אנו מסבירים מהו הקוד הגנטי, תפקידו, הרכבו, מקורו ומאפיינים נוספים. כמו כן, איך היה הגילוי שלו.
מהו הקוד הגנטי?
הקוד הגנטי הוא הסדר הספציפי של נוקלאוטידים ברצף המרכיב את DNA. זוהי גם מערכת הכללים שממנה מתורגם הרצף האמור על ידי ה RNA ברצף חומצות אמינו, להרכיב א חֶלְבּוֹן. במילים אחרות, סינתזת חלבון תלויה בקוד זה.
כל ה יצורים חיים יש להם קוד גנטי שמארגן את ה-DNA וה-RNA שלהם. למרות ההבדלים הברורים בין השונות ממלכות של החיים, התוכן הגנטי מתברר כדומה במידה רבה, מה שמצביע על כך שכולה חַיִים כנראה היה לו מקור משותף. שינויים זעירים בקוד הגנטי יכולים להוליד מין שונה.
רצף הקוד הגנטי מורכב משילובים של שלושה נוקלאוטידים, שכל אחד מהם נקרא קודון ואחראי על סינתזה של חומצת אמינו ספציפית (פוליפפטיד).
נוקלאוטידים אלו מגיעים מארבעה סוגים שונים של בסיסים חנקניים: אדנין (A), תימין (T), גואנין (G) וציטוזין (C) ב-DNA, ואדנין (A), אורציל (U), גואנין (G), וציטוזין (C) ב-RNA.
בדרך זו נבנית שרשרת של עד 64 קודונים, ש-61 מהם מרכיבים את הקוד עצמו (כלומר, הם מסנתזים חומצות אמינו) ומסמנים 3 עמדות התחלה ועצירה ברצף.
בעקבות הסדר שמבנה גנטי זה קובע, ה תאים הגוף יכול לאסוף חומצות אמינו ולסנתז חלבונים ספציפיים, שימלאו תפקידים מסוימים בגוף.
מאפייני הקוד הגנטי
לקוד הגנטי יש סדרה של מאפיינים בסיסיים, שהם:
- אוניברסליות כפי שאמרנו בעבר, כל האורגניזמים החיים חולקים את הקוד הגנטי, מ נגיף י בַּקטֶרִיָה עד אנשים, צמחים י בעלי חיים. המשמעות היא שקודון ספציפי קשור לאותה חומצת אמינו, לא משנה באיזה אורגניזם מדובר. ידועים 22 קודים גנטיים שונים, שהם גרסאות של הקוד הגנטי הסטנדרטי בקודון אחד או שניים בלבד.
- ספֵּצִיפִיוּת הקוד הוא מאוד ספציפי, כלומר אין קודונים ליותר מחומצת אמינו אחת, ללא חפיפה, אם כי במקרים מסוימים עשויים להיות קודוני התחלה שונים, המאפשרים לסנתז חלבונים שונים מאותו קוד.
- הֶמשֵׁכִיוּת. הקוד הוא רציף ואין לו הפרעות מכל סוג שהוא, בהיותו שרשרת ארוכה של קודונים המתועתקת תמיד באותו מובן ובאותו כיוון, מקודון ההתחלה ועד קודון העצירה.
- נִווּן. לקוד הגנטי יש יתירות, אך לעולם לא אי בהירות, כלומר שני קודונים יכולים להתאים לאותה חומצת אמינו, אך לעולם לא אותו קודון לשתי חומצות אמינו שונות. לפיכך, ישנם קודונים שונים יותר ממה שנחוץ באופן מינימלי לאחסון מידע גנטי.
גילוי הקוד הגנטי
נירנברג ומטהאי גילו שכל קודון מקודד לחומצה אמינית.הקוד הגנטי התגלה בשנות ה-60, לאחר שהמדענים האנגלו-סכסים רוזלינד פרנקלין (1920-1958), פרנסיס קריק (1916-2004), ג'יימס ווטסון ומוריס וילקינס (1916-2004) גילו את מבנה DNA, מתחיל את המחקר הגנטי של סינתזת חלבון תאי.
בשנת 1955 הצליחו המדענים סברו אוצ'ואה ומריאן גרונברג-מנגו לבודד את אֶנזִים פוספוראז פולינוקלאוטיד. הם גילו שבנוכחות של כל סוג של נוקלאוטידים, חלבון זה בנה mRNA או שליח המורכב מאותו בסיס חנקן, כלומר, פוליפפטיד נוקלאוטיד בודד. זה שופך אור על המקור האפשרי של ה-DNA וגם של ה-RNA.
הרוסי-אמריקאי ג'ורג' גאמוב (1904-1968) הציע את המודל של הקוד הגנטי שנוצר על ידי שילובים של הבסיסים החנקניים המוכרים כיום. עם זאת, קריק, ברנר ומשתפי הפעולה שלהם הראו שקודונים מורכבים משלושה בסיסים חנקניים בלבד.
העדות הראשונה להתאמה בין אותו קודון לחומצת אמינו התקבלה ב-1961 הודות למרשל וורן נירנברג והיינריך מתאי.
יישום שלהם שיטות, נירנברג ופיליפ לדר הצליחו לתרגם 54 מהקודונים הנותרים. לאחר מכן, הר גובינד חוראנה השלים את תמלול הקוד. רבים מהמעורבים במירוץ הזה לפיצוח הקוד הגנטי זכו בפרס נובל לרפואה.
תפקיד הקוד הגנטי
תפקידו של הקוד הגנטי הוא חיוני בסינתזה של חלבונים, כלומר בייצור התרכובות היסודיות הבסיסיות לקיומם של חַיִים כפי שאנו מבינים זאת. לכן, זהו הדפוס הבסיסי לבנייה הפיזיולוגית של אורגניזמים, הן של הרקמות שלו, והן של האנזימים, החומרים והנוזלים שלו.
לשם כך, הקוד הגנטי פועל כתבנית ב-DNA, שממנה מסונתז RNA, שהוא מעין תמונת מראה. ואז ב-RNA הוא עובר לאברונים התאיים האחראים לבניית חלבונים (ריבוזומים).
בריבוזומים, הסינתזה מתחילה לפי התבנית שעברה מ-DNA ל-RNA. כל גן קשור אפוא לחומצת אמינו, ובונה שרשרת של פוליפפטידים. כך עובד הקוד הגנטי.
מקור הקוד הגנטי
מקור הקוד הגנטי הוא כנראה התעלומה הגדולה ביותר בחיים. הוא אינטואיטיבי, מכיוון שמשותף לכל היצורים החיים המוכרים, שהופעתו על הפלנטה הייתה לפני זו של היצור החי הראשון, כלומר התא הפרימיטיבי שיוליד את כל. ממלכות החיים.
בתחילה, סביר להניח שהוא היה הרבה פחות נרחב והיה לו רק את המידע לקוד עבור כמה חומצות אמינו, אבל זה היה גדל במורכבות ככל שהחיים התעוררו והתפתחו.