WAT IS EEN CODON? (GENETICA) - BIOLOGIE - 2026

Een codon is elk van de 64 mogelijke combinaties van drie nucleotiden, gebaseerd op de vier waaruit nucleïnezuren bestaan. Dat wil zeggen, uit combinaties van de vier nucleotiden worden blokken van drie "letters" of tripletten gebouwd.

Dit zijn de deoxyribonucleotiden met de stikstofbasen adenine, guanine, thymine en cytosine in DNA. In RNA zijn het ribonucleotiden met de stikstofbasen adenine, guanine, uracil en cytosine.

Het codonconcept is alleen van toepassing op genen die coderen voor eiwitten. Het DNA-gecodeerde bericht wordt in blokken van drie letters gelezen zodra de informatie van uw boodschapper is verwerkt. Het codon is, kort gezegd, de basis coderende eenheid voor de genen die worden vertaald.

Codons en aminozuren

Als we voor elke positie in drieletterwoorden vier mogelijkheden hebben, geeft het product 4 X 4 X 4 ons 64 mogelijke combinaties. Elk van deze codons komt overeen met een bepaald aminozuur, behalve drie die functioneren als codons aan het einde van de lezing.

De omzetting van een bericht gecodeerd met stikstofhoudende basen in een nucleïnezuur naar een bericht met aminozuren in een peptide wordt translatie genoemd. Het molecuul dat de boodschap van DNA naar de vertaalplaats mobiliseert, wordt boodschapper-RNA genoemd.

Een triplet van een boodschapper-RNA is een codon waarvan de translatie in ribosomen zal plaatsvinden. De kleine adaptermoleculen die de taal van nucleotiden veranderen in aminozuren in ribosomen zijn transfer-RNA's.

Bericht, boodschappers en vertaling

Een eiwitcoderend bericht bestaat uit een lineaire reeks nucleotiden die een veelvoud van drie is. De boodschap wordt gedragen door een RNA dat we een boodschapper (mRNA) noemen.

In cellulaire organismen ontstaan ​​alle mRNA's door transcriptie van het gecodeerde gen in hun respectievelijke DNA. Dat wil zeggen, de genen die coderen voor eiwitten zijn geschreven op DNA in de taal van DNA.

Dit betekent echter niet dat deze regel van drie strikt wordt nageleefd in het DNA. Het bericht is getranscribeerd uit DNA en is nu in RNA-taal geschreven.

Het mRNA bestaat uit een molecuul met de genboodschap, aan beide kanten geflankeerd door niet-coderende gebieden. Bepaalde post-transcriptionele wijzigingen, zoals splitsing, maken het mogelijk om een ​​bericht te genereren dat voldoet aan de regel van drie. Als deze regel van drie niet leek te zijn vervuld in het DNA, herstelt splitsing dit.

Het mRNA wordt getransporteerd naar de plaats waar ribosomen zich bevinden, en hier stuurt de boodschapper de vertaling van de boodschap in eiwittaal.

In het eenvoudigste geval heeft het eiwit (of peptide) een aantal aminozuren dat gelijk is aan een derde van de letters van het bericht zonder drie. Dat wil zeggen, gelijk aan het aantal boodschappercodons min één van beëindiging.

Genetische boodschap

Een genetische boodschap van een gen dat codeert voor eiwitten begint over het algemeen met een codon dat wordt vertaald als het aminozuur methionine (codon AUG, in RNA).

Een karakteristiek aantal codons gaat dan verder met een specifieke lineaire lengte en sequentie, en eindigt bij een stopcodon. Het stopcodon kan een van de opaal (UGA), amber (UAG) of oker (UAA) codons zijn.

Deze hebben geen equivalent in de taal van aminozuren, en daarom ook geen corresponderend transfer-RNA. In sommige organismen maakt het codon UGA echter de opname van het gemodificeerde aminozuur selenocysteïne mogelijk. In andere gevallen maakt het codon UAG de opname van het aminozuur pyrrolysine mogelijk.

