We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
NNK biçiminde bir kodon düşünün (burada N = Adenin, Cytozin, Guanin veya senırk ve K = senırk veya Guanin). Şu anda kaç kodon mevcut? Hepsi mevcut olsaydı 4 ^ 3 = 64 kodon olacağını biliyorum. Şimdi kaç tane mümkün? Kombinasyonları manuel olarak denediğimde 32'ye ulaştım, bu doğru mu?
Evet 32 doğru.
Teknik olarak, Gerardo Furtado ve bir kaplanın daha önce bahsetmediği bir şeyi ekleyecek bir şeyim yok. grafiksel tüm permütasyonların temsili, bunu biraz daha iyi anlamaya yardımcı olabilir.
Kodondaki ilk 2 pozisyon için seçebileceğimiz 4 baz var (adenin, Guanin, senırk ve Cytozin). Yani bu matematiksel olarak 4 x 4 = 16 veya görsel olarak şu şekilde temsil edilebilir:
Şimdi, bir sonraki pozisyon (ilgili pozisyon) için seçim yapabileceğimiz sadece iki tabanımız var (senırk ve Guanin). Bizi 4 x 4 x 2 = 32 farklı permütasyonla veya görsel olarak bırakarak:
Evet öyle.
Gerardo Furtado, yorumlarda zaten kısa bir cevap verdi, ancak nedenini açıklamama izin verin.
Tüm bazlar serbestçe seçilebiliyorsa 4^3 = 64, 4*4*4=64'e düşer, çünkü 3 tabanın her biri için 4 seçenek arasından seçim yapabilirsiniz.
Bazlardan birinin olanaklarını kısıtlarsanız, örn. üçüncü baz için sadece 2 seçenek vardır (sizin örneğinizde olduğu gibi), formül 4*4*2=32 olarak değişir, ilk 2 baz için 4'er seçenek ve 3. baz için 2 seçenek arasından seçim yapabilirsiniz.
Düzenleme: 'NNK'den gelen 2 'N'nin aynı olması gerekiyorsa, ilk üssü istediğiniz gibi seçebilirsiniz (4 seçenek), ikinci taban zaten tanımlıdır (birinci taban ile aynı olmalıdır, 1 seçenek) ve yukarıda açıklandığı gibi 3. baz için 2 seçenek vardır. Böylece 4*1*2=8 olası kodon elde ederiz.
Umarım bunu açıklığa kavuşturabilirim.
Genetik Kod Nedir?
NS genetik Kod DNA veya RNA'nın bir polinükleotid zincirindeki nitrojen bazlarının dizisinden oluşur. Bazlar adenin (A), sitozin (C), guanin (G) ve timindir (T) (veya RNA'da urasil, U). Dört baz, genetik kodun "harflerini" oluşturur. Harfler üçlü gruplar halinde bir araya getirilerek &ldquowords&rdquo olarak adlandırılan kodlar oluşturulur. kodonlar. Her kodon, bir başlatma veya durdurma sinyalini kodlamadığı sürece bir amino asidi temsil eder (kodlar). Proteinlerde 20 ortak amino asit vardır. Üç bazlı kodon oluşturan dört baz ile 64 olası kodon vardır. 61 kodon, 20 amino asidi kodlamak için fazlasıyla yeterlidir, dolayısıyla tek bir amino asidi birden fazla kodon kodlar. Lütfen genetik kodları Tablo (PageIndex<1>) içinde bulun.
|İkinci taban U||Amino asit||İkinci taban C||Amino asit||İkinci taban A||Amino asit||İkinci taban G||Amino asit|
|İlk baz U||UUU||fe||UCU||sör||UAU||Tir||UGU||Cys||Üçüncü baz U|
|İlk baz U||UUC||fe||UCC||sör||UAC||Tir||UGC||Cys||Üçüncü taban C|
|İlk baz U||UUA||Leu||UCA||sör||UAA||(dur) amino asit yok||UGA||(dur) amino asit yok||Üçüncü taban A|
|İlk baz U||UUA||Leu||UCG||sör||UAG||(dur) amino asit yok||UGG||Trp||Üçüncü taban G|
|İlk baz C||CUU||Leu||CCU||profesyonel||CAU||Onun||KGÜ||bağımsız değişken||Üçüncü baz U|
|İlk baz C||CUC||Leu||CCC||profesyonel||CAC||Onun||CGC||bağımsız değişken||Üçüncü taban C|
|İlk baz C||CUA||Leu||CCA||profesyonel||CAA||Gln||CGA||bağımsız değişken||Üçüncü taban A|
|İlk baz C||KÜG||Leu||CCG||profesyonel||ÇAG||Gln||CGG||bağımsız değişken||Üçüncü taban G|
|Birinci taban A||AUU||ile||ACU||Thr||AAU||asn||AGÜ||sör||Üçüncü baz U|
|Birinci taban A||AUC||ile||ACC||Thr||AAC||asn||AGC||sör||Üçüncü taban C|
|Birinci taban A||AUA||ile||ACA||Thr||AAA||Lys||AGA||bağımsız değişken||Üçüncü taban A|
|Birinci taban A||Ağustos||bir araya geldi (başlangıç)||ACG||Thr||AAG||Lys||AGG||bağımsız değişken||Üçüncü taban G|
|İlk taban G||GUU||Val||GCU||Ala||GAÜ||asp||GGU||Giy||Üçüncü baz U|
|İlk taban G||GUC||Val||KİK||Ala||GAC||asp||GGC||Giy||Üçüncü taban C|
|İlk taban G||GUA||Val||GCA||Ala||GAA||Glu||GGA||Giy||Üçüncü taban A|
|İlk taban G||GUG||Val||GCG||Ala||GAG||Glu||GGG||Giy||Üçüncü taban G|
Genetik Kod: Genetik Kodun 8 Önemli Özelliği
(1) Kod Üçlüdür (2) Kod Dejeneredir (3) Kod Örtüşmez (4) Kod Virgülden Azdır (5) Kod Belirsizdir (6) Kod Evrenseldir (7) Ortak doğrusallık ve (8) Gen-polipeptid Paritesi.
Genetik Kod, mRNA'daki azotlu bazların (UCAG) dizisi ile bir polipeptit zincirindeki amino asitlerin dizisi arasındaki ilişkiyi ifade eder. Diğer bir deyişle, nükleotitlerin 4 harfli dili ile amino asitlerin yirmi harflik dili arasındaki ilişkiye genetik kod denir.
DNA (veya RNA) tüm genetik bilgiyi taşır ve proteinler şeklinde ifade edilir. Proteinler 20 farklı amino asitten oluşur. Proteini oluşturan bu amino asitlerin sayısı ve dizilimi ile ilgili bilgiler DNA'da bulunur ve transkripsiyon sırasında mRNA'ya aktarılır. Aktarıldığı form uzun süre anlaşılmadı.
Şeker (pentoz) ve DNA'nın fosfatı, genetik mesajı mRNA'ya iletme işini gerçekleştiremez, çünkü şeker sadece bir türdür ve dolayısıyla fosfat da vardır. Bu, 20 amino asit için mesajı oluşturmak için sadece dört nükleotit bırakır, ancak 4 nükleotit yirmi amino asit için çok azdır.
Bu zor problem, bir amino asit için kodlanmış bilgi içeren bir kodonun (bir genin kalıtsal birimi) üç nükleotitten (yani bir üçlü kod) oluştuğunun keşfedilmesiyle çözüldü. Böylece yirmi amino asit için 64 (4 x 4 x 4 veya 4 3 = 64) olası permütasyon mevcuttur. Bu kırılma 64 kodon sözlüğü ile sonuçlandı - Genetik Kod.
Bark'a (1970) göre genetik kod, amino asitler için bir koddur, özellikle hangi kodonların hangi amino asitleri belirlediğiyle ilgilenir. Genetik kod, M. Nirenberg, S. Ochoa, H. Khorana, F. Crick ve Mathaei tarafından gerçekleştirilen deneylerin sonucudur. Profesör M. Nirenberg, bu olağanüstü çalışması için 1961'de Nobel Ödülü'ne layık görüldü.
Genetik kod sözlüğü RNA'daki harfleri kullanır (U, C, A, G, yani A = Adenin, U = Urasil, C = Sitozin, G = Guanin)
Bilinen tüm yaşam formlarında aynı olan amino asitlerin kodonu deneysel olarak belirlenmiştir. Şekil 7.3'te verilmiştir.
Şekil 7.3'te, birden fazla kodonun, bir proteine dahil edilecek belirli bir amino asidi işaret edebileceğine dikkat edin. Ayrıca bazı kodonlar özel işlevlere sahiptir.
Örneğin, AUG kodonu iki işleve hizmet eder:
(1) Bir peptidin sentezinin başlaması için sinyal gönderen bir başlatıcı kodon olarak ve
(2) Metioninin bir peptidin büyüyen zincirine dahil edilmesi için. Diğer özel amaçlı kodonlar, tümü STOP sinyali veren UAA (Ochre), UAG (Amber) ve UGA (Umber)'dir.
Ribozomal sentez bölgesi bu durdurma kodonlarından biriyle karşılaştığında, peptit zinciri serbest bırakılır ve ikincil ve üçüncül yapılarını üstlenir. UAA (Ochre), UAG (Amber) ve UGA (Umber) herhangi bir amino asit belirtmediği için bunlara anlamsız kodonlar da denir.
"Öncesinde bir başlatıcı bölge olduğunda, AUG kodonu şu sinyalleri verir: “N-formilmetionin veya fMet ile başlayan yeni bir peptit molekülü başlatın.
Genetik Kodun Özellikleri:
Kapsamlı deneysel kanıtlarla belirlenen genetik kodun özellikleri şu şekilde özetlenebilir:
1. Kod Üçlüdür:
Daha önce belirtildiği gibi, amino asitler için kodlama birimleri veya kodonlar, 4 x 4 x 4 veya 4 3 = 64 olmak üzere üç harfli kelimeden oluşur. 64 kodon, 20 proteinli amino asidi belirtmek için oldukça yeterlidir.
2. Kod Dejeneredir:
Tek bir amino asit için birden fazla kodonun oluşması, dejenere olarak adlandırılır. Genetik kod sözlüğünün gözden geçirilmesi, amino asitlerin çoğunun birden fazla kodona sahip olduğunu ortaya çıkaracaktır. 61 fonksiyonel kodondan, AUG ve UGG her biri bir amino aside kodlanır. Ancak kalan 18 amino asit, 59 kodon tarafından kodlanır.
3. Kod Örtüşmez:
4. Kod Virgül Azdır:
Virgülsüz kod, iki kodon arasında hiçbir nükleotit veya virgül (veya noktalama işareti) bulunmadığı anlamına gelir. Bu nedenle, kod süreklidir ve virgül daha azdır ve iki kelime veya kodon arasında hiçbir harf boşa harcanmaz.
5. Kurallar Açıktır:
Genetik kodda bir belirsizlik yoktur. Belirli bir kodon, nerede olursa olsun her zaman belirli bir amino asidi kodlar.
6. Kod Evrenseldir:
Genetik kodun, her tür canlı organizmada - prokaryotlar ve ökaryotlar - evrensel olduğu bulunmuştur.
7. Eş-doğrusallık:
DNA lineer bir polinükleotit zinciridir ve bir protein lineer bir polipeptit zinciridir. Bir polipeptit zincirindeki amino asitlerin dizisi, onu kodlayan gendeki (DNA) nükleotid bazlarının dizisine karşılık gelir. DNA'daki belirli bir kodondaki değişiklik, polipeptitte karşılık gelen pozisyonda amino asit değişikliği üretir. Gen ve kodladığı polipeptidin eş-doğrusal olduğu söylenir.
8. Gen-polipeptid Paritesi:
Spesifik bir gen, spesifik bir polipeptit üreten spesifik bir mRNA'yı kopyalar. Bu temelde, bir hücre sadece gen tiplerine sahip olduğu kadar çok polipeptit tipine sahip olabilir. Ancak bu, örtüşen genlere sahip belirli virüsler için geçerli değildir.
İlgili Makaleler:
BiologyDiscussion'a hoş geldiniz! Misyonumuz, öğrencilerin Biyoloji notlarını paylaşmalarına yardımcı olacak çevrimiçi bir platform sağlamaktır. Bu web sitesi, SİZİN gibi ziyaretçiler tarafından gönderilen çalışma notları, araştırma makaleleri, denemeler, makaleler ve diğer ilgili bilgileri içerir.
Bilgilerinizi bu sitede paylaşmadan önce lütfen aşağıdaki sayfaları okuyun:
Sorular
İçindekiler
Hakkımızda
Öneriler
Yeni Sorular ve Cevaplar ve Forum Kategorileri
Bu, öğrenciler, öğretmenler ve genel ziyaretçiler için makale, cevap ve not alışverişi yapmak için bir soru-cevap forumu. Şimdi Yanıtlayın ve başkalarına yardım edin.
Genetik Kod Üzerine Hızlı Notlar | Hücre Biyolojisi
Canlılar varoluşları için proteinlere bağımlıdırlar, ikincisi tüm kimyasal reaksiyonlar için gerekli enzimleri üretir. Herhangi bir proteinin sentezini belirtmek için gereken yapısal bilgi, Watson ve Crick (1953) tarafından önerilen bir çift sarmalın uzaysal konfigürasyonuna sahip olan DNA molekülünde bulunur.
DNA'daki bazların lineer dizisi alfabeyi oluşturur (4 bazın – A, T, C, C kalıtsal harfleri), başka bir lineer yapıyı, bir proteini ‘kodlar’, başka bir 20 amino asit alfabesiyle yazılmış.
Bununla birlikte, gerçek bilgi aktarımı dolaylıdır. DNA, ribozomlara dahil edilen ve sırayla protein sentezi için şablon görevi gören RNA'ların oluşumu için bir #8216tem&plakadır.
İkincil ve üçüncül yapısı da dahil olmak üzere proteinin tüm özellikleri, nihai olarak kromozomal DNA tarafından belirlenir ve tüm biyolojik özellikler, sırayla, protein yapısı ve enzim aktivitesi yoluyla bir organizma içindeki proteinlerin amino asit dizisi tarafından belirlenir.
‘kodlama’ terimi, DNA ve protein arasındaki ilişkiyi ifade eder. Kodlama ile DNA'nın dört alfabesinde taşınan kalıtsal harfler nihayetinde yirmi harfli amino asit alfabesinden oluşan protein diline dönüştürülür.
Gen ve Polipep&Shytide'in Eş Doğrusallığı:
1958'de Crick, DNA'nın bir polipeptitteki amino asit dizisini belirlediği hipotezini önerdi. Bu ilişkinin temeli, her ikisinin de yapı olarak lineer, bir durumda bir nükleotid dizisi, diğer durumda bir amino asit dizisi olmasıdır.
Bir genin nükleotid dizisini bir proteinin amino asit dizisiyle karşılaştırarak, gen ve proteinin eş-doğrusal olup olmadığını doğrudan belirleyebiliriz. N amino asitten oluşan bir proteini kodlamak için 3N baz çiftinden oluşan bir gen gereklidir.
Gen ve proteinin ortak doğrusallığı, E. coli'nin triptofan sentetaz geninde, orijinal olarak, bir triptofan sentetaz enziminin bir polipeptit zinciri A kullanılarak Yanofsky ve çalışma arkadaşları tarafından araştırıldı. DNA dizisindeki farklı mutasyonların, polipeptit zinciri A'da karşılık gelen amino asit dizisinde fark edilen değişikliklerle aynı sırada olduğu gözlenmiştir.
Rekombinasyon ve rekombinasyon mesafeleri, proteindeki gerçek mesafelere nispeten benzerdir, dolayısıyla bu durumda rekombina­bination haritası ile fiziksel harita arasında çok fazla benzerlik vardır.
Proteinlerde tüm baz dizilerinin amino aside çevrilmediği intronlara sahip ökaryotik bölünmüş gen, genin baz dizisi ile proteindeki amino asit dizisi arasındaki ortak doğrusallığın kesintiye uğrayabileceğini ancak ihlal edilmediğini göstermektedir.
Genetik Kodun Özellikleri:
Kod Üçlü:
Ochoa, Kornberg, Nirenberg, Brenner, Crick ve diğerleri tarafından kodlama oranını, yani bir sistemdeki birim sayısını diğer sistemde belirtmek için gereken birim sayısını tespit etmek için araştırmalar yapılmıştır. Nükleotidler ve amino asitler arasında kesinlikle bire bir yazışmalar gözlemlenemez.
Her nükleotid türü tek bir amino asit belirtseydi, yalnızca dört amino asitten oluşan proteinler oluşturulabilirdi. Benzer şekilde, bir amino asidin iki nükleotide tekabül etmesi, daha fazla sayıda olasılık verir, ancak yine de yeterli değildir, sadece = 16.
Bununla birlikte, üç basamaklı bir kod kullanılırsa, toplam = 64 çeşit birim veya kodon belirlenir (Şekil 15.1), bu yirmi amino asidi kodlamak için fazlasıyla yeterlidir. Fazla kırk dört üçlünün başlangıçta anlamsız kodonlar ve geri kalan yirminin de duyu kodonları olduğu düşünülüyordu.
Bununla birlikte, daha sonraki çalışmalar, birkaç üçlünün bir amino asidi kodlayabildiğini göstermiştir. Bu nedenle saçma üçlülerin sayısı çok azdır. Bazı saçma üçlüler aynı zamanda şu şekilde de kullanılabilir: ‘noktalama işaretleri’, kimyasal bir mesajın sonunu belirten.
Kodlama birimlerinin doğasına ilişkin kritik bilgiler (yani kod üçlüler halindedir), polinükleotid zinciri (DNA) üzerindeki muta&shijenik etki çalışmalarından toplanmıştır.
Mutajen uygulaması, bir nükleotid çiftinin veya birkaç bitişik çiftin silinmesine veya çoğaltılmasına yol açar. Sırasıyla bir veya iki bazın eklenmesi veya silinmesi genellikle şiddetli bir etkiye neden olur ve organizmalar nihayetinde ölür.
Diğer yandan, üç bazın birlikte eklenmesi veya çıkarılması, organizmanın davranışında değişikliklere neden olsa da, ölümcül bir etkiye neden olmayabilir ve organizma, değişmiş mutasyona uğramış doku ile hayatta kalabilir.
(i) Üçlü kod kavramını destekleyen doğrudan ve kesin kanıtlar Crick ve diğerleri tarafından sağlanmıştır. (1961) bir virüs, T4 bakteriyofaj üzerindeki deneylerine dayanarak (Şekil 15.2). Pro-flavin adı verilen bir kimyasalla yapılan tedavinin, DNA molekülüne bir baz eklediğini veya çıkardığını, böylece virüse zarar verdiğini ve virüsün değiştirilmiş veya mutant bir formuna yol açtığını buldular.
Bir ek ve ardından baz silinmesi, orijinal virüsün geri yüklenmesiyle sonuçlandı. Bu, DNA molekülündeki normal baz dizilerinin ikinci değişiklikle restore edildiği anlamına geliyordu.
Bir silme veya ekleme, GTCCAGACC baz dizisi örneğinden görülebileceği gibi okuma çerçevesini tamamen bozar. Normalde dizi GTC, CAG, ACC, … olarak okunacaktır, ancak birinci ve ikinci nükleotitler arasına yeni bir T bazının eklenmesiyle GTTCCAGACC … dizisini verir ve GTT gruplarında okumaya yol açar, CCA, GAC, C … ve yanlış amino asitleri belirtir.
Benzer bir sonuç, silme işleminden kaynaklanır. Bir ekleme ve silme arasında geçiş yapmak, aralarındaki bölge dışında dizinin doğru okuma çerçevesini geri yükleyecektir. İki ekleme veya iki silme biçimindeki iki mutantın kombinasyonlarının yine de yanlış yerleştirilmiş bir okuma çerçevesi üreteceğini görmek kolaydır.
Crick (1961), DNA'daki normal baz dizisinin restorasyonu nedeniyle, bitişik nükleotidlerin üç ilavesinin veya silinmesinin normal virüsün üretilmesiyle sonuçlandığını bulmuştur.
Bu nedenle, üç ekleme veya delesyondan oluşan bir kombinasyonun tamamen normal görünümde bir bakteriyofaj ürettiğini ve üçün katları olmayan sayılarda eklemeler veya delesyonlar içeren rekombinantların yalnızca işlevsiz veya yanlış protein ürettiğini gösteren deneyler, genetik kodun bir üçlü kod olarak işlediğine dair güçlü kanıtlar sağladı. veya bir üçlü nükleotitin bir kodon oluşturduğunu.
(ii) Kodun üçlü yapısı, dinükleotid habercilerinin varlığında tRNA'nın çok az bağlanmasının mümkün olduğunu bulan Nirenberg ve Leder'in (1965) araştırma çalışmasıyla daha da doğrulandı, ancak tercihen trinükleotidlerle meydana geldi.
Aynı üç bazın farklı dizileri aracılığıyla farklı amino asitlerin bağlanmasını uyarabildiler ve bir kez daha üçlü bir kodun varlığına inandılar.
Kod Örtüşmez:
Doğada her zaman ekonomiye doğru bir eğilim vardır. Gamow'un ‘over­lapping’ kodlama hipotezinde önerdiği gibi, kod üçüzler şeklindedir, ancak düz bir zincir halinde düzenlenmemiştir. Belirli bir nükleotidin birden fazla kodlama biriminde görev yaptığı bölgelerde örtüşmektedir.
Gamow, iki özellik temelinde örtüşen kod önerdi:
(a) Bir DNA molekülünde iki baz arasındaki mesafe 3.4A'dır.
(b) Bir protein molekülünde de iki bitişik amino asit arasındaki mesafe 3.4A'dır.
Bu, tekli kodlama ve örtüşen kodlama durumlarında açıklanabilir, ancak bu, düz zincirli üçlü kodlamada oldukça olanaksız&uyumsuzdur. Örtüşmeyen kodda altı nükleotit, iki amino asidi kodlarken, fazla&kayma kodu dörde kadar kodlar (Şekil 15.3).
Örtüşmeyen kodda her harf yalnızca bir kez okunurken, örtüşen kodda her seferinde farklı kelimelerin bir parçası olarak üç kez okunur. Bir harfteki mutasyon değişiklikleri çakışmayan kodda sadece bir kelimeyi etkilerken, çakışan koddaki üç kelimeyi etkiler.
Genetik kodun örtüşmeyen doğasına dair kanıtlar vardır.
(i) Crick'in (1961) deneysel kanıtları, aşırıya kaçan bir yasaya karşı ikna edici bir şekilde tartıştı ve araştırmaları aracılığıyla, daha önceki bilim adamlarının ve çekingenlerin örtüşmeyen bir yasa lehinde sundukları argümanları doğruladı. Bilinen üçlü dizilimin bir habercisi ile başladılar ve bunu belirli bir proteini sentezlemek için kullandılar.
Ona bir nükleotid eklendiğinde, parçalı protein artık sentezlenemezdi.Sonuç, ikinci bir nekleotidin eklenmesiyle bile değişmeden kaldı. Nükleotidin düzgün işlevi, her nasılsa, üçüncü bir nükleotidin eklenmesiyle yeniden sağlandı.
Belirli bir nükleotid dizisi ACTACTACT-TACT, örtüşmeyen kodlama sistemleri altında ACT, ACT, ACT, ACT kodonlarını taşır. Böyle bir sistem altında, ilk C ve ilk T arasına bir G nükleotidinin eklenmesi, nükleotid dizisini ACGTACTACTACT ve kodon dizilerini ACG, TAG, TAG, TAG, T olarak değiştirecektir.
Bir nükleotidin eklenmesinden sonra orijinal proteinin sentezi gerçekleşmez. Bunun yerine, değiştirilmiş amino asit zinciri tamamen farklı bir protein üretecektir. Daha önce değiştirilmiş nükleotit zincirinin birinci C ve birinci G'si arasına başka bir nükleotit G'nin ikinci bir sokulması, yeni bir nükleotit dizisi ACGGTACTACTACT ve karşılık gelen kodon dizisi ACG, GTA, CTA, CTA, CT ile sonuçlanır.
Belirli protein hala sentezlenemez. Üçüncü bir nükleotid ilavesi, son adımdan sonra mevcut olan nükleotit zincirinin başlangıcındaki bir nükleotit G'nin eklenmesi, bunun GAGGGTACTACTACT olarak okunmasına neden olur ve mevcut ilgili kodon zinciri GAC, GGT, ACT, ACT, ACT'dir.
Üçüncü ekleme, orijinal üçlü dizinin çoğunu geri yükledi. DNA'dan bazların silinmesi, silme ile aynı etkiye sahiptir. Ancak üçüncü silme, okuma çerçevesinin çoğunu geri yükleyecek ve orijinalinden biraz farklı olan bir amino asit dizisine izin verecektir. Bu, kodun örtüşmediğini gösterir.
(ii) Örtüşmeyen bir kodun varlığını ve utangaçlığını destekleyen başka bir kanıt, tek bölgeli mutasyonların etkisiyle sağlanır.
Örtüşen bir kodlama sistemindeki tek bir mutasyon, nükleotit zincirindeki iki veya daha fazla bitişik amino asidi değişmez şekilde etkiler. ATGATGATG nükleotid dizisindeki ilk G'den C'ye bir mutasyon, yalnızca örtüşmeyen bir kod olması durumunda bir kodonda değişikliğe neden olacaktır. ATG, ATG, ATG'nin orijinal kodon dizisi, tek mutasyondan sonra bir ATC, ATG, ATG kodon dizisi ile sonuçlanacaktır.
Bununla birlikte, kod örtüşen bir kod ise, orijinal kodon dizisi ATG, TGA, GAT, ATG, TGA, GAT, ATG, ATC, TGA, CAT, ATC, TGA, GAT, .ATG kodon dizisine dönüşecektir. Tek mutasyon sonucunda üç değişiklik meydana gelir. Üst üste binen kod çalışır durumdayken kodon dizisinde.
Çakışmayan bir kod olması durumunda yalnızca bir değişiklik beklenir. Tek bölge mutasyonunun deneysel çalışmalarında sadece sin­gle amino asit değişiklikleri gözlemlendiğinden, bu kanıt örtüşmeyen kodun varlığını güçlendirmektedir.
(iii) Brenner (1957), proteinlerdeki amino asit dizilimi çalışmaları üzerine yayınlanan tüm verilere dayanarak, proteinlerde yasak bölge olmadığı ve komşu amino asitlerin her zaman birbiriyle alakasız nükleotid grupları tarafından kodlandığı sonucuna varmıştır. .
Ayrıca, hiçbir spesifik amino asidin her zaman aynı en yakın komşulara sahip olmayacağı ve amino asit dizilerinin neredeyse tamamen rastgele olduğu ortaya çıktı. Kod örtüşen bir yapıya sahip olsaydı, bu tür ifşaatlar mümkün olmazdı.
(iv) Yanofsky (1963), örtüşen herhangi bir kodu hariç tutan belki de mevcut en ikna edici kanıtı sağladı. Transduc­tion tekniği ile hem mutasyon hem de rekombinasyon üzerine yaptığı çalışmalarda, belirli bir pozisyonda farklı bir amino asit içeren her proteinde, her iki taraftaki amino asitlerin değişmeden kaldığını buldu.
Kod Dejenere:
Bazen üç veya dört üçlü kodon, belirli bir amino asidi kodlar. Tek bir amino asit için birden fazla triplet (kodon) kodunun bulunduğu böyle bir genetik kod, dejen­erat kodu olarak bilinir. Olası 64 farklı kodondan 61 kodon farklı amino asitleri kodlar.
20 amino asit olduğu için, bir amino asidi birden fazla kodon veya triplet kodladığı açıktır. Her amino asit tek bir kodon tarafından kodlanırsa, 64 kodondan 44'ü işe yaramaz veya anlamsız kodonlar olacaktır.
Sayısız kanıt, genetik kodun dejenere olduğunu göstermektedir.
(i) Yalnızca yirmi üçüz anlamlı olsaydı ve kalan kırk dördü anlamsız kalsaydı, o zaman bir kromozom uzunluğu mutasyonları, tüm uzunluğu boyunca değil, yalnızca uzunluğun üçte birini temsil eden çok sınırlı bölgelerde meydana gelebilirdi.
Ancak, X-ışınları yoluyla indüklenen mutasyonun sonuçları kadar spontan muta&uyuşma oranı, kromozom bölgesinin neredeyse tamamının muta&uyuşma geçirebildiğini göstermiştir. Sadece kod degene­rate olduğunda mümkündür. Bununla birlikte, kodun dejenere doğası belirlenmiş olmasına rağmen, yüksek sayıda tekrarlanan dizinin varlığı, kromozomların ana segmentlerini değişmez hale getirebilir.
(ii) İki baz U ve C, RNA'da 3:1 pro­portion içinde sentezlendiğinde, olası üçlüler ve frekansları matematiksel olarak belirlenebilir:
UUU = 3/4 x 3/4 x 3/4 = 27/64 UUC = 3/4 x 3/4 x 1/4 =9/64 UCU = 3/4 X 1/4 X 3/4 = 9/ 64 CUU = 1/4 x 3/4 x 3/4 = 9/64 UCC = 3/4 x 1/4 X 1/4 = 3/64 CUC = 1/4 x 3/4 X 1/4 = 3 /64 CCU = 1/4 x 1/4 x 3/4 = 3/64 CCC = 1/4 X 1/4 X 1/4 = 1/64.
Bu bileşimin mRNA'sı sekiz amino asidin dahil edilmesine rehberlik etmelidir, ancak aslında kodun dejenere yapısını gösteren protein zincirinde sadece dört amino asit tespit edildi, yani bu durumda bazı kodonlar aynı amino asitlerin dahil edilmesini yönlendirdi. amino asit.
(iii) Crick'in (1966) yalpalama hipotezine göre, belirlenen kurallara göre üçlü kodon çiftinin ilk iki tabanı, yani A ile U ve G ile C, ancak üçüncü baz, diğerinden çok daha fazla hareket serbestliğine sahiptir. diğer ikisi sallanır ve o pozisyonda birden fazla çift & utangaçlık tipine izin verir. Böylece yalpalama hipotezi, bir dereceye kadar kodun yozlaşmasını açıklar.
Bazen bir kodun üçüncü bazının çok önemli olmadığı ve bir kodonun özgüllüğünün özellikle ilk iki bazın belirlediği iddia edilir. Aynı tRNA'nın sadece üçüncü pozisyonda farklılık gösteren birden fazla kodonu tanıyabildiği gösterilmiştir. Bu eşleştirme çok kararlı değildir ve bu üçüncü konumdaki baz eşleştirmesindeki sallanma nedeniyle izin verilir.
1965 yılında Crick, bu fenomeni açıklamak için yalpalama hipotezi adı verilen bir hipotez önerdi. Antikodonun ilk konumunda U varsa, kodonun üçüncü konumunda A veya G ile eşleşebileceğini keşfetti. Antikodonda bulunan ve kodonun C veya U'su ile eşleşebilen G ile durum benzerdir (Tablo 15.1 A).
Yalpalama hipotezi, anti-kodondaki karşılık gelen baz için kısıtlayıcı olmayan uzaysal sınırlamalar nedeniyle birçok kodonun üçüncü baz bölgesindeki mutasyonları tolere edebildiğini görselleştirir. Birçok kodondaki üçüncü nükleotid daha iyi tolere edildi ve hasar görmeden ikame edilebildi.
Antikodonda karşılık gelen baz sallanır ve uyum sağlar. Bu tür yalpalama, aynı amino asit için olan birkaç kodon aynı tRNA tarafından tanındığından, tRNA moleküllerinin sayısında tasarruf sağlar.
