szervezet felépítésére vonatkozó információ a DNS-ben található, annak bázissorrendjében, szekvenciájában. A DNS-en elhelyezkedő egyes génekről hírvivő RNS (mRNS) íródik át ami a sejtmagból ([[Eukarióták|eukarióta]] sejt esetén) kikerül a [[Citoplazma|citoplazmába]] és a riboszómák at RNS bázissorrendje alapján a tRNSek segítségével összeállítják a szintén láncszerű (a láncot aminosavak alkotják) fehérjéket. A fehérjék határozzák meg, hogy egy sejtnek milyen a felépítése és milyen kémiai reakciók zajlanak le benne.
==Felfedezése==
Miután [[James D. Watson|Watson]] és [[Francis Crick|Crick]] felfedezte a DNS szerkezetét, a következő lépés a sejtek működésének megértésben az volt, hogy a nukleinsavak nukleotid- vagy bázissorrendje hogyan fordítódik le a fehérjék aminosavsorrendjére. Mivel négyfajta nukleotidnak ([[adenin]], [[guanin]], [[citozin]], [[timin]] -illetve az RNS-ben timin helyett [[uracil]]; rövidítve A, G, C, T és U) 20 aminosavat kell kódolnia, a kód nem állhatott két nukleotidból, mert az csak 16 különböző variációt tett lehetővé. Feltételezték, hogy egy aminosavat legalább három bázis kódol, amelyek 64-féleképpen tudnak kapcsolódni egymás után.
1961-ben Crick és munkatársai bebizonyították, hogy a kód három bázisból áll. Ugyanebben az évben [[Marshall Warren Niremberg|Marshall Niremberg]] és Heinrich J. Matthaei sejtmentes transzlációs rendszerben kimutatta, hogy a poliuracilról (melynek szekvenciája UUUUU...) csak [[Fenil-alanin|fenilalanint]] tartalmazó peptidlánc íródik át, vagyis a fenilalanin kódja UUU. Ezután [[Severo Ochoa]] laboratóriumában hasonló módszerrel kiderítették, hogy az AAA [[Lizin|lizint]] kódol, a CCC pedig [[Prolin|prolint]]. A kód többi részét [[Har Gobind Khorana]] fejtette meg többféle bázist tartalmazó (pld. ACACAC...) nukleotidláncok segítségével. Tőle függetlenül Niremberg is sok kódot meghatározott a t-RNSek aminosavkötőképességének segítségével. [[Robert W. Holley]] a transzfer-RNS szerkezetét határozta meg, amely megköti az aminosavakat és az mRNS megfelelő kodonjához kapcsolódik. A három kutató 1968-ban [[Fiziológiai és orvostudományi Nobel-díj|fiziológiai Nobel-díjban]] részesült.
==A kódtábla==
Az alábbi táblázatban látható, hogy a DNS-ben az egyes kodonok milyen aminosavnak felelnek meg. RNS esetén a timin (T) uracilra (U) cserélendő. Három kodon, a TAA, TGA és TAG nem kódol aminosavat, hanem megállítja az átírást, ún. stopkodonok; olyan szerepet játszanak, mint a pont a mondat végén. A stopkodonokat "színük alapján" különböztetik meg.
Az aminosavak kémiai jellege oldalláncuk alapján:
{| class="wikitable"
|bgcolor=#ffe75f| apoláris
|bgcolor=#b3dec0| poláris
|bgcolor=#bbbfe0| bázikus
|bgcolor=#f8b7d3| savas
|bgcolor=#B0B0B0| (stopkodon)
|}
{| class="wikitable"
|+ A genetikai kód
!rowspan=2| első<br/>bázis
!colspan=8| második bázis
!rowspan=2| harmadik<br/>bázis
|-
!colspan=2| {{{T|T}}}
!colspan=2| C
!colspan=2| A
!colspan=2| G
|-
!rowspan=4| {{{T|T}}}
| {{{T|T}}}{{{T|T}}}{{{T|T}}}
|bgcolor=#ffe75f rowspan=2| (Phe/F) [[Fenilalanin]]
| {{{T|T}}}C{{{T|T}}}
|bgcolor=#b3dec0 rowspan=4| (Ser/S) [[Szerin]]
| {{{T|T}}}A{{{T|T}}}
|bgcolor=#b3dec0 rowspan=2| (Tyr/Y) [[Tirozin]]
| {{{T|T}}}G{{{T|T}}}
|bgcolor=#b3dec0 rowspan=2| (Cys/C) [[Cisztein]]
! {{{T|T}}}
|-
| {{{T|T}}}{{{T|T}}}C
| {{{T|T}}}CC
| {{{T|T}}}AC
| {{{T|T}}}GC
