CODUL GENETIC

Introducere

Informaţia genetica este inmagazinata în acizii nucleici, acestia fiind responsabili şi de transmiterea ei în succesiunea de generaţii. De altfel, este stabilit faptul că informaţia ereditară, a unui individ, poate circula pe două canale : unul în cadrul individului, în procesul fenotipizării informaţiei deţinute de genotip şi unul în cadrul sistemelor succedente (populaţie, specie, biocenoză), de la un individ la altul. În primul caz este vorba despre procesele de transcripţie şi translaţie, în cel de al doilea caz este vorba despre procesul reproduceri.

Dupa cum am mentionat, informatia genetica stocata in acizii nucleici constituie un mesaj.

Mesajul, intr-un context general, reprezinta o succesiune de simboluri (litere, cuvinte, cifre, puncte, sunete) , mai multe simboluri formand un alfabet. Combinatia de simboluri prin care se poate defini un eveniment, dintr-o diversitate de evenimente, poarta numele de cuvant de cod. Simbolurile alfabetului regasite in cuvintele de cod, alcatuiesc codul unui tip de informatie.Altfel spus, codul reprezinta sistemul informational prin care este posibila redarea elementelor unuei anumite diversitati.

Codul genetic In natura exista 20 de aminoacizi ce intra in sinteza proteica, iar informatia necesara acestei sinteze este stocata în macromoleculele de ADN al caror limbaj este codat sub forma a 4 baze azotate(adenina-A, guanina-G, citozina-C si timina-T). Acestea sunt responsabile pentru determinarea ordinea în care cei 20 de aminoacizi se vor grupa într-o catenă proteica. Informatia genetica codificata trebuie tradusa pentru constituirea celor 20 de aminoacizi, responsabil cu această translatie fiind codul genetic.

Pentru a restrange cele spuse, CODUL GENETIC este un set de reguli prin care informațiile codificate in cadrul materialului genetic ( ADN sau secvente de ARNm) este tradus în secvente de aminoacizi(proteine) de catre celulele vii .

Descoperirea Eforturi serioase de a intelege modul in care proteine sunt codificate a început după ce structura ADN-ului a fost descoperit de către James Watson și Francis Crick . George Gamow a postulat faptul că un cod de trei litere trebuie să fie folosite pentru a codifica cele 20 de aminoacizi

Experimentul "Crick, Brenner, Barnett, Watts-Tobin" (1961) a fost primul experiment care a demonstrat faptul ca un codon este alcatuit din 3 baze ale AND-ului.

Nirenberg si Philip Leder au dus cercetarile si mai departe si au decodificat codonii.

Structura codului genetic Există 4 baze azotate, iar acestea combinate câte 3, deoarece 3 nucleotide alcătuiesc un codon, formează în total cei 64 de codoni ai codului genetic( 4 la puterea a treia combinații de baze azotate).

Din cei 64 de codoni ai codului genetic, 61 codifică aminoacizi și se numesc codoni sens, iar ceilalți 3 nu sunt implicați în codificarea aminoacizilor, fiind numiți codoni nonsens (au rol în citirea mesajului genetic purtat de ARNm).

CODONII NONSEN = CODONII STOP

- Notatie : UAA , UGA , UAG

- Rol: marchează locul unde se sfarseste decodificarea si determină sfârșitul sintezei proteice.

CODONII SENS sunt in numar de 61 si semnifica 20 de aminoacizi.

CODONII START: -Notatie : AUG ( codifica metionina) , GUG ( codifica valina)

-Rol : dau startul sintezei proteice, fiind numiți si codoni de inițiere.

Dictionarul codului, codonii sinonimi, cadrul de citire Dicționarul codului genetic = totalitatea codonilor care determină aminoacizii standard, împreună cu codonii start și stop, sau codonii de punctuație.

Codonii sinonimi = codonii care codifica acelasi aminoacid. Ei difera doar prin al treilea nucleotid. Fiecare aminoacid, cu exceptia triptofanului si metioninei este codificat de cel puțin 3 codoni diferiti sau codoni sinonimi. Trei aminoacizi, arginina, leucina și serina sunt codificati de 6 codoni.

Cadrul de citire = secvența de ADN alcatuita dintr-o succesiune de codoni, fiind marcat de codonul start sau AUG și se află la inceputul moleculei de ARNm care poarta informatia genetica din ADN.