Kod Virgülsüzdür:
Virgülsüz bir kod, iki kelime arasında noktalama ve utangaçlık işaretine gerek olmadığı anlamına gelir. Yani bir amino asit kodlandıktan sonra ikinci amino asidin sonraki üç harfle otomatik olarak kodlanacağını ve hiçbir harfin boşa gitmediğini söyleyebiliriz (Şekil 15.4).
Bununla birlikte, birkaç amino aside sahip bütün bir polipeptidin kodu, her zaman, kodlama terminolojisinde tam durak olarak hizmet veren bir anlamsız kodon tarafından sonlandırılır.
Genetik kod virgülle çalışıyorsa, belirli bir nükleotid, bir noktalama işareti olarak işlev görür. Deneyler yoluyla, poli-A'nın (AAA) lizin için, poli-C'nin (CCC) prolin için ve poli-U'nun (UUU) fenilalanin için kodladığı, bu da virgüllerin A, C ve Ü.
Kod Belirsiz:
Belirsizlik, tek bir kodonun birden fazla amino asidi kodlayabileceğini gösterir. Belirsiz olmayan, belirli bir kodon hakkında belirsizlik olmadığı anlamına gelir. Belirli bir kodon her zaman aynı amino asidi kodlayacaktır.
Genetik kod genellikle belirsiz değildir ve spesifik tRNA'nın bağlanmasını yönlendiren spesifik bir tek üçlü ribozom kompleksi kullanılarak deneysel olarak doğrulanabilir. Örneğin, UUU üçlü-ribozom kompleksi, fenilalanin-tRNA'nın bağlanmasını yönlendirir ve AAA üçlü-ribozom kompleksi, lizin-tRNA'nın bağlanmasını yönlendirir.
Benzer şekilde, bilinen dizinin üçlüleri kullanılarak valin, sistein, lösin ve diğer bazı amino asitler için kodonlar belirlendi, böylece doğal fizyolojik koşullar altında genetik kodun belirsiz olmayan doğası açıkça belirlendi.
Kod Evrenseldir:
Genetik kod evrenseldir. Bu, insandan virüse kadar tüm organizmalarda aynı amino asidi aynı kodonun kodladığı anlamına gelir.
Genetik kodun evrensel doğası deneysel olarak kanıtlanmıştır.
(i) Genetik koddaki can alıcı nokta, tRNA'nın spesifik antikodon ile mRNA'nın kodonuna yerleştirilmesidir.
Böylece mRNA bir ökaryottan ve tRNA bir prokaryottan alınırsa ve protein sentezi mRNA'da kodlandığı gibi taşınabilirse, mRNA ve ribozomun E. coli'den ve amino asit ve amino asitten alınması durumunda kodun evrensel olduğu kanıtlanabilir. sıçandan tRNA, pro­tein sentezi, E. coli'nin mRNA'sında kodlandığı gibi gerçekleştirilebilir. Bu durum tam tersi de doğrudur.
Von Ehrenstein ve Lipmann, etiketli amino asitlerin eklendiği E. coli tRNA'sının, tavşan retikülo­sitlerinin mRNA ve ribozomları ile inkübe edildiğinde hemoglobin oluşturacağını bulmuşlardır.
Bu türler arası bağlanmanın meydana geldiği kesinlik, sisteinin amino asitle aktive olan tRNAcy'lerde alanine dönüştürülmesi ve ardından bu alaninin şimdi sistein tarafından utangaç bir şekilde işgal edilen peptit pozisyonlarına, diğer bir deyişle sisteinin anti-kodonuna yerleştirildiğini gözlemleyerek gösterildi. Bir bakteri türünün tRNA'sı, tRNA'nın bir alanin amino asidi taşımasına rağmen, memeli mRNA'sının sistein kodonunu tanıdı.
(ii) E. coli, Xenopus laevis ve guineapig'den gelen tRNA, Nirenberg ve diğerleri tarafından gösterildiği gibi aynı trinükleotidlere bağlanır, kodun evrenselliğini gösterir.
(iii) Merril ve çalışma arkadaşlarının (1971) çalışmaları, galaktoz şekerlerinin metabolizmasını katalize eden bakteriyel bir enzim olan XD-galaktoz-1 fosfat uridil transferazın insan doku kültürü hücrelerinde enfeksiyondan sonra daha önce üretemeyen, üretildiğini ortaya çıkardı. E. coli gal + genini taşıyan bir virüs. Bu, kodun evrenselliği lehine güçlü kanıtlar sağlar.
(iv) DNA bakteriyofaj ф x 174'ün örtüşen genlerindeki ve RNA bakteriyofaj MS2'nin kapsid protein kodlayan genindeki bağıntılı nükleotid ve amino asit dizileri, genetik kodun evrensel olduğunu gösterir.
(v) Homolog proteinlerin, örneğin insan, at, tavuk, maya ve bakteri gibi çok farklı türlerden elde edilen sitokrom c kolleksiyonu gibi amino asit dizisindeki tekdüzelik, genetik kodun evrenselliğini gösterdi.
(vi) Son olarak, insan ve diğer organizmalardan gelen genler, E. coli'de ve bitkilerdeki bakteri ve diğer organizmalardan gelen genler ifade edilmiştir. Böyle her durumda, yeni organizmada bir gen tarafından üretilen polipeptit, kökeninin orgazmında ürettiği ile aynıydı.
Genetik Kodun İstisnaları:
Bir üçlü kodon, tamamlayıcı bir antikodonlu kendi tRNA'sını talep eder veya tek bir tRNA, bir kodon çiftinin her iki üyesine veya bir kodon ailesinin dört üyesinin tümüne (veya en azından bazılarına) yanıt verir. Genellikle bir tRNA birden fazla kodonu tanıyabilir, yani kodon dejeneredir.
Bu, antikodonun birinci konumundaki bazın, kodonun karşılık gelen üçüncü konumunda alternatif bazlarla ortak olabilmesi gerektiği anlamına gelir. Bu gibi durumlarda, alternatif tanıma reaksiyonlarının verimliliklerinde farklılıklar olabilir (genel bir kural olarak, ortak olarak kullanılan kodonlar daha verimli okunma eğilimindedir).
Tüm kodonları tanıyabilen bir dizi tRNA'nın yapılarına ek olarak, aynı kodona yanıt veren birden fazla tRNA olabilir. Titreşim eşleşmesinin tahminleri, neredeyse tüm tRNA'ların gözlenen yetenekleriyle çok iyi uyum sağlar. Ancak, bir tRNA tarafından tanınan kodonların, yalpalama kurallarının öngördüğü kodonlardan farklı olduğu istisnalar vardır.
Bu tür etkiler, muhtemelen komşu bazların etkisinden ve/veya tRNA'nın genel üçüncül yapısındaki antikodon döngüsünün konformasyonundan kaynaklanır. Gerçekten de, anti­codon döngüsünün yapısının önemi, yalpalama hipotezinin kendi fikrinin doğasında vardır.
Çevreleyen yapının etkisi için daha fazla destek, molekülün başka bir bölgesindeki bir bazdaki bir değişikliğin antikodonun kodonları tanıma yeteneğini değiştirdiği ara sıra mutantların izolasyonu ile sağlanır.
Beklenmeyen bir başka eşleşme reaksiyonu, bakteri başlatıcısı fMet-tRNA ƒmet'in hem AUG hem de GUG'yi tanıma yeteneği ile önceden&uyandırılır. Bu yanlış davranış, antikodonun üçüncü bazını içerir. Genetik kod belirsiz olmasa da, başlatıcı kodon olarak kullanıldığında GUG metionini kodlar, ancak interkalar pozisyonda varsa valini kodlar ve belirsiz doğasını gösterir.
Genetik kodun evrenselliği çarpıcıdır, ancak bazı istisnalar mevcuttur. Başlatma veya sonlandırma ile ilgili kodonları etkileme eğilimindedirler ve belirli kodonları temsil eden tRNA'ların üretiminden (veya yokluğundan) kaynaklanırlar. Temel genomlarda bulunan değişikliklerin neredeyse tamamı sonlandırma kodonlarını etkiler.
Prokaryot Mycoplasma capricolum'da UGA, sonlandırma için kullanılmaz, bunun yerine triptofan kodlar. Aslında, baskın Trp kodonudur ve UGG sadece nadiren kullanılır. Antikodonlar UCA (UCA ve UGG okur) ve CCA (yalnızca UGG okur) ile iki Trp-tRNA türü mevcuttur.
Bazı siliatlar (tek hücreli protozoa) UAA ve UAG'yi terminasyon sinyalleri yerine glutamin olarak okur. Siliatlardan biri olan Tetrahymena thermophile, üç tRNAglu türü içerir. Biri glutamin için olağan CAA ve CAG kodonlarını tanır, biri hem UAA hem de UAG'yi tanır (yalpalama hipotezine göre) ve sonuncusu sadece UAG'yi tanır.
Salma faktörü eRF'nin diğer ökaryotlarla karşılaştırıldığında sınırlı bir özgüllüğe sahip olduğunu varsayıyoruz.
Başka bir siliatta (Euplotes octacarinatus), sistein için UGA kodlar. Sonlandırma kodonu olarak yalnızca UAA kullanılır ve UAG bulunmaz. UGA'nın anlamındaki değişiklik, UGA'yı olağan kodon UGU ve UGC ile okumasına izin vermek için tRNAcys'in antikodonundaki bir modifikasyonla gerçekleştirilebilir.
Amino asitlerin kodlanmasındaki tek ikame, bir mayada (Candida) meydana gelir; burada CUG, lösin yerine serin anlamına gelir (ve UAG, bir duyu kodonu olarak kullanılır).
Tüm bu değişiklikler ara sıra meydana gelir, yani belirli evrim çizgilerinde bağımsız ve ürkek bir şekilde meydana gelmiş gibi görünürler. Sonlandırma kodonları üzerinde yoğunlaşmış olabilirler, çünkü bu değişiklikler bir amino asidin diğeriyle yer değiştirmesini içermez. Böylece sonlandırma kodonlarının farklı kullanımları onların ‘yakala’ normal kodlama amaçları için.
Evrensel genetik kodun istisnaları, çeşitli türlerin mitokondrilerinde de meydana gelir.
En erken değişiklik, tüm (bitki dışı) mitokon ve shidria için ortak olan triptofanı kodlamak için tek ve shyversal durdurma kodonu UGA'nın kullanılmasıydı. UGA'nın evrensel kodda tripto­fan'ı kodlaması olası değildir, ancak bakteri, bitki mitokondrileri ve nükleer genomlarda bir durdurma kodonu olduğu için sitoplazmik çeviride sonlandırma olarak değiştirilmiştir.