! C
|-
| {{{T|T}}}{{{T|T}}}A
|bgcolor=#ffe75f rowspan=6| (Leu/L) [[Leucin]]
| {{{T|T}}}CA
| {{{T|T}}}AA
|bgcolor=#B0B0B0| Stop (''okker'')
| {{{T|T}}}GA
|bgcolor=#B0B0B0 | Stop (''opál'')
! A
|-
| {{{T|T}}}{{{T|T}}}G
| {{{T|T}}}CG
| {{{T|T}}}AG
|bgcolor=#B0B0B0| Stop (''borostyán'')
| {{{T|T}}}GG
|bgcolor=#ffe75f| (Trp/W) [[Triptofán]] <!-- to make the columns roughly the same width -->
! G
|-
! rowspan="4" | C
| C{{{T|T}}}{{{T|T}}}
| CC{{{T|T}}}
|bgcolor=#ffe75f rowspan=4| (Pro/P) [[Prolin]]
| CA{{{T|T}}}
|bgcolor=#bbbfe0 rowspan=2| (His/H) [[Hisztidin]]
|CG{{{T|T}}}
|bgcolor=#bbbfe0 rowspan=4| (Arg/R) [[Arginin]]
! {{{T|T}}}
|-
|C{{{T|T}}}C
|CCC
|CAC
|CGC
! C
|-
|C{{{T|T}}}A
|CCA
|CAA
|bgcolor=#b3dec0 rowspan=2| (Gln/Q) [[Glutamin]]
|CGA
! A
|-
|C{{{T|T}}}G
|CCG
|CAG
|CGG
! G
|-
! rowspan="4" | A
|A{{{T|T}}}{{{T|T}}}
|bgcolor=#ffe75f rowspan=3| (Ile/I) [[Izoleucin]]
|AC{{{T|T}}}
|bgcolor=#b3dec0 rowspan=4| (Thr/T) [[Treonin]] <!-- to make the columns roughly the same width -->
|AA{{{T|T}}}
|bgcolor=#b3dec0 rowspan=2| (Asn/N) [[Aszparagin]]
|AG{{{T|T}}}
|bgcolor=#b3dec0 rowspan=2| (Ser/S) Szerin
! {{{T|T}}}
|-
|A{{{T|T}}}C
|ACC
|AAC
|AGC
! C
|-
|A{{{T|T}}}A
|ACA
|AAA
|bgcolor=#bbbfe0 rowspan=2| (Lys/K) [[Lizin]]
|AGA
|bgcolor=#bbbfe0 rowspan=2| (Arg/R) Arginin
! A
|-
|A{{{T|T}}}G
|bgcolor=#ffe75f| (Met/M) [[Metionin]]
|ACG
|AAG
|AGG
! G
|-
! rowspan="4" | G
|G{{{T|T}}}{{{T|T}}}
|bgcolor=#ffe75f rowspan=4| (Val/V) [[Valin]]
|GC{{{T|T}}}
|bgcolor=#ffe75f rowspan=4| (Ala/A) [[Alanin]]
|GA{{{T|T}}}
|bgcolor=#f8b7d3 rowspan=2| (Asp/D) [[Aszparaginsav]]
|GG{{{T|T}}}
|bgcolor=#ffe75f rowspan=4| (Gly/G) [[Glicin]]
! {{{T|T}}}
|-
|G{{{T|T}}}C
|GCC
|GAC
|GGC
! C
|-
|G{{{T|T}}}A
|GCA
|GAA
|bgcolor=#f8b7d3 rowspan=2| (Glu/E) [[Glutaminsav]]
|GGA
! A
|-
|G{{{T|T}}}G
|GCG
|GAG
|GGG
! G
|-
|}
==A genetikai kód tulajdonságai==
===Leolvasási keret===
Mivel a DNS (vagy RNS) szekvenciájában semmi sem választja el egymástól a kodonokat (nincsen közöttük "vessző"), nem mindegy honnan kezdik el a leolvasást. Például egy GGGAAACCC sorrendű DNS-szakasz az első bázistól kezdve GGG, AAA és CCC kodonokat tartalmaz (ami glicin-lizin-prolinra íródik át), a másodiktól kezdve az olvasást viszont GGA és AAC-t (glicin-aszparagin), a harmadiktól pedig GAA-ACC-t kapunk, ami glutaminsav-treonint ad. Vagyis minden szekvencia háromféleképpen olvasható le, attól függően, hogy hol kezdjük el. Ez az úgynevezett [[leolvasási keret]] (angol kifejezéssel ''reading frame''). Jól látható, hogy ha egy [[mutáció]] következtében egy vagy két bázis elvész a szekvenciából (vagy hozzáadódik), az teljesen tönkreteszi az utána következő bázisok leolvasását, mert a leolvasási keret eltolódik.
===Start és stopkodonok===
[[Fájl:GeneticCode21-version-2.svg|bélyegkép|A genetikai kód]]
A leolvasás kezdetét többnyire egy ATG (mRNS-en AUG) kodon jelzi, ami egyben a [[metionin]] kódja is. Az AUG jelenléte önmagában nem elég, ''[[Escherichia coli|E. coli]]''-ban az ún. Shine-Dalgarno szekvencia jelzi, hogy startkodon és nem egyszerű metioninkódoló szakaszról van szó; ezenkívül iniciációs faktorokra is szükség van a leolvasás megkezdésére. Egyes fajok a GUG-t vagy UUG-t használják startkodonként: normálisan ezek valinként vagy leucinként íródnak át, de kezdőkodonként metionint (baktériumokban formilmetionint) jelentenek.
