Le code génétique est un programme biologique. Grâce à elle, les séquences d'acides aminés des protéines sont codées à l'aide des séquences nucléotidiques correspondantes. Cet encodage est triplet. Autrement dit, un acide aminé correspond à une séquence de 3 nucléotides d'ARNm. Un tel triplet de nucléotides est appelé un codon. Le texte biologique écrit en ARNm est lu par le ribosome. Elle le fait systématiquement. Il commence par un codon d'initiation, c'est-à-dire l'initiale, puis passe à d'autres codons. Un schéma explicatif est présenté ci-dessous.
Dans le schéma, les lettres «a» désignent les résidus d'acides aminés de la protéine. Il en existe 20 types. Et il existe 64 types de codons, ce qui montre que tous les codons ne possèdent pas un acide aminé. Ces codons insignifiants remplissent une fonction spéciale. Ils sont chargés de marquer les extrémités des chaînes protéiques. Ils sont appelés codons de terminaison. D'autres codons correspondent à certains résidus d'acides aminés.
Ainsi, on peut voir que le code considéré est un triplet, sans chevauchement (la lecture se fait séquentiellement, codon par codon) et contient des codons de terminaison et d'initiation.
Comment les spécialistes ont-ils réussi à établir la correspondance de chaque résidu d'acide aminé avec des codons spécifiques et à déterminer quels codons indiquent le début et la fin de la synthèse de la chaîne protéique? Pour ce faire, il était nécessaire de lire 2 textes biologiques parallèles - le génome et l'acide aminé correspondant à un gène protéique spécifique. Puisque les cellules connaissent le code, on leur a demandé de reconnaître différentes séquences nucléotidiques.
Pour ce faire, nous avons pris des extraits cellulaires qui avaient la capacité de synthétiser des protéines en ARN, mais qui ne contenaient pas d'enzymes capables de cliver l'ARN. Ces extraits sont appelés système acellulaire.
L'extrait a été obtenu à partir de bactéries E. coli, puis de l'ARN artificiel, constitué d'un seul uracile, y a été ajouté. De cette manière, on a posé la question au système acellulaire: à quel acide aminé correspond le codon UUU? Il s'est avéré que la phénylalanine y correspond. Ainsi, le décryptage du code a été trouvé. Ensuite, la traduction correspondante a été faite pour d'autres acides aminés.
Le code génétique entièrement déchiffré est présenté ci-dessous. Dans le cercle central, les premiers nucléotides des codons sont indiqués, dans le deuxième cercle - le deuxième et dans le troisième - le troisième. A l'extérieur sont indiqués les résidus d'acides aminés correspondant aux codons.
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Image du code génétique
Les codons de terminaison sont désignés par le symbole TEP. Quels sont les symboles des codons d'initiation? Il n'y a pas de tels codons spéciaux. Dans certaines conditions, ce rôle est assumé par les codons AUG et GUG. Ils correspondent généralement à la méthionine et à la valine.
La figure montre clairement un certain modèle: à quel acide un codon spécifique correspondra est déterminé par les 2 premiers nucléotides. Le troisième nucléotide ne joue pas un rôle important. La charge principale est supportée par le doublet situé au début du codon. En d'autres termes, on peut dire que le code est quasi-doublet.
Cette caractéristique principale a été notée au tout début de son décodage. Naturellement, il est impossible de coder les 20 acides aminés avec des doublets, puisque le nombre de doublets est 16. Par conséquent, le troisième nucléotide dans le codon porte une certaine charge sémantique.
Cependant, il existe une règle universelle basée sur le fait que 4 nucléotides - adénine, cytosine, guanine et uracile dans leur structure sont combinés en 2 classes différentes. Ce sont la pyrimidine (U et C) et la purine (A et D).
Par conséquent, la règle de dégénérescence des codes est formulée comme suit: si 2 codons avec 2 premiers nucléotides identiques, et le troisième appartiennent à la même classe (purine ou pyrimidine), alors ils codent pour le même acide aminé.
La figure montre que la règle est strictement respectée. Mais il y a 2 exceptions à cela. Le codon AUA correspond à l'isoleucine et non à la méthionine. Le codon UGA signale la fin de la synthèse et, en théorie, il aurait dû répondre au tryptophane. Ce sont les surprises du code génétique. Ils doivent être pris en compte et en même temps il faut comprendre que la règle donnée est universelle.
Vyacheslav Markin