Codul genetic
ARN) alcătuind un codon Codul genetic este de regulă succesiunea tripleților de nucleotide ( ARN) cu un lanț de aminoacizi, aceste combinații transmitand mai departe informația genetică, activând sinteza proteinelor .Prin .Prin fenomenul de translație din interiorul celulei va lua naștere o legătură specifică de aminoacizi, deci fiecare moleculă de ARN (a cid ribonucleic) con ține o structură anumită de aminoacizi (cod).Acest lanț de aminoacizi începe sinteza corespunzătoare a lanțului de ADN de ADN -lui care determină succesiunea și natura sintezei proteice. Ca condiție pentru această sinteză e necesar fenomenul de transcriere a informație ARN -> ADN.Tabelul de mai jos indică nucleotidele (Adenină, Guanină, Citosină, Uracil și Timină) din codon și felul sau succesiunea în care se pot combina, având un număr de 4³ =64 codoane (combina ții) posibile care pot fi cifrate sau codificate după următorul model: Tabelul 1 : Tabelă-Standard-Codon. Tabelul ne arată cele 64 posibilizăți a structurii Codon-Tripletts. 2. Bază U
1. Bază
C
A
G
UUU Fenilalanina UUC Fenilalanina U UUA Leucina UUG Leucina
UCU Serina UCC Serina UCA Serina UCG Serina
UAU Tirosină UAC Tirosină UAA Stop UAG Stop
UGU Cisteină UGC Cisteină UGA Stop UGG Triptofan
CUU Leucină CUC Leucină C CUA Leucină CUG Leucină
CCU Prolină CCC Prolină CCA Prolină CCG Prolină
CAU Histidină CAC Histidină CAA Glutamină CAG Glutamină
CGU Arginină CGC Arginină CGA Arginină CGG Arginină
AUU Isoleucină AUC Isoleucină A AUA Isoleucină 1 AUG Metionină
ACU Treonină ACC Treonină ACA Treonină ACG Treonină
AAU Asparagină AAC Asparagină AAA Lisină AAG Lisină
AGU Serină AGC Serină AGA Arginină AGG Arginină
GUU Valină GUC Valină G GUA Valină GUG Valină
GCU Alanină GCC Alanină GCA Alanină GCG Alanină
GAU Asparaginază GAC Asparaginază GAA Acid glutamic GAG Acid glutamic
GGU Glicină GGC Glicină GGA Glicină GGG Glicină
Culoarea stabilită aminoacizilor: hidrofob (nepolarizat nepolarizat)) hidrofil neutru (polarizat (polarizat)) hidrofil se poate încărca pozitiv = alcalin hidrofil se poate încărca negativ = acid
În natură există 20 de aminoacizi disponibili pentru sinteza proteică, iar informa ția necesară acestei sinteze este stocată în macromoleculele ADN a l căror limbaj este codat sub forma a 4 semne sau baze azotate. Bazele azotate din structura ADN sunt responsabile pentru determinarea ordinea în care cei 20 de aminoacizi se vor grupa într-o catenă proteică. Informa ția genetică codificată în cele 4 baze azotate ale ADN-ului (adenină- A, guanină- G, citozină- C și timină- T) trebuie tradusă pentru constituirea celor 20 de aminoacizi, responsabil cu această traducere fiind codul genetic . Codul genetic este sistemul biochimic care stabile ște relația dintre acizii nucleici și proteine. Fiecărui aminoacid din catena polipeptidică îi corespunde o succesiune de 3 nucleotide sau baze azotate, care se numește codon. În total sunt 64 de codoni , iar aceștia alcătuiesc codul genetic.
