کد ژنتیک (1)

کد ژنتیک با استثناهایی محدود، جهان شمول می باشد.

در مطلب قبل دانستید که تمام جانداران شناخته شده بیوشیمی مشترکی دارند که بر پایه کربن است، تقریبا تمام آنها از یک نوع سیستم ژنتیکی مشترک (از نظر نوع ماده ژنتیک، جریان اطلاعات ژنتیکی، کد ژنتیک و ...) استفاده می کنند. حال در اینجا کد ژنتیک را بررسی می کنیم.

می دانید که تغییرات ژنتیکی را می‌توان از تغییرات محیطی جدا نمود. صفات موجودات زنده که کلا فنوتیپ آن را تشکیل می‌دهند، تابعی از ترکیب ژنتیکی آنها (ژنوتیپ) و عوامل محیطی است که این موجود در آن زندگی می‌کند. 

رمز ژنتیکی (Genetic Code)

در بین RNA های مختلف فقط RNA پیک حاوی رمز ژنتیکی برای سنتز پروتئین ها می‌باشد. بازهای سازنده RNA پیک فقط 4 نوع هستند در حالی که پروتئین ها از 20 نوع اسید آمینه ساخته شده‌اند. بنابراین باید بین بازهای موجود در مولکول RNA پیک و اسیدهای آمینه رابطه‌ای وجود داشته باشد تا بتوان رمز 4 حرفی RNA پیک را به رمز 200 حرفی پروتئین ها ترجمه کرد. اگر یک نوکلئوتید نماینده یک اسید آمینه فرض شود در این صورت فقط رمز ترجمه چهار اسید آمینه بدست می‌آید.

اگر دو نوکلئوتید برای یک اسید آمینه در نظر گرفته شود در این صورت رمز ترجمه 16 اسید آمینه بدست می آید که البته با مقایسه 20 اسید آمینه کافی نیست. اگر 3 نوکلئوتید را رمز ترجمه یک اسید آمینه فرض کنیم در این صورت 64 رمز برای 20 اسیدآمینه بدست می آید. رمز سه نوکلئوتیدی ، رمز بازهای سه گانه (Triplet) نامیده می شود. RNA حامل ، واسط بین اسیدهای آمینه و بازهای سه گانه RNA پیک در پروتئین سازی است. 

یک mRNA در رمزهای سه نوکلئوتیدی (سه تایی) به نام کدون خوانده می شود. برای هر کدون دست کم یک tRNA وجود دارد. تعداد tRNA ها معمولا بیشتر از تعداد کدون ها و بیشتر از تعداد آمینواسیدهایی است که رمز می شوند. در حالی که بیست آمینو اسید طبیعی وجود دارد، 61 کدون رمز کننده و 3 کدون پایان و در برخی جانداران تا حدود 270 tRNA موجود است.

تقریبا در تمام جانداران از یک کد ژنتیک مشترک استفاده می شود. (شکل 1) بنابراین کد زنتیک جهان شمول است، به طوری که می توان mRNA یک جاندار را در جانداری دیگر به توالی پلی پپتیدی یکسانی ترجمه کرد. این اشتراک نشان می دهد که کد ژنتیک در مرحله ای بسیار ابتدایی در تکامل منجمد شده است و هنوز استفاده می شود. تا پیش از آن احتمالا از نسخه های ساده تر و محدودتری استفاده می شده است. 

شکل1: کد ژنتیک جهان شمول (کدون های سه تایی معنی دارند. 61 کدون نماینده آمینو اسید و سه کدون عامل پایان ترجمه اند. در این جدول نشانه های تک حرفی و سه حرفی آمینو اسیدها نوشته شده است. (روی تصویر کلیک کنید.)

ویژگی کد ژنتیک 

با وجود جهان شمول بودن، استثناهایی وجود دارد که در آنها معنای کدون ها با شکل 1 مطابقت ندارد. مثلا با این که UGA در کد جهان شمول کدون پایان است، در برخی پروکاریوت ها و نیز در میتوکندری برخی یوکاریوت ها UGA کدون تریپتوفان است. در یوکاریوت ها استثناها بیشتر در ژنوم میتوکندریایی و به ندرت در ژنوم هسته ای دیده می شوند و نیز غالبا تغییر معنا به از کدون های پایان هستند. در مجموع، وجود استثناها نشان می دهد که انجماد کد ژنتیک کامل نبوده است. 

انواع کدون های یک آمینو اسید غالبا شبیه به هم هستند و تنها در نوکلئوتید سوم تفاوت دارند. همچنین آمینو اسیدهای مشابه معمولا کدون های مشابهی نیز دارند. 

به طور کلی آمینو اسیدهایی که تعداد کدون بیشتری دارند، در پروتئین ها فراوان ترند. درست است که این رابطه منطقی به نظر می رسد، اما صرفا کلی می باشد و همیشه صدق نمی کند. ادامه دارد ...

منبع: http://daneshnameh.roshd.ir

مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان