Kod genetyczny

    Kod genetyczny opisuje, w jaki sposób sekwencja zasad kwasu nukleino­wego zostaje przekształcona w sekwencję aminokwasów podczas biosyn­tezy białek. Sekwencja DNA genu jest podzielona na szereg jednostek złożonych z trzech zasad. Każda z takich jednostek nazywa się kodonem i dyktuje określony aminokwas. Cztery zasady w DNA (i w RNA) mogą utworzyć łącznie 4³ kombinacje trójek nukleotydów, stanowiące 64 kodo­ny, które określają 20 aminokwasów występujących w białkach. Ponieważ liczba kodonów jest większa od liczby białkowych aminokwa­sów, wszystkie aminokwasy, z wyjątkiem metioniny i tryptofanu, są kodowane przez więcej niż jeden kodon. Jest to degeneracja albo nad-miarowość kodu genetycznego. Kodony odpowiadające za wprowadza­nie tych samych aminokwasów są nazywane synonimami i są podobne. Na przykład, ACU, ACC, AC A i ACG kodują treoninę. Różnice między synonimami dotyczą głównie trzeciej pozycji kodonu, określanej jako pozycja tolerancji. Degeneracja kodu genetycznego mini­malizuje efekty mutacji, gdyż nie każda zmiana sekwencji zasad w kwa­sach nukleinowych powoduje zmianę sekwencji aminokwasów w białku, dzięki czemu można uniknąć szkodliwego wpływu przynajmniej części mutacji na funkcje białek. Spośród 64 możliwych kodonów, 61 koduje aminokwasy. Pozostałe trzy kodony, UAG, UGA i UAA, nie kodują żad­nego aminokwasu, stanowią natomist sygnały zakończenia translacji i są określane jako kodony terminacyjne albo kodony stop. Kodon metioninowy, AUG, jest dla wszystkich białek sygnałem startu translacji i jest nazywany kodonem inicjującym lub kodonem start. Tak więc wszystkie polipeptydy rozpoczynają się metionina, chociaż czasami aminokwas ten zostaje później usunięty.

Kod genetyczny to zapis zasad, według których powstaje każdy żywy organizm na Ziemi.

Można go porównać np. do informatycznego kodu zero-jedynkowego. Ciąg cyfr - np. 001010001111010010100010001000100111 - może oznaczać jakiś kształt – np. kwiatek, który widzimy na ekranie komputera

REKLAMA	Czytaj dalej

Tak samo rzecz się ma z zapisem genetycznym każdego elementu żywej przyrody np. powyższego kwiatka.

Tak jak kod zero-jedynkowy składa się z 0 i 1, tak w kodzie genetycznym występują 4 określone cząsteczki chemiczne, oznaczone literami G (guanina) C(cytozyna) A(adenina) i T (tymina).

Kod genetyczny odczytuje się jako następujące po sobie trzy kolejne litery np. CUA. Kolejne trójki stanowią informację dla specjalnej aparatury znajdującej się w komórce - w jaki sposób zbudować organizm. Na ziemi kod genetyczny jest praktycznie niezmienny, poza nielicznymi wyjątkami - wszystkie organizmy: rośliny, zwierzęta, grzyby i bakterie zbudowane są z 20 takich samych aminokwasów, a to jaki aminokwas zostanie wbudowany w które miejsce zależy od kolejności i układu „literek” w DNA.

Kolejność nukleotydów w łańcuchu nie jest przypadkowa! Każdy nukleotyd ma ściśle zaplanowaną pozycję w łańcuchu. Określone fragmenty łańcucha stanowią geny, a każdy gen odpowiada konkretnej cesze żywego organizmu.

Kod genetyczny to nic innego jak szczegółowy plan przyłączania kolejnych aminokwasów do budowy białka – tak, jak kolejnych cegieł do budowy ściany domu. Mamy przy tym do dyspozycji 20 różnych cegieł, a ich odpowiednia kolejność gwarantuje, że mur będzie trwały i mocny.

Dla przykładu: Odczytujemy z DNA po trzy kolejne nukleotydy: CUA, UUU, AUA, GUU, ACA, GGU. Spójrzmy na tabelę, która przypisuje kod do konkretnego aminokwasu.

REKLAMA	Czytaj dalej

CUU oznacza przyłączenie Leucyny, UUU – to polecenie dla Fenyloalaniny.

Przy pomocy komórkowych cząsteczek odczytujących kod i transportujących właściwie elementy (tRNA i rybosomy) aminokwasy zostają ze sobą połączone, a w wyniku odczytywania kolejnych trójek na DNA podłączane są kolejne odpowiednie aminokwas: Izoleucyna, Walina, Treonina i Glicyna.

Trójkowy kod genetyczny jest uniwersalną zasadą budowania związków organicznych i każdego organizmu żywego. Zgodnie z podaną wyżej tabelą dotyczy 20 występujących w przyrodzie aminokwasów, kodowanych z 64 kombinacji .

REKLAMA	Czytaj dalej

Informacja podana przez naukowców z Cambridge oznacza że uzyskaliśmy zdolność tworzenia zupełnie nowych cząsteczek, ponieważ pozwala na aż 256 kombinacji i możliwość sztucznego syntetyzowania dodatkowych niespotykanych w naturze aminokwasów, a co za tym idzie, tworzenia organicznych cząsteczek niewystępujących dotychczas na Ziemi!!

Teoretycznie możliwe będzie stworzenie nowych materiałów, o niespotykanych właściwościach, np. twardszych, bardziej elastycznych. Trudno sobie wyobrazić możliwe zastosowania i idące wraz z nimi dylematy moralne. Naukowiec, od wielu lat nazywany szalonym a przez niektórych niebezpiecznym, Craig Venter odtworzył w laboratorium organizm najmniejszej komórki bakteryjnej Mycoplasma genitalium. Dokonał tego poprzez sztuczną konstrukcję łańcucha DNA, dołączanie nukleotydu po nukleotydzie, zgodnie z zasadami naturalnego trójkowego kodu genetycznego. Już to dokonanie budzi wątpliwości o darze życia i wpływie ingerencji człowieka w akt stworzenia.

Opracowanie czwórkowego kodu genetycznego i rozszerzenie ilości aminokwasów zdolnych budować związki organiczne, zwiększa nasze zdolności do tworzenia sztucznego życia w sposób, który jest zupełnie nie do przewidzenia!