Evrensel koddan sapmalar, tümü bitki dışı mitokondrilerde, treonin (mayalarda) için CUN (lösin), asparagin (Platyhelminthes ve ekinodermlerde) için AAA (lizin), tirozin (Planaria'da) için UAA (durdurma) ve AGR (arginin) serin için (birkaç hayvan takımında ve stop için (omurgalılarda) [N = A, U, G veya CR = A veya G) (Tablo 15.1B).
Bitkilerin ve protozoanların mitokondrileri, nükleer ve mitokondriyal genom tarafından kodlanan tRNA'ları içe aktarma ve kullanma açısından farklılık gösterirken, hayvan mitokondrilerinde tüm tRNA'lar organel tarafından kodlanır.
Mitokondriyal genom tarafından kodlanan az sayıda tRNA, mitokondriyal genetik sistemin önemli bir özelliğini vurgular - hem prokaryotik hem de ökaryotik hücreler tarafından kullanılan evrensel koddan farklı olan biraz farklı bir genetik kodun kullanılması.
Bu değişikliklerden bazıları, farklı anlamlara sahip iki kodonu tek bir anlama sahip bir çiftle değiştirerek kodu daha basit hale getirir. Bu şekilde ele alınan çiftler, UGG ve UGA'yı hem bir Trp yerine Trp hem de bir sonlandırma) ve AUG ve AUA'yı (bir Met ve diğer yalan yerine her ikisi de Met) içerir.
Değişiklikler tipik olarak, bir organizma veya organeldeki tüm kodlama dizilerinden bir kodon kaybıyla, genellikle yön mutasyon basıncının bir sonucu olarak ve buna kodonu çeviren tRNA'nın kaybıyla eşlik eder.
Kod daha sonra başka bir kodonun dönüştürülmesiyle ve yeniden ortaya çıkan kodonu farklı bir atama­ment ile çeviren bir tRNA'nın ortaya çıkmasıyla yeniden ortaya çıkar. Yayın faktörlerindeki değişiklikler de bu gözden geçirilmiş atamaya katkıda bulunur. Böylece önceden dondurulduğu düşünülen genetik kodun artık evrim halinde olduğu biliniyor.
Genetik Kodun Deşifre Edilmesi:
M.W. Nirenberg, yapay olarak sentezlenmiş bir mRNA molekülü kullanarak bir polipeptidin sentezi için in vitro syshytem kullandığında, bu sorunun ilk ipucu gelene kadar, olası 64 kodonun hangi kodonunun 20 amino asitten hangisini kodlaması gerektiğini söylemek mümkün değildi.
1961'de Nirenberg ve Mathaei, genetik kodun analizine yardımcı olan ilk spesifik kodlama dizilerini karakterize ettiler.
Kodun deşifre edilmesindeki başarıları iki deneysel sisteme bağlıydı:
(i) İn vitro (hücresiz) protein sentezleme sistemi,
(ii) Sentetik mRNA'ların sentezine izin veren bir enzim, polinükleotid fosforilaz. Bu mRNA'lar, hücresiz sistemde polipeptit sentezi için şablonlar olarak hizmet etti.
Polinükleotid fosforilaz enzimi bakterilerde RNA'yı parçalamak için metabolik olarak işlev görür, ancak yüksek konsantrasyonlarda ribo&shinükleotid difosfatlarla reaksiyon şöyle olabilir: ‘zorunlu’ RNA'yı sentezlemek için ters yönde.
RNA polimeraz gibi herhangi bir DNA şablonuna ihtiyaç duymaz, her ribo&shinükleotit ilavesi, reaksiyon karışımlarına eklenen dört ribonükleosit difos­fat'ın nispi konsantrasyonuna dayalı olarak rastgeledir. Spesifik bir ribonükleo&shitidin sokulma olasılığı, diğer mevcut ribonükleo&shitidlere göre o molekülün mevcudiyeti ile orantılıdır.
Protein sentezi için hücresiz sistem ve sentetik mRNA'ların mevcudiyeti, spesifik amino asitleri kodlayan çeşitli üçlülerin ribonükleotit bileşimini ve yapısını deşifre etmek için bir araç sağladı.
Homopolimer Tekniği (Poli U Deneyi):
Nirenberg ve Mathaei, ilk deneylerinde, her biri yalnızca bir tür ribonükleotitten oluşan RNA homopolimerleri sentezledi, yani in vitro sistemde üretilen mRNA, UUUUU …, AAAAA …, CCCCC … veya GGGGG'dir. … Her mRNA'yı test ederken, polipeptit zincirine hangi amino asidin dahil edildiğini belirlemek çok kolaydı.
Farklı amino asitler 14C kullanılarak etiketlendi ve radyoaktif sayım ile ayrı ayrı test edildi. Yalnızca urasil kullanılarak sentezlenen RNA'da, mRNA'nın tüm uzunluğu boyunca başka bir baz yoktu ve olası tek üçlü UUU idi.
Böyle bir poli-U (RNA) bir polipeptidin sentezinde kullanıldığında (E. coli'den elde edilen tüm özler kullanılarak ve protein sentezleme makinesinin gerekli tüm bileşenlerini sağlayarak), yalnızca polifenilalanin sentezlendi, yani kodlanan tek amino asit fenilalanin idi.
Bu nedenle, UUU girişinin amino asit fenilalanin için kodlandığı hemen sonucuna varıldı. Daha sonra poli A polilisin verdi ve poli C poli-prolin verdi. Bu nedenle UUU fenilalanin, AAA lizin ve CCC pro­line olarak atanmıştır. Ancak poli G, kendi üzerine katlandığı için şablon görevi görmedi, bu atama için başka bir yöntem izlendi.
Heteropolimerler (Rastgele): Karışık Kopolimerler Tekniği:
Polinükleotidlerin incelenmesi, hücresiz sistemde belirli oranda iki veya daha fazla baz içeren sentetik messen­gers olarak kopolimerlerle daha da genişletildi. Bu rastgele sentezlenmiş polinükleotitler, farklı amino asitlerin bağlanmasında bir dizi farklı kod kelimesinin yer aldığını belirten bir şekilde amino asitlerin proteine doğrudan dahil edilmesiyle sonuçlandı.
Hücresiz kültürde, bu sentetik poliribonükleotidlerle, bir haberciye dahil edilen farklı amino asitler, sentetik kopolimerlerdeki farklı üçlülerin sıklığındaki beklenen varyasyonlarla açık bir şekilde ilişkilendirilebilir. Böylece bu deney, amino asitlerin her biri için üçlü nükleotid bileşimini türetmenin yolunu gösterdi.
Nirenberg, Mathaei ve Ochoa, bu teknikte RNA heteropolimerlerini kullanarak deneylerini yaptılar ve yapay mesajı oluşturmak için kombinasyon halinde iki veya daha fazla farklı ribonükleozid difosfat eklendi. Sentetik mRNA üzerindeki belirli bir üçlü kodonun frekansı, hücresiz sistemde ribo&shinükleotit ilavesinin nispi oranına bağlıydı.
Belirli bir amino asidin polipeptit zincirine dahil olma yüzdesi, belirli bir üçlü kodona karşı tahmin için kullanılabilir.
Örneğin, bir sistemde A ve C, 1 A: 5C oranında eklenir. Şimdi, sentezi sırasında RNA molekülü boyunca herhangi bir pozisyonda bir ribonu&şikleotidin eklenmesi A:C oranı ile belirlenir. Bu nedenle, A için 1/6 olasılık ve C'nin her konumu işgal etmesi için 5/6 şans vardır.
Bu temelde, mesajda görünen herhangi bir üçlünün sıklığını hesaplayabiliriz. AAA için frekans (1/6) 3 veya %0,4'tür. AAC, ACA ve CAA için frekanslar aynıdır (1/6) 3 x 5/6 veya %2,3, üçü birlikte %6,9'dur. Aynı şekilde 1/6 x (5/6) 2 veya %11,6 veya hepsi birlikte %34,8 olan 1A:2C hesaplanırken, CCC (5/6)3 veya üçüzlerin %57,9'udur.
Şimdi, bu mesaj doğrultusunda sentezlenen proteine dahil edilen herhangi bir amino asidin yüzdesini inceleyerek, olası baz bileşimini önermek mümkündür. Prolin %69 göründüğünden, prolin'in büyük olasılıkla CCC (%57.9) ve ayrıca üçlü kodlardan biri olan 1A : 2C çeşidi (%11.6), yani 57.9 + 11.6 ile kodlandığı sonucuna varılabilir.
Histidin birleşme yüzdesi, muhtemelen bir 1A:2C kategorisi ve başka bir 1C:2A kategorisi (11.6+2.3) tarafından kodlanan %14'tür. Treonin, %12 birleşme gösterir, yani bir 1A:2C kategorisi tarafından kodlanması muhtemeldir. Asparagin ve glutamin, 1C:2A üçlülerinden biri tarafından kodlanmış gibi görünmektedir ve lizin, AAA tarafından kodlanmış gibi görünmektedir.
Sentetik mRNA'nın bu tür rastgele heteropolimerlerini oluşturmak için dört ribonükleotidin tümü kullanılarak, 20 amino asidin tümüne karşılık gelen üçlü kod sözcüklerinin bileşimi belirlenebilir (Tablo 15.2).
Heteropolimerler (Sıralı): Repea­ting Copolymers Tekniği:
1960'ların başlarında, H.G. Khorana, birçok kez tekrarlanan kısa dizilerden oluşan uzun RNA molekülünü kimyasal olarak sentezleyebildi. Kısa diziler di-, tri- ya da tetra-nükleotidlerdi, bunlar birçok kez kopyalandı ve sonunda uzun polinükleotidleri oluşturmak üzere enzimatik olarak birleştirildi.
Dinükleotid tekrarları, iki farklı amino asit için trans&shile edilecektir. Trinükleotid tekrarları, başlamanın meydana geldiği noktaya bağlı olarak 3 potansiyel üçlüye dönüştürülür ve bir tetra-nükleotit, dört tekrar ve titreyen üçlü oluşturur.
Bu sentetik mRNA'lar hücresiz bir sisteme eklendiğinde ve amino asit katılımı eşleştirildiğinde, kompozisyon atamasından ve üçlü bağlamadan sonuçlar çıkarılabilir ve spesifik atamalar mümkün olmuştur.
Tekrar eden dinükleotid dizisi UCUCUCUC… olduğunda, UCU ve CUC üçlülerini üretir - polipeptite lösin ve serin katabilirler. Tekrarlayan trinükleotid dizisi UUCUUCUUC… olduğunda, olası üçlüler üç çeşittir: başlama noktasına bağlı olarak UUC, UCU ve CUU ve fenilalanin, serin ve lösin içerebilirler.
Yukarıdaki iki sonuçtan, UCU ve CUC'nin serin ve lösini kodladığı ve ayrıca UUC veya CUU'nun serin veya lösini kodladığı, diğerinin ise fenilala&shinini kodladığı sonucuna varılabilir. Ayrıca, tetra-nükleotid dizisi UUAC tekrarlandığında UUA, UAC, ACU ve CUU'yu üretir.
Burada dahil edilen amino asitler lösin, treonin ve tirozindir. Yukarıdaki iki durumda, ortak kod CUU'dur ve dahil edilen ortak amino asit lösindir, dolayısıyla CUU'nun lösini kodladığı sonucuna varılabilir.
Şimdi bu deneylerden mantıksal olarak, UCU'nun serini kodladığı ve geri kalan UUC'nin fenilalanin için kodladığı ve ayrıca CUC'nin lösini kodladığı belirlenebilir (Tablo 15.3).
Bu şekilde, Khorana, zaten deşifre edilmiş ve diğer yaklaşımlardan kalan boşlukları dolduran üçlüleri mantıksal yorumlarla yeniden doğruladı (Tablo 15.4).
Üçlü Ciltleme Tekniği:
1964'te Nirenberg ve Leder, bilinen bir dizi için sentetik bir tri-nükleotidin ribozom ve belirli bir aminoasil-tkNA ile kullanılması durumunda, kullanılan kodonun verilen aminoasil-tRNA'ya bağlı amino asidi kodlaması koşuluyla bunların bir kompleks oluşturacağını buldu. .
Tüm 20 amino asidin kodunu çözmek için, hücre içermeyen kültürde tüm olası 64 üçlünün denenmesi gerekiyordu.
Deneyde, 20 amino asidin tamamının karışımından 20 numune alınmış ve her numunede bir amino asit, her bir amino asit bir veya diğerinde radyoaktif olacak ve iki numune olmayacak şekilde radyoaktif hale getirilmiştir. aynı radyoaktif amino aside sahiptir. Örneğin, bir sette valin etiketlendi ve geri kalan 19 tanesi etiketsiz kaldı.
Benzer şekilde, başka bir sette lisin etiketlendi ve geri kalan 19 etiketsiz kaldı. Daha sonra tRNA'lar ve ribozomlar bu örneklerin her biri ile karıştırılır ve tüm setler için aynı kodon kullanılır. Karışım nitro­selüloz membran üzerine döküldüğünde, sadece radyoaktif amino asit kompleksin oluşumunda yer aldığında membran üzerinde radyoaktivite gözlemlenecektir.
Her numunede radyoaktif amino asit bilindiğinden, belirli bir kodon tarafından kodlanan amino asidi, zar üzerinde radyoaktivitenin varlığı ile tespit etmek mümkün olacaktır. 64 sentetik kodonun tümüne böyle bir işlem uygulandı ve bunların ilgili amino asitleri belirlendi.
kodon sözlüğü:
mRNA'daki baz dizilimi ve proteindeki ortaya çıkan amino asit dizisi, her bir amino asidin kodunu ortaya çıkarır. 64 kodonun tümü, amino asitleriyle birlikte Tablo 15.5'te gösterilmektedir.
Kod tablosunun incelenmesi aşağıdaki özellikleri ortaya çıkarır:
ben. Her kodon üç nükleo&shitidden oluşur, yani kod üçlüdür. 61 kodon, 20 amino asidi temsil eder. Üçü, pro­tein sentezinin sonlandırılması için (UAA, UAG, UGA) noktalama işaretlerini temsil eder.
ii. Hemen hemen tüm amino asitler, sadece bir kodonu olan metionin ve triptofan hariç, birden fazla kodon tarafından kodlanır. Fenilalanin, tirozin, histidin, glutamin, asparagin, lisin, aspartik asit, glutamik asit ve sistein, her biri iki kodonla temsil edilen dokuz amino asittir. Üç amino asit, yani arginin, serin ve lösin, her biri Altı kodona sahiptir. Tablo, genetiğin, kodun yozlaşmasını gösterir.
iii. Bir amino asidin birden fazla kodonu varsa, ilk iki nükleotit aynıdır ve üçüncü nükleotit, sitozin veya urasil olabilir. Adenin ve guanin de benzer şekilde üçüncü pozisyonda yer değiştirebilir. Örneğin, UUU ve UUC, her ikisi de fenilalanin için kodlar ve UCU, UCC, UGA ve UCG serin için kodlar.
Ancak, ilk iki nükleotidin eşdeğerlik kuralının bazı istisnaları vardır, çünkü AGU ve AGC ayrıca UCU, UCC, UCA ve UCG dışında serini de kodlar.
Benzer şekilde, amino asit lösin de altı kodon tarafından kodlanır, yani UUA, UUG, CUU, CUC, CUA ve CUG.
Sitozin ve urasil veya guanin ve adenin'in sık değişimi, belirli organizmalarda AT/GC oranında büyük değişikliklerin, içlerinde bulunan amino asitlerin nispi oranlarındaki büyük değişiklikleri etkilemeden meydana gelebileceğini düşündürür, çünkü hemen hemen her amino asit için bir kodon vardır. G veya C'yi taşıyan ve üçüncü nükleotidi olarak A veya U'yu taşıyan bir diğeri.
DNA'larında aynı protein dizisi bilgisini taşıyan iki organizma, bir veya diğer tür eşanlamlı kodonu seçerek, farklı AT/GC oranları gösterebilir.
iv. Genetik kod, aynı amino asidin eşanlamlılarının tablo üzerinde rastgele dağılmayıp genellikle birlikte bulunması anlamında belirli bir yapıya sahiptir. Tek istisna, masanın üzerine yayılmış arginin, serin ve lösin için her biri altı kodon olan kodonlardır.
v. Bir amino asit için çoklu kodonlar genel olarak ilk iki nükleotitte benzerliği gösterir ve değişen üçüncü nükleotittir.
AUG başlatma kodonudur, yani polipeptit zinciri metiyonin ile başlar. Bu amino asit, metiyoninin formüle edilmiş şeklidir. Başlatma kodonu, met-tRNA'nınkiyle aynı olan 3′ UAC 5′ antikodonuna sahip fmet-tRNA'ya bağlanır, yani hem met-tRNA hem de fmet-tRNA, AUG tarafından kodlanır, ancak başlangıç amino asidi için sinyal diğer tüm amino asitler için sinyalden çok daha karmaşıktır.
Stent'e göre, metionini kabul edebilen iki ayrılabilir tRNA türü vardır. Bunlardan sadece birinin metionini, özel formülasyon enziminin etkisiyle formil metionin ile ilgilidir. Diğer veya sıradan met-tRNA, büyüyen polipeptit zincirinin iç kısmına metionini dahil eder ve sadece AUG kodonuna yanıt verir.
Formil-met-tRNA, polipeptit zincirini başlatır ve ayrıca GUG'a (valin kodonu) yanıt verir. GUG, başlatma noktasında mevcutken metionini kodlarken, interkalar pozisyonda valini kodlar. Bu tRNA türünün antikodonu, kodonun birinci nükleotid bazına göre per­missive ve ikinci ve üçüncü nükleotid bazlarına göre seçici görünmektedir.
UAA, UAG ve UGA, zincir sonlandırma kodonlarıdır. Amino asitlerin hiçbirini kodlamazlar, ancak durdurma kodonu olarak hizmet ederler. Bu kodonların herhangi bir tRNA'sı yoktur, ancak salım faktörleri adı verilen spesifik proteinler tarafından okunurlar. Bu kodonlara anlamsız kodonlar da denir.
Genetik bir mesajın ortasında bir anlamdan anlamsız kodona bir mutasyon, herhangi bir biyolojik aktiviteye sahip olmayan olgunlaşmamış veya eksik polipeptitlerin salınmasına neden olur. Anlamsız mutasyonlar, mutajenler tarafından indüklenebilir. UAG eskiden kehribar, UAA koyu sarı ve UGA opal olarak biliniyordu.
Kaç olası kodon? - Biyoloji
Bilim adamları, mRNA ve protein “alfabelerindeki farklı “harf” sayıları göz önüne alındığında, nükleotit kombinasyonlarının tek amino asitlere karşılık geldiği teorisini oluşturdular. Nükleotid ikilileri her amino asidi belirtmek için yeterli olmayacaktır çünkü sadece 16 olası iki nükleotid kombinasyonu vardır (42). Buna karşılık, amino asit sayısından çok daha fazla olan 64 olası nükleotit üçlüsü (43) vardır. Bilim adamları, amino asitlerin nükleotid üçlüleri tarafından kodlandığını ve genetik kodun dejenere. Başka bir deyişle, belirli bir amino asit, birden fazla nükleotit üçlüsü tarafından kodlanabilir. Bu daha sonra deneysel olarak doğrulandı Francis Crick ve Sydney Brenner, bir virüsün genine bir, iki veya üç nükleotit eklemek için kimyasal mutajen proflavin'i kullandı. Bir veya iki nükleotid eklendiğinde, protein sentezi tamamen ortadan kalktı. Üç nükleotid eklendiğinde, protein sentezlendi ve işlevsel oldu. Bu, üç nükleotidin her amino asidi belirlediğini gösterdi. Bu nükleotid üçlülerine denir. kodonlar. Bir veya iki nükleotidin eklenmesi, üçlü okuma çerçevesini tamamen değiştirdi, böylece sonraki her amino asit için mesajı değiştirdi (Şekil 1). Üç nükleotidin eklenmesi, çeviri sırasında ilave bir amino asidin eklenmesine neden olmasına rağmen, proteinin geri kalanının bütünlüğü korunmuştur.
Şekil 1. İki nükleotidin silinmesi, bir mRNA'nın okuma çerçevesini kaydırır ve tüm protein mesajını değiştirerek, işlevsel olmayan bir protein oluşturur veya protein sentezini tamamen sona erdirir.
Bilim adamları, sentetik mRNA'ları in vitro çevirerek ve belirledikleri proteinleri sıralayarak genetik kodu özenle çözdüler (Şekil 2).
Şekil 2. Bu şekil, mRNA'daki her nükleotid üçlüsünün bir amino aside veya yeni oluşan bir proteindeki bir sonlandırma sinyaline çevrilmesi için genetik kodu göstermektedir. (kredi: işin NIH tarafından değiştirilmesi)
Bir polipeptit zincirine spesifik bir amino asidin eklenmesi talimatına ek olarak, 64 kodonun üçü protein sentezini sonlandırır ve polipeptidi translasyon makinesinden serbest bırakır. Bu üçlülere anlamsız kodonlar veya durdurma kodonları denir. Başka bir kodon olan AUG'nin de özel bir işlevi vardır. Amino asit metiyonini belirtmeye ek olarak, translasyonu başlatmak için başlangıç kodonu olarak da hizmet eder. Çeviri için okuma çerçevesi, mRNA'nın 5′ ucuna yakın AUG başlangıç kodonu tarafından belirlenir.