Messenger RNA complexen met ribosomen, en de initiatie van translatie maakt de opname van een eerste methionine mogelijk. Als het proces succesvol is, zal het eiwit verlengen (verlengen) aangezien elk tRNA het overeenkomstige aminozuur doneert, geleid door de boodschapper.

Bij het bereiken van het stopcodon wordt de opname van aminozuren gestopt, is de translatie voltooid en wordt het gesynthetiseerde peptide vrijgegeven.

Codons en anticodons

Hoewel het een vereenvoudiging is van een veel complexer proces, ondersteunt de codon-anticodon-interactie de hypothese van translatie door complementariteit.

Volgens dit zal voor elk codon in een boodschapper de interactie met een bepaald tRNA worden bepaald door de complementariteit met de bases van het anticodon.

Het anticodon is de sequentie van drie nucleotiden (triplet) die aanwezig zijn in de cirkelvormige basis van een typisch tRNA. Elk specifiek tRNA kan worden geladen met een bepaald aminozuur, dat altijd hetzelfde zal zijn.

Op deze manier, wanneer een anticodon wordt herkend, vertelt de boodschapper het ribosoom dat het het aminozuur moet accepteren dat het tRNA draagt ​​waarvoor het complementair is in dat fragment.

TRNA fungeert dus als een adapter waarmee de vertaling die door het ribosoom wordt uitgevoerd, kan worden geverifieerd. Deze adapter, in stappen van het codon lezen van drie letters, maakt de lineaire opname van aminozuren mogelijk die uiteindelijk het vertaalde bericht vormen.

De degeneratie van de genetische code

De correspondentie codon: aminozuur staat in de biologie bekend als de genetische code. Deze code omvat ook de drie vertaalstopcodons.

Er zijn 20 essentiële aminozuren; maar er zijn op hun beurt 64 codons beschikbaar voor hun conversie. Als we de drie stopcodons verwijderen, hebben we er nog 61 over om voor de aminozuren te coderen.

Methionine wordt alleen gecodeerd door het AUG-codon dat het startcodon is, maar ook door dit specifieke aminozuur in elk ander deel van de boodschap (gen).

Dit leidt ons tot 19 aminozuren die worden gecodeerd door de resterende 60 codons. Veel aminozuren worden gecodeerd door een enkel codon. Er zijn echter andere aminozuren die worden gecodeerd door meer dan één codon. Dit gebrek aan relatie tussen codon en aminozuur noemen we de degeneratie van de genetische code.

Organellen

Ten slotte is de genetische code gedeeltelijk universeel. In eukaryoten zijn er andere organellen (evolutionair afgeleid van bacteriën) waar een andere vertaling wordt geverifieerd dan die in het cytoplasma.

Deze organellen met hun eigen genoom (en vertaling) zijn chloroplasten en mitochondriën. De genetische codes van chloroplasten, mitochondriën, eukaryote kernen en bacteriële nucleoïden zijn niet precies identiek.

Binnen elke groep is het echter universeel. Een plantengen dat bijvoorbeeld wordt gekloond en getranslateerd in een dierlijke cel, zal aanleiding geven tot een peptide met dezelfde lineaire aminozuursequentie die het zou hebben gehad als het in de plant van oorsprong was vertaald.

Referenties

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 ^e editie). WW Norton & Company, New York, NY, VS.
2. Brooker, RJ (2017). Genetica: analyse en principes. McGraw-Hill Higher Education, New York, NY, VS.
3. Goodenough, UW (1984) Genetics. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, VS.
4. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). An Introduction to Genetic Analysis (11 ^th ed.). New York: WH Freeman, New York, NY, VS.
5. Koonin, EV, Novozhilov, AS (2017) Oorsprong en evolutie van de universele genetische code. Jaaroverzicht van genetica, 7; 51: 45-62.
6. Manickam, N., Joshi, K., Bhatt, MJ, Farabaugh, PJ (2016) Effecten van tRNA-modificatie op de translationele nauwkeurigheid zijn afhankelijk van de intrinsieke codon-anticodonsterkte. Nucleic Acids Research, 44: 1871-81.