LISTA AMINOACIZILOR:Nr. crt. COD Codoni Denumire Grupa

1 lit 3 litere1 A Ala GCT,GCC,GCA,

GCGalanina Alifatici

2 C Cys TGT,TGC cisteina Sulfurici3 D Asp GAT,GAC acid aspartic Acizi4 E Glu GAA,GAG acid glutamic Acizi5 F Phe TTT,TTC fenilalanina Aromatici6 G Gly GGT,GGT,GGT,

GGGglicina Alifatici

7 H His CAT,CAC histidina Heterociclici

8 I Ile AAT,ATC,ATA izoleucina Alifatici9 K Lys AAA,AAG lizina Bazici

10 L Leu TTG,TTA,CTT,CTC,CTA,CTG

leucina Alifatici

11 M Met ATG metionina Sulfurici12 N Asn AAT,AAC asparagina 13 P Pro CCT,CCC,CCA,C

CGprolina Iminoacizi

14 Q Gln CAA,CAG glutamina 15 R Arg CGT,CGC,CGA,

CGG,AGA,AGGarginina Bazici

16 S Ser TCT,TCC,TCA,TCG,AGT,AGC

serina Hidroxilici

17 T Thr ACT,ACC,ACA,ACG

treonina Hidroxilici

18 V Val GTT,GTC,GTA,GTG

valina Alifatici

19 W Try UGG trioftanul Heterociclici20 Y Tyr TAT,TAC tirozina

CARACTERISTICILE CODULUI GENETICA. ESTE NESUPRAPUS: doi codoni succesivi nu au nucleotide comune.

De exemplu, secvența de nucleotide 5’- ATG-ACA-GGA-TTA- 3’ o citim în direcția 5’-3’ succesiv, în grupuri de câte 3 baze azotate.

B. SE CITESTE FARA VIRGULE: întrucât nu există semne de punctuație sau întreruperi reprezentate de nucleotide fără sens între doi codoni succesivi, citirea informației se face continuu și cursiv fără opriri.

De exemplu, un cod normal ar putea fi reprezentat așa: 5’-ATG-ACA-GGA-TTA-3’, iar un cod cu virgule ar arăta așa: 5’-ATG-G-ACA-T-T-GGA-C-TTA-3’ existând opriri reprezentate de nucleotide ce barează citirea continuă a informației .

C. ESTE DEGENERAT : Există mai mulți codoni decât aminoacizi, iar același aminoacid poate fi codificat de mai mulți codoni.

De exemplu, serina poate fi codificată de 6 codoni sinonimi care diferă între ei printr-o singură nucleotidă. Codonii sinonimi mai sunt numiți și codoni codegenerați.

Degenerarea este un mecanism de combatere a erorilor de sinteză proteică, in termeni informationali fiind un fenomen de redundanta(=excesul de informatie intr-un sistem pentru a asigura transmiterea fara erori a informatiei in conditii perturbatoare).

D. ESTE UNIVERSAL : Indiferent denatura sau de gradul de evolutie al organismului pe care il analizăm, aceeaşi tripletă de baze azotate codifică acelaşi aminoacid. Prin urmare, codul genetic are o origine foarte veche, la începutulexistentei primelor organisme.Diferită însă este

succesiunea codonilor în structura acizilor nucleici ai fiecărei specii, succesiune care conferă unicitatea speciei respective .

E. NU ESTE AMBIGUU: un codon din ARN-m poate specifica numai pozitia unui singur aminoacid in lantul polipeptidic. Exista semnalate si câteva cazuri de ambiguitate.

De exemplu, codonul UUG daca se gaseste la inceputul moleculei de ARN-m codifica metionina (sub forma formilata), iar daca se gaseste la mijlocul moleculei de ARN-m codifica leucina,(Nirenberg si Matthaei - 1963).Totusi concluzia este ca in conditii normale, un codon specifica intotdeauna pozizia aceluiasi aminoacid, iar codul genetic este extrem de rar ambiguu.

MODIFICAREA CODULUI GENETIC ( PRIN MUTATII): Factorii externi de mediu, actioneaza asupra unor secvente de codoni din alcatuirea unei gene realizandu-se astfel substitutia, adaugarea sau eliminarea unei baze. Prin schimbari ale secventei de nucleotide din cadrul genelor, se obtine o mare cantitate de informatie genetica. Astfel Wright (1966), arata ca in conditiile unei gene medii, formata din 1.000 de nucleotide, posibilitatile de schimbare a nucleotidelor sunt de 4 la puterea 1000 sau de 10 la puterea 602. In aceste conditii posibilitatile de a induce informatie genetica sunt imense, ceea ce explica variabilitatea de mare.

CONCLUZII:

Succesiunea de codoni care formează codul genetic este esentiala deoarece prin aranjarea specifică a bazelor azotate și dispunerea ordonată a lor de-a lungul catenei de ARN mesager se face posibila sinteza proteică și deci existența vietii, sinteza proteinelor fiind procesul ce sta la baza constituirii unei noi structuri vii.