Genetik kod evrenseldir. Birkaç istisna dışında, neredeyse tüm türler protein sentezi için aynı genetik kodu kullanır. Kodonların korunması, atlarda globin proteinini kodlayan saflaştırılmış bir mRNA'nın bir lale hücresine aktarılabileceği ve lalenin at globinini sentezleyeceği anlamına gelir. Tek bir genetik kodun olması, özellikle 20 amino asit ve 64 üçlü kodonun yaklaşık 1084 olası kombinasyonu olduğu düşünüldüğünde, Dünya'daki tüm yaşamın ortak bir kökeni paylaştığına dair güçlü bir kanıttır.
Bir geni kopyalayın ve bu sitedeki tamamlayıcı eşleştirmeyi ve genetik kodu kullanarak proteine çevirin.
Dejenerasyonun, rastgele mutasyonların olumsuz etkisini azaltmak için hücresel bir mekanizma olduğuna inanılmaktadır. Aynı amino asidi belirten kodonlar, tipik olarak yalnızca bir nükleotit kadar farklılık gösterir. Ek olarak, kimyasal olarak benzer yan zincirlere sahip amino asitler, benzer kodonlar tarafından kodlanır. Genetik kodun bu nüansı, bir tek nükleotid ikame mutasyonunun ya aynı amino asidi belirtebilmesini ancak hiçbir etkisinin olmamasını ya da benzer bir amino asidi belirtmesini sağlayarak proteinin tamamen işlevsiz hale gelmesini önler.
İlgili Makaleler
Kromozomlar
Kromozom terimine aşina olabilirsiniz, ancak bunlar nedir ve kromozomlar ne işe yarar? Kromozomlar, genetik materyal paketleridir - yani .
DNA Nükleotidleri
Nükleotitler, DNA ve RNA dahil olmak üzere nükleik asitlerin temel yapı taşlarıdır. Nükleotitler ayrıca bir enerji depolama molekülüdür. adresinde daha fazla bilgi edinin.
DNA Hücrede Nerede Bulunur?
Tek bir bakteri hücresinden insandaki trilyonlara kadar, genellikle "yaşamın yapı taşları" olarak adlandırılan hücreler tüm canlıları oluşturur. Öğrenmek .
TRNA Yapısı ve İşlevi
Transfer RNA'ları bir dizi gen tarafından kodlanır ve genellikle 70-90 nükleotid (5 nm) uzunluğunda kısa moleküllerdir. Bir tRNA'nın en önemli iki parçası, onun antikodonu ve bir amino asit ile bir ester bağı oluşturabilen terminal 3' hidroksil grubudur. Bununla birlikte, bir tRNA'nın yapısının, yüksek düzeyde özgüllüğüne ve verimliliğine katkıda bulunan D-kolu ve T-kolu gibi başka yönleri de vardır. 10.000 amino asitten sadece 1'i yanlış bir şekilde bir tRNA'ya bağlanır; bu, birçok amino asit arasındaki kimyasal benzerlikler göz önüne alındığında dikkate değer bir sayıdır.
Transfer RNA'ları, diğer tüm hücresel nükleik asitler gibi bir şeker-fosfat omurgasına sahiptir ve riboz şekerinin oryantasyonu molekülde yönlülüğe yol açar. RNA'nın bir ucunda ribozun beşinci karbon atomuna bağlı reaktif bir fosfat grubu bulunurken, diğer ucunda üçüncü karbon atomunda serbest bir hidroksil grubu bulunur. Bu, diğer tüm fosfat ve hidroksil grupları nükleik asit içindeki fosfodiester bağlarında yer aldığından, RNA'nın 5' ve 3' uçlarına yol açar.
tRNA'nın 3' ucundaki son üç baz her zaman CCA'dır - iki sitozin ve ardından bir adenin bazı. Bu gerilme, bir amino asidin terminal adenin nükleotidinin riboz şekeri üzerindeki hidroksil grubuna kovalent olarak bağlandığı molekülün alıcı kolunun bir parçasıdır. Alıcı kol aynı zamanda tRNA'nın 5' ucunun parçalarını da içerir ve molekül bazının zıt uçlarından birbiriyle eşleşen 7-9 nükleotitlik bir uzantı bulunur.
Translasyonda tRNA'nın rolünü etkileyen diğer yapı T koludur. D-koluna benzer şekilde, birbiriyle baz çifti oluşturan bir dizi nükleotid ve tek sarmallı bir halka içerir. Eşleştirilmiş bölgeye 'sap' denir ve çoğunlukla 5 baz çifti içerir. Döngü modifiye bazlar içerir ve ayrıca timidin, psödoüridin ve sitidin kalıntılarının (modifiye bazlar) varlığını belirtmek için TΨC kolu olarak da adlandırılır. tRNA molekülleri, genellikle sadece DNA'da görülen timidin içermesinin yanı sıra çok sayıda modifiye baz içermesi bakımından olağandışıdır. T kolu, tRNA'nın ribozom ile etkileşiminde yer alır.
Son olarak, 20'den az nükleotit içeren değişken bir kol, antikodon halkası ile T kolu arasında yer alır. tRNA'nın AATS tarafından tanınmasında rol oynar, ancak bazı türlerde bulunmayabilir.
Alıcı bölge, D ve T kolları ve antikodon döngüsünü içeren tRNA'nın ikincil yapısının bir yonca yaprağına benzediği söylenir.RNA üçüncül yapısına katlandıktan sonra, alıcı gövde ve T-kolun uzatılmış bir sarmal oluşturduğu ve antikodon halkası ve D-kolunun benzer şekilde başka bir uzatılmış sarmal oluşturduğu L şeklindedir. Bu iki sarmal, antikodon halkası ve alıcı kol molekülün zıt uçlarında konumlanırken D-kolunu ve T-kolunu yakınlaştıracak şekilde birbirine dik olarak hizalanır.
Bu görüntüde 3' CCA bölgesi sarı, alıcı kol mor, değişken döngü turuncu, D kolu kırmızı, T kolu yeşil ve antikodon döngüsü mavidir.
Genetik Kod ve Amino Asit Çevirisi
Tablo 1, haberci ribonükleik asidin (mRNA) genetik kodunu gösterir, yani, protein montajı sırasında amino asitleri belirleyen üç nükleotit bazından (tri-nükleotit birimleri) oluşan 64 olası kodon kombinasyonunun tümünü gösterir.
Deoksiribonükleik asidin (DNA) her kodonu tek bir amino asidi kodlar veya belirtir ve her nükleotit birimi bir fosfat, deoksiriboz şeker ve 4 azotlu nükleotid bazından biri olan adenin (A), guanin (G), sitozin (C) içerir. ) ve timin (T). Bazlar, DNA'nın çift sarmalındaki hidrojen bağları ile eşlenir ve birleştirilir. mRNA, DNA'ya karşılık gelir (yani nükleotidlerin dizisi her iki zincirde de aynıdır), ancak RNA'da timin (T) yerine urasil (U) ve deoksiriboz riboz ile değiştirilir.
Genetik bilginin bir proteinin bir araya getirilmesine çevrilme süreci, önce 5' ila 3' (tam olarak DNA olarak) okunan mRNA'yı ve ardından 3' ila 5' olarak okunan ribonükleik asidi (tRNA) transfer etmeyi gerektirir. tRNA, ribozom üzerindeki bilgiyi bir amino asit zincirine veya polipeptidine çeviren taksidir.
mRNA için, üç nükleotitten oluşan üçlü bir kodon ile mümkün olan 4 3 = 64 farklı nükleotit kombinasyonu vardır. 64 olası kombinasyonun tümü Tablo 1'de gösterilmiştir. Bununla birlikte, genetik kodun 64 kodonunun tümü, çeviri sırasında tek bir amino asidi belirtmez. Bunun nedeni, insanlarda translasyonda sadece 20 amino asidin (selenosistein hariç) yer almasıdır. Bu nedenle, bir amino asit, birden fazla mRNA kodon üçlüsü tarafından kodlanabilir. Arginin ve lösin 6 üçlü, izolösin 3, metiyonin ve triptofan 1 ve diğer tüm amino asitler 4 veya 2 kodon ile kodlanır. Fazla kodonlar tipik olarak 3. bazda farklıdır. Tablo 2, ters kodon atamasını gösterir, yani hangi kodon, çeviride yer alan 20 standart amino asitten hangisini belirtir.
Tablo 1. Genetik kod: mRNA kodonu -> amino asit
|1 inci |
Temel
|2. |
Temel
|3 üncü |
Temel
|sen||C||A||G|
|sen||fenilalanin||serin||tirozin||sistein||sen|
|fenilalanin||serin||tirozin||sistein||C|
|lösin||serin||Durmak||Durmak||A|
|lösin||serin||Durmak||triptofan||G|
|C||lösin||prolin||histidin||arginin||sen|
|lösin||prolin||histidin||arginin||C|
|lösin||prolin||glutamin||arginin||A|
|lösin||prolin||glutamin||arginin||G|
|A||izolösin||treonin||asparajin||serin||sen|
|izolösin||treonin||asparajin||serin||C|
|izolösin||treonin||Lizin||arginin||A|
|Metionin (Başlangıç) 1||treonin||Lizin||arginin||G|
|G||valin||alanin||aspartat||glisin||sen|
|valin||alanin||aspartat||glisin||C|
|valin||alanin||glutamat||glisin||A|
|valin||alanin||glutamat||glisin||G|
Tablo 2. Ters kodon tablosu: amino asit -> mRNA kodonu
|Amino asit||mRNA kodonları||Amino asit||mRNA kodonları|
|Ala/A||GCU, GCC, GCA, GCG||Leu/L||UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG|
|Bağımsız Değişken/R||CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG||Lys/K||AAA, AAG|
|As/N||AAU, AAC||Met/E||Ağustos|
|Asp/D||GAÜ, GAC||Ph/F||UUU, UUC|
|Cys/C||UGU, UGC||Profesyonel/P||CCU, CCC, CCA, CCG|
|Gln/Q||CAA, CAG||Ser/S||UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC|
|Zamk||GAA, GAG||Thr/T||ACU, ACC, ACA, ACG|
|Giy/G||GGU, GGC, GGA, GGG||Trp/W||UGG|
|Onun / H||CAU, CAC||Lastik/Y||UAU, UAC|
|Ile/I||AUU, AU, AUA||Val/V||GUU, GUC, GUA, GUG|
|BAŞLAT||Ağustos||DUR||UAG, UGA, UAA|
mRNA okuma yönü 5' ila 3' arasındadır. tRNA (3' ila 5' okuma) mRNA'daki kodonları tamamlayan antikodonlara sahiptir ve 3' terminallerinde amino asitlerle kovalent olarak "yüklenebilir". Crick'e göre mRNA kodonu ile tRNA antikodonu arasındaki baz çiftlerinin bağlanması sadece 1. ve 2. bazda gerçekleşir. 3. bazdaki (yani tRNA antikodonunun 5' ucundaki) bağlanma daha zayıftır ve farklı çiftlerle sonuçlanabilir. Kodon ve antikodon arasındaki bağlanmanın gerçekleşmesi için bazların ribozomdaki konumlarından sallanarak çıkması gerekir. Bu nedenle, baz çiftlerine bazen yalpalama çiftleri denir.
