If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Курс: Биологична библиотека > Раздел 21

Урок 1: Още за ДНК и РНК

Генетичният код

Генетичният код свързва групи нуклеотиди в иРНК до аминокиселини в протеин. Започващи кодони, спиращи кодони, разчитаща рамка.

Въведение

Пишеш ли тайни съобщения на приятелите си? Ако да, може би използваш код, за да държиш съобщението тайно. Например, може би заменяш буквите на думата с числа или символи, следвайки определена поредица правила. За да може приятелят ти да разбере съобщението, ще трябва да знае кода и да приложи същата поредица правила в обратен ред, за да го декодира.
Декодирането на съобщения също е ключова стъпка в генната експресия, при която информацията от един ген бива разчетена, за да се изгради протеин. В тази статия ще разгледаме по-отблизо генетичния код, който позволява ДНК и РНК последователности да бъдат "декодирани" в аминокиселините на един протеин.

Предварителна информация: Изграждане на протеин

Гените, които предоставят инструкции за протеините, се експресират в процес от две стъпки.
  • При транскрипцията ДНК последователността на един ген бива "пренаписана" в РНК. При еукариотите РНК трябва да премине през допълнителни стъпки на обработване, за да стане информационна РНК, или иРНК.
  • При транслацията последователността на нуклеотидите в иРНК се "транслира" в последователност от аминокиселини в един полипептид (протеинова верига).
Ако това е нова концепция за теб, може да искаш да научиш повече, като гледаш видеото на Сал за транскрипцията и транслацията.

Кодони

Клетките декодират иРНК-и, като разчитат техните нуклеотиди в групи по три, наречени кодони. Ето някои характеристики на кодоните:
  • Повечето кодони специфицират аминокиселина
  • Три "стоп" кодона отбелязват края на протеина
  • Един "старт" кодон, АУГ, отбелязва началото на протеина и също кодира аминокиселината метионин
При процеса транслация се разчитат кодоните в иРНК, като се започва с кодона за начало и продължава до достигане на стоп кодон. иРНК кодоните биват разчетени от 5' към 3' и специфицират реда на аминокиселините в един протеин от N-края (метионин) към С-края.
иРНК последователността е:
5'-AУГAУЦУЦГУAA-5'
Транслацията включва разчитането на иРНК нуклеотиди в групи от три; всяка група специфицира аминокиселина (или предоставя стоп сигнал, посочващ, че транслацията е приключена).
3'-AУГ AУЦ УЦГ УAA-5'
АУГ Метионин (Старт) АУЦ Изолевцин УЦГ Серин УАА "Стоп"
Полипептидна последователност (N-край!) Метионин-Изолевцин-Серин (С-край)

Таблица на генетичния код

Пълната група връзки между кодоните и аминокиселините (или стоп сигналите) се нарича генетичен код. Генетичният код често бива обобщен в таблица.
Таблица на генетичния код. Всяка трибуквена последователност от иРНК нуклеотиди съответства на специфична аминокиселина или на стоп кодон. УГА, УАА и УАГ са стоп кодони. АУГ е кодонът за метионин и също е старт кодон.
Източник на изображението: "Генетичният код," от OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).
Забележи, че много аминокиселини са представени в таблицата от повече от един кодон. Например има шест различни начина да "запишем" левцин на езика на иРНК (виж дали можеш да намериш всички шест).
Важна характеристика на генетичния код е това, че той е универсален. Тоест, с малки изключения, почти всички видове (от бактериите до теб!) използват генетичния код, показан по-горе, за синтез на протеини.

Рамка за разчитане

За да стигнем надеждно от иРНК до протеин имаме нужда от още една концепция: тази за използването на рамка за разчитане. Рамката за разчитане определя как последователността на иРНК се разделя на кодони по време на транслация.
Това е доста абстрактна концепция, така че нека разгледаме един пример, за да я разберем по-добре. иРНК по-долу може да кодира три напълно различни протеина, в зависимост от рамката, съгласно която бива прочетена:
иРНК последователност: 5'-УЦАУГАУЦУЦГУААГА-3'
Разчетена в Рамка 1:
5'-УЦА УГА УЦУ ЦГУ ААГ А-3'
Сер-СТОП-Сер-Арг-Лиз
Разчетена в Рамка 2:
5'-У ЦАУ ГАУ ЦУЦ ГУА АГА-3'
Хис-Асп-Лев-Вал-Арг
Разчетена в Рамка 3:
5'-АЦ АУГ АУЦ УЦГ УАА ГА-3'
Мет(Старт)-Иле-Сер-СТОП
Позицията на старт кодона гарантира, че се избира Рамка 3 за транслацията на иРНК.
Как една клетка знае кой от тези протеини да направи? Началният кодон е ключовият сигнал. Понеже транслацията започва при старт кодона и продължава в последователни групи от по три, позицията на старт кодона гарантира, че иРНК ще бъде разчетена в правилната рамка (в случая по-горе, в Рамка 3).
Мутациите (промени в ДНК), които вмъкват или изтриват един или два нуклеотида, могат да променят рамката на разчитане, водейки до произвеждане на неправилен протеин "надолу по веригата" от мястото на мутацията:
Илюстрацията показва мутация, водеща до преместване на рамката на прочитане поради изтриване на две аминокиселини.
_Изображение на: "The genetic code: Figure 3," by OpenStax College, Biology, CC BY 4.0._

Как бил открит генетичният код?

Историята за това как е бил открит генетичният код е доста готина и епична. Записали сме нашата версия в изскачащия прозорец по-долу, за да не те разсейваме, ако бързаш. Но ако имаш време, определено е интересно четиво.
Винаги обичам да си представям колко готино би било да си един от хората, които са открили основния молекулярен код на живота. Въпреки че сега знаем кода, има много други биологични мистерии, които все още чакат да бъдат решени (вероятно от теб!).

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.