Генетски код

Генетскиот код или генетско упатство — група правила со кои информацијата закодирана во генетскиот материјал (ДНК или иРНК-низи) се транслира во белковинии (низи од аминокиселини) од страна на живите клетки. Тој е универзален, присутен е во клетките на сите видови живи организми, па дури и кај вирусите.
Кодот одредува како низите од три (тројки) нуклеотиди, означени како кодони, специфицираат која аминокиселина ќе биде додадена следна за време на синтезата на белковини, со други зборови кодонот го одредува нивниот редослед. Со одредени исклучоци, тринуклеотиден кодон во низа од нуклеинска киселина специфицира една аминокиселина. Поради тоа што повеќето гени се закодирани со точно истиот код (види ја табелата на кодони на РНК), овој особен код често се нарекува каноничен или стандарден генетскки код, или едноставно генетски код, иако, всушност, еволуирале некои варијантни кодови. На пример, синтезата на белковини во човечките митохондрии е во врска со генетски код кој се разликува од стандардниот.
Не сета генетскка информација е зачувана во генетскиот код. ДНК на сите организми содржи регулаторни низи, меѓугенски сегменти, хромозомски структурни области и друга некодирачка ДНК која може значително да придонесе за особините на фенотипот. Овие елементи дејствуваат под раководството на група правила кои се разликуваат од парадигмата кодон-до-аминокиселина која го опишува дејството на генетскиот код.
1 Важни одлики
1.1 Рамка за читање на низи
Кодонот се дефинира од првичниот нуклеотид со кој започнала транслацијата. На пример, ланецот GGGAAACCC, доколку се чита од првата позиција, ги содржи кодоните GGG, AAA и CCC; а ако се чита од втората позиција, тогаш ги содржи кодоните GGA и AAC; но доколку се чита почнувајќи од третата позиција - GAA и ACC. Според ова, секоја низа може да се чита во три читачки рамки, од кои секоја ќе даде различна аминокиселинска низа (во дадениот пример: Gly-Lys-Pro, Gly-Asn, или Glu-Thr, соодветно). Кај двојнонишковата ДНК постојат шест можни читачки рамки, три во насока напред на едната нишка и три обратно на спротивната нишка. Рамката со која една белковинска низа се транслира се дефинира од почетен кодон, и тоа најчесто првиот AUG кодон во иРНК-низата.
1.2 Старт и стоп кодони
Транслацијата започнува со кодон кој иницира создавање на ланец (старт-кодон). За разлика од стоп-кодоните, самиот кодон не е доволен за да започне процесот. Блиските низи (каква што е Шајн-Далгарновата кај ''E. coli'') и факторите на иницијација се исто така потребни за почеток на транслацијата. Најчестиот старт-кодон е AUG, кој се чита како метионин, или, кај бактериите, како формилметионин. Други старт-кодони (во зависност од организмот) се "GUG" или "UUG"; овие кодони нормално ги претставуваат аминокиселините валин и леуцин, соодветно, но, како старт-кодон, тие се транслираат како метионин или формилметионин.
Трите стоп-кодони се наречени: UAG е килибар (''amber''), UGA е опал (понекогаш и умбер), а UAA е окер (''ochre''). „Килибар“ е именуван од истражувачите Ричард Епштајн и Чарлс Штајнберг според нивниот пријател Харис Бернштајн, чие презиме значи „килибар“ на германски. Другите два стоп-кодони се именувани според боите. Стоп-кодоните се исто така наречени „терминациски“ или „бесмислени“ кодони. Тие сигнализираат ослободување на создадениот полипептид од рибозомот, бидејќи не постои сродствена тРНК која има антикодони комплементарни на овие стоп сигнали, па така за рибозомите се врзува рилизинг-фактор.
2 Табели за кодоните
неполарна, поларна, базна, кисела, (стоп кодон)
+
, 2ра база
U, C, A, G
1ва база, U, UUU, (Phe/F) Фенилаланин, UCU, (Ser/S) Серин, UAU, (Tyr/Y) Тирозин, UGU, (Cys/C) Цистеин
UUC, (Phe/F) Фенилаланин, UCC, (Ser/S) Серин, UAC, (Tyr/Y) Тирозин, UGC, (Cys/C) Цистеин
UUA, (Leu/L) Леуцин, UCA, (Ser/S) Серин, UAA, Stop (''Ochre''), UGA, Stop (''Opal'')
UUG, (Leu/L) Леуцин, UCG, (Ser/S) Серин, UAG, Stop (''Amber''), UGG, (Trp/W) Триптофан
C, CUU, (Leu/L) Леуцин, CCU, (Pro/P) Пролин, CAU, (His/H) Хистидин, CGU, (Arg/R) Аргинин
CUC, (Leu/L) Леуцин, CCC, (Pro/P) Пролин, CAC, (His/H) Хистидин, CGC, (Arg/R) Аргинин
CUA, (Leu/L) Леуцин, CCA, (Pro/P) Пролин, CAA, (Gln/Q) Глутамин, CGA, (Arg/R) Аргинин
CUG, (Leu/L) Леуцин, CCG, (Pro/P) Пролин, CAG, (Gln/Q) Глутамин, CGG, (Arg/R) Аргинин
A, AUU, (Ile/I) Изолеуцин, ACU, (Thr/T) Треонин, AAU, (Asn/N) Аспарагин, AGU, (Ser/S) Серин
AUC, (Ile/I) Изолеуцин, ACC, (Thr/T) Треонин, AAC, (Asn/N) Аспарагин, AGC, (Ser/S) Серин
AUA, (Ile/I) Изолеуцин, ACA, (Thr/T) Треонин, AAA, (Lys/K) Лизин, AGA, (Arg/R) Arginine
AUG, (Met/M) Метионин, ACG, (Thr/T) Треонин, AAG, (Lys/K) Лизин, AGG, (Arg/R) Аргинин
G, GUU, (Val/V) Валин, GCU, (Ala/A) Аланин, GAU, (Asp/D) Аспарагинска киселина, GGU, (Gly/G) Глицин
GUC, (Val/V) Валин, GCC, (Ala/A) Аланин, GAC, (Asp/D) Аспарагинска киселина, GGC, (Gly/G) Глицин
GUA, (Val/V) Валин, GCA, (Ala/A) Аланин, GAA, (Glu/E) Глутаминска киселина, GGA, (Gly/G) Глицин
GUG, (Val/V) Валин, GCG, (Ala/A) Аланин, GAG, (Glu/E) Глутаминска киселина, GGG, (Gly/G) Глицин
+
Ala/A, GCU, GCC, GCA, GCG, Leu/L, UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
Arg/R, CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG, Lys/K, AAA, AAG
Asn/N, AAU, AAC, Met/M, AUG
Asp/D, GAU, GAC, Phe/F, UUU, UUC
Cys/C, UGU, UGC, Pro/P, CCU, CCC, CCA, CCG
Gln/Q, CAA, CAG, Ser/S, UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
Glu/E, GAA, GAG, Thr/T, ACU, ACC, ACA, ACG
Gly/G, GGU, GGC, GGA, GGG, Trp/W, UGG
His/H, CAU, CAC, Tyr/Y, UAU, UAC
Ile/I, AUU, AUC, AUA, Val/V, GUU, GUC, GUA, GUG
START, AUG, STOP, UAA, UGA, UAG