A leolvasás végét a három stopkodon közül valamelyik jelzi. Felfedezőik "színekkel" különböztették meg őket: az UAG borostyán, UGA opál, az UAA okker. A borostyán Harris Bernsteinről kapta a nevét (németül a ''bernstein'' [[Borostyán (fosszília)|borostyánkő]]), a többieket ezután nevezték el szintén színek alapján.
===A kód degeneráltsága===
A négy különféle bázis három kombinációja összesen 64 lehetőséget jelent, vagyis még a stopkodonokat beleszámítva is jóval többet, mint a húszféle aminosav. Ezért az aminosavak többségét több kodon is kódolja, ezt nevezik a kód degeneráltságának. Az aminsavak kodonjainak első bázisa - a [[leucin]] kivételével - mindig egyforma, és az esetek többségében a második is; a harmadik viszont szinte mindig különbözik. Erre mondják, hogy a kód "lötyög", csak az első bázis fix. Létezik olyan feltételezés, hogy az élet kezdetén a kodonok csak két bázisból álltak (esetleg közöttük egy elválasztó "vessző" bázissal) és csak 16 vagy kevesebb aminosavból épültek fel a fehérjék is. Később a kód hárombetűsre változott és az aminosavak száma kibővült.
A kód degeneráltsága azzal jár együtt, hogy a pontmutációk (melyek egy bázis megváltozásával járnak) nem feltétlenül jelennek meg fehérjeszinten. Például ha a GGC megváltozik GGA-ra, a kódolt aminosav ugyanúgy [[glicin]] marad. Ezek semleges mutációk és anélkül felhalmozódhatnak a DNS-ben, hogy annak bármilyen külső jele mutatkozna.
==Eltérések==
Az univerzális genetikai kódtól az első eltérést 1979-ben fedezték fel az emberi [[Mitokondrium|mitokondriumokban]]. Azóta több apró eltérésre derült fény, főleg a mitokondriumban. A ''[[Mycoplasma]]'' fajok a TGA stopkodont [[Triptofán|triptofánként]] fordítják, egyes élesztőgombafajok pedig (pld. a ''[[Candida albicans]]'') a CTG-t [[leucin]] helyett [[Szerin|szerinként]] olvassák. Mivel a [[Vírus|vírusok]] a gazdaszervezet fehérjeszintetizáló apparátusát használják, az ő kódjuknak is ugyanolyannak kell lennie, akkor is ha a gazdasejté eltér az univerzális kódtól.
Egyes fehérjékben különleges aminosavak találhatók: ezeket a stopkodonok kódolhatják és az mRNS-ben külön szignálszekvencia jelzi, hogy nem megállást jelentenek. Ilyenek a szelenocisztein (kódja a TGA) és a pirrolizin (TAG).
A kevés kivételtől eltekintve az összes szervezet teljesen ugyanazt a genetikai kódot használja, ami a földi élet monofiletikus (közös leszármazási vonalhoz tartozó) eredetére utal.
==Források==
*Crick, Francis (1988). "Chapter 8: The genetic code". What mad pursuit: a personal view of scientific discovery. New York: Basic Books. pp. 89–101. ISBN 0-465-09138-5.
*Marshall W. Nirenberg and J. Heinrich Matthaei (October 1961). "The dependence of cell-free protein synthesis in E. coli upon naturally occurring or synthetic polyribonucleotides.". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 47 (10): 1588–1602.
*Pamela K. Mulligan; King, Robert C.; Stansfield, William D. (2006 pages = 608). A dictionary of genetics. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. ISBN 0-19-530761-5
*Maloy S (2003-11-29). [http://www.sci.sdsu.edu/~smaloy/MicrobialGenetics/topics/rev-sup/amber-name.html "How nonsense mutations got their names".] Microbial Genetics Course. San Diego State University
*Lewis, Ricki (2005). Human Genetics: Concepts and Applications (6th ed.). Boston, Mass: McGraw Hill. pp. 227–228. ISBN 0-07-111156-5
*Jukes TH, Osawa S (December 1990). "The genetic code in mitochondria and chloroplasts". Experientia 46 (11–12): 1117–26.
*Santos, M.A.; Tuite, M.F. (1995). "The CUG codon is decoded in vivo as serine and not leucine in Candida albicans". Nucleic Acids Research 23 (9): 1481–6.
*Zhang, Y.; Baranov, P. V.; Atkins, J. F.; Gladyshev, V. N. (2005). "Pyrrolysine and Selenocysteine Use Dissimilar Decoding Strategies". Journal of Biological Chemistry 280 (21): 20740–20751.
*Taylor FJ, Coates D (1989). "The code within the codons". BioSystems 22 (3): 177–87.
{{fordítás|en|Genetic code|oldid=599024908}}
[[Kategória:Molekuláris biológia]]
[[Kategória:Genetika]]
| |||