Structura codului genetic Există 4 nucleotide sau 4 baze azotate, iar acestea combinate câte 3, deoarece 3 nucleotide alcătuiesc un codon, formează în total cei 64 de codoni ai codului genetic, sau 4 la puterea a treia combinații de baze azotate. Acest număr total de codoni a fost stabilit matematic, dacă o bază azotată ar codifica un aminoacid atunci ar exista 4 aminoacizi, dacă 2 baze ar codifica un aminoacid, atunci ar exista 4 la puterea a 2-a aminoacizi adică 16 aminoacizi. Însă, 3 baze azotate codifică un aminoacid prin urmare ar trebui să existe 4 la puterea a treia aminoacizi adică 64 de aminoacizi. Dar sunt doar 20, dar cu nenumărate posibilități de ordonare și aranjare în cadrul unei catene polipeptidice, rezultând un număr vast de combina ții și de structuri proteice într-un organism. Din cei 64 de codoni ai codului genetic, 61 codifică aminoacizi și se numesc codoni sens, iar ceilalți 3 nu sunt implica ți în codificarea aminoacizilor, fiind numi ți codoni nonsens, dar sunt importanți în citirea mesajului genetic purtat de ARNm. Ei marchează locul unde se oprește decodificarea informației genetice fiind numi ți codoni STOP și notați UAA, UGA și UAG. Ei determină sfâr șitul sintezei proteice. Codonii AUG și GUG sunt codoni sens care codifică metionina, respectiv valina și au și semnificația de a da startul sintezei proteice, fiind numi ți codoni START sau codoni de inițiere. Dic ț ionarul codului genetic este format din totalitatea codonilor care determină aminoacizii standard, împreună cu codonii start și stop, sau codonii de punctuație. Codonii sinonimi sunt codonii care codifică acela și aminoacid. Ei diferă doar prin al treilea nucleotid. Fiecare aminoacid, cu excep ția triptofanului și metioninei este codificat de cel pu țin 3 codoni diferiți sau codoni sinonimi. Trei aminoacizi, arginina, leucina și serina sunt codificați de 6 codoni. Cadrul de citire este secvența de ADN alcătuită dintr-o succesiune de codoni, fiind marcat de codonul start sau AUG și se află la începutul moleculei de ARNm care poartă informația genetică din ADN. Decodificarea ARNm-ului și citirea informației sintetizate în acesta se face de la un codon la altul de-a lungul moleculei în direc ți a 5’- 3’ , până ce se ajunge la codonul stop care determină terminarea sintezei lan țului proteic.
Caracteristicile codului genetic 1. Este nesuprapus , adică doi codoni succesivi nu au nucleotide comune. Ca exemplu, secvența de nucleotide 5’- ATG-ACA-GGA-TTA- 3’ o citim în direc ția 5’-3’ succesiv, în grupuri de câte 3 baze azotate. 2. Este fără virgule, întrucât nu există semne de punctuație sau întreruperi reprezentate de nucleotide fără sens între doi codoni succesivi, iar citirea informației se face continuu și cursiv fără
opriri. De exemplu, un cod normal ar putea fi reprezentat așa: 5’-ATG-ACA-GGA-TTA-3’, iar un cod cu virgule ar arăta așa: 5’-ATG-G-ACA-T-T-GGA-C-TTA-3’ existând opriri reprezentate de nucleotide ce barează citirea continuă a informației 3. Este degenerat . Există mai mulți codoni decât aminoacizi, iar acela și aminoacid poate fi codificat de mai mulți codoni. De exemplu serina poate fi codificată de 6 codoni sinonimi care diferă între ei printr-o singură nucleotidă. Codonii sinonimi mai sunt numiți și codoni codegenerați. Degenerarea codului genetic nu este o eroare, ci astfel se stabilesc posibilită ți variate de combinare a nucleotidelor pentru a determina variația aranjării diferiților aminoacizi în cadrul unei catene polipeptidice și diversitatea structurilor proteice ale unui organism. De asemenea, degenerarea este un mecanism de combatere a erorilor de sinteză proteică. 4. Este universal , prin urmare aceeași codoni codifică acela și aminoacid în toată lumea vie, atât la procariote cât și la eucariote. Diferită însă este succesiunea codonilor în structura acizilor nucleici ai fiecărei specii, succesiune care conferă unicitatea speciei respective 5. Are un grad redus de ambiguitate , întrucât un codon al ARNm poate determina poziția unui singur aminoacid pe o catenă polipeptidică. Codul genetic poate fi modificat însă prin mutație, un exemplu fiind faptul că au fost raportate excepții de la universalitatea sa când s-a descoperit că UGA, codonul stop al genomului nuclear codifică aminoacidul triptofan în mitocondrii. Un a lt exemplu este codonul AUA care codifică izoleucina în genomul nuclear și metionina în genomul mitocondrial.