Tablo 3, 1., 2. ve 3. tabandaki olası yalpalama çiftlerini göstermektedir. 1. ve 2. bazdaki olası çift kombinasyonları aynıdır. 3. bazda (yani mRNA'nın 3' ucunda ve tRNA'nın 5' ucunda) olası çift kombinasyonları daha az belirgindir, bu da mRNA'da fazlalığa yol açar. Deaminasyon (NH amino grubunun çıkarılması)2) adenozin (adenin ile karıştırılmamalıdır), mRNA üzerinde U, C veya A ile (ancak G ile değil) standart olmayan yalpalama çiftleri oluşturan tRNA üzerinde nükleotid inosin (I) üretir. İnosin, tRNA'nın 3. bazında meydana gelebilir.
Tablo 3. Baz çiftleri: mRNA kodonu -> tRNA antikodonu
Tablo 3 şu şekilde okunur: 1. ve 2. baz çiftleri için yalpalama çiftleri, tRNA üzerindeki U'nun her zaman mRNA üzerindeki A'dan ortaya çıkması, tRNA üzerindeki A'nın her zaman mRNA üzerindeki U'dan çıkması vb. şeklinde benzersizlik sağlar. 3. baz çifti genetik kod, tRNA üzerindeki U'nun mRNA üzerindeki A veya G'den çıkabileceği, tRNA üzerindeki G'nin mRNA üzerindeki U veya C'den ortaya çıkabileceği ve tRNA üzerindeki I'in U, C veya A'dan çıkabileceği şekilde fazlalıktır. mRNA. Yalnızca tRNA'da 3. sıradaki A ve C, mRNA'da 3. sırada yer alan U ve G'ye açık bir şekilde atanır.
Bu kombinasyon yapısı nedeniyle bir tRNA, eşanlamlı veya fazla mRNA kodonlarının 3. bazda (yani tRNA'nın 5' ucunda ve mRNA'nın 3' ucunda) farklılık gösterdiği farklı mRNA kodonlarına bağlanabilir. Bu mantıkla, tüm amino asitleri kodlamak için gerekli olan minimum tRNA antikodon sayısı 31'e düşer (2 STOP kodonu AUU ve ACU hariç, bkz. Tablo 5). Bu, herhangi bir tRNA antikodonunun bir veya daha fazla farklı mRNA kodonu tarafından kodlanabileceği anlamına gelir (Tablo 4). Bununla birlikte, 64 mRNA kodonunun tamamının translasyonu için mümkün olan 31'den fazla tRNA antikodonu vardır. Örneğin, serin, 3. pozisyonda (UCU, UCC, UCA, UCG) dört kat dejenere bir bölgeye sahiptir; bu, AGI (UCU, UCC ve UCA için) ve tRNA üzerindeki AGC (UCG için) tarafından değil, aynı zamanda AGG ve AGG tarafından da çevrilebilir. AGÜ. Bu da herhangi bir mRNA kodonunun bir veya daha fazla tRNA antikodonu tarafından çevrilebileceği anlamına gelir (bkz. Tablo 5).
Aynı amino asidi kodlayan farklı yalpalama çiftlerinin ortaya çıkmasının nedeni, protein sentezinde hız ve güvenlik arasındaki bir uzlaşmadan kaynaklanıyor olabilir. mRNA kodonlarının fazlalığı, 3. pozisyondaki ve aynı zamanda diğer pozisyonlardaki mutasyonlar veya varyasyonların neden olduğu transkripsiyon hatalarını önlemek için mevcuttur. Örneğin, lösin kodonlarının (UCA, UCC, CCU, CCC, CCA, CCG) birinci konumu iki yönlü dejenere bir bölgedir, ikinci konum ise belirsizdir (gereksiz değildir). Başka bir örnek, UCA, UCG, UCC, UCU, AGU, AGC mRNA kodonlarına sahip serindir. Elbette, serin de birinci konumda iki kat dejeneredir ve üçüncü konumda dört kat dejeneredir, ancak ek olarak ikinci konumda iki kat dejeneredir. Tablo 4, translasyonda yer alan 20 standart amino asit için ökaryotlarda olası herhangi bir tRNA antikodonuna mRNA kodonlarının atanmasını gösterir. Bu ters kodon atamasıdır.
Tablo 4. Ters amino asit kodlaması: amino asit -> tRNA antikodonu -> mRNA kodonu
Bir amino asitten belirli bir DNA kodonunu tahmin etmek mümkün olmasa da, DNA kodonlarının kodu açık bir şekilde amino asitlere dönüştürülebilir. Bunun nedeni, sadece 20 amino asidi belirleyen 61 farklı DNA (ve mRNA) kodonunun olmasıdır. Zincir sonlandırma için 3 ek kodon olduğuna dikkat edin, yani 64 DNA (ve dolayısıyla 64 farklı mRNA) kodonu vardır, ancak bunlardan sadece 61'i amino asitleri belirtir.
Tablo 5, DNA üzerinden mRNA ve tRNA'dan amino aside başlayarak 64 DNA kodonunun tamamının translasyonu için genetik kodu göstermektedir. Son sütunda, tablo, tüm DNA kodonlarını amino asitlere çevirmek için minimum düzeyde gerekli olan farklı tRNA antikodonlarını gösterir ve son satırdaki sayıyı toplar. Tüm DNA kodonlarını çevirecek minimum tRNA antikodon sayısının 31 (artı 2 STOP kodonu) olduğunu ortaya koymaktadır. Amino asit transkripsiyonunda ortaya çıkabilecek maksimum tRNA antikodon sayısı 70'tir (artı 3 STOP kodonu).
Tablo 5. Genetik kod: DNA -> mRNA kodonu -> tRNA antikodonu -> amino asit
Not:
1 AUG kodonu hem metionini kodlar hem de bir başlatma bölgesi olarak hizmet eder: bir mRNA'nın kodlama bölgesindeki ilk AUG, proteine translasyonun başladığı yerdir.
Kodon Mutasyonlarını Durdurun
Durdurma kodonu mutasyonları, özellikle genomun uzunluğunu ve binlerce farklı nükleotid üçlüsünü düşündüğümüzde kolaylıkla meydana gelebilir. Hem transkripsiyon hem de translasyon süreçleri, anatomik ve fizyolojik değişikliklere yol açabilecek veya yol açmayabilecek çok çeşitli potansiyel hatalara karşı hassastır. Zaten hastalığa yatkın olan aile üyelerinde KRT-9 genine yanlış nükleotidin eklenmesinin, epidermolitik palmoplantar keratoderma olarak bilinen bir cilt hastalığının gelişimine katkıda bulunduğu bulunmuştur.
Hangi tür mutasyon bir durdurma kodonu oluşturur? Radyasyon, kimyasallar, kirlilik, enfeksiyon ve yaşlanma süreci, DNA'nın hasar görebileceği yollardan sadece birkaçıdır. Bu hasarı onarma girişimleri yanlışlıkla yanlış nükleotidi sokabilir. Bu, normalde bir amino asit için kodlanmış olan bir üçlüyü bir durdurma kodonuna değiştirebilir. Bu olduğunda, sonuç saçma sapan bir mutasyondur. Anlamsız bir mutasyon, spesifik olarak amino asit üreten üçlüyü bir durdurma kodonuna değiştirir ve ribozomda protein sentezinin erken sonlanmasına yol açar.
DNA'dan mRNA'ya transkripsiyonu sırasında her türlü mutasyon meydana gelirken, mRNA sadece yazılanları anlamaya ihtiyaç duymadan kopyalar. mRNA'nın bir ribozom ile temas halinde olmadığı süre boyunca, çoklu mutasyonlar bile bir etkiye neden olmaz. Etkiler yalnızca değiştirilen kod hatalı bir proteine çevrildiğinde görülür. Bu nedenle çoğu mutasyon, düzenlenmiş kodun farklı bir amino asit üretebileceği veya üretemeyeceği çeviri sürecinin bir parçası olarak etiketlenir. Çoğu amino asidin altı farklı nükleotid üçlüsüne kadar eşleşmesi gerçeği, bir mutasyon varlığında bile aynı proteinin üretilme şansı olduğu anlamına gelir. Genetik mutasyonları genellikle hastalıklarla ilişkilendiririz, ancak başarılı evrimden de sorumludurlar. Genetik mutasyonlar, organizmaların çevrelerine uyum sağlamasına yardımcı olur.
Genetik mutasyonun çeşitli biçimleri vardır. Silme mutasyonları genomun belirli kısımlarını kopyalamaz ve bu nedenle nükleotidlerin sırasını değiştirir. Tek bir baz veya birden fazla baz tamamen gözden kaçabilir. Yerleştirme mutasyonları, bir veya daha fazla nükleotid ekler ve ayrıca genetik kodun sırasını değiştirir. Yer değiştirme mutasyonları (sessiz, hatalı ve anlamsız), tek bir nükleotidi (birden çok nükleotit değil) farklı bir bazla değiştirir ve bu, bir polipeptit zincirinde farklı bir amino asidi ikame edebilir veya etmeyebilir. Bir mutasyon olsa bile aynı protein üretilirse buna sessiz mutasyon denir. Bazı durumlarda, DNA'nın bütün bir bölümü iki iplik arasında değiş tokuş edebilir - buna translokasyon denir.
Polipeptit zincirine işlevini değiştirebilecek veya değiştirmeyebilecek farklı bir amino asit eklenirse, bunun nedeni bir yanlış anlamlı mutasyondur. Yer değiştirmenin, bir amino asitle eşleşen bir nükleotid üçlüsünün kodunu değiştirerek bir durdurma kodonu oluşturduğu durumda, buna anlamsız mutasyon denir. Aşağıdaki resimde üç tip mutasyon gösterilmektedir: A saçma sapan mutasyon, B ekleme mutasyonu ve C ve D delesyon mutasyonlarını gösteriyor.