0000018 4

GENETYKA

b) ciągu odpowiednio ułożonych kropek i kresek.

posługujemy się pewnym, umownym systemem pozwalającym zachować niezbędną informację. Taki umowny

ZBIÓR REGUŁ ZAPISU MOŻEMY NAZWAĆ KODEM DANEGO SYSTEMU

UWAGA: Przykład alfabetu Morsea jest o tyle nieszczęśliwy, że jest to system podwójnego kodowania (zastanów się, dlaczego?).

Wróćmy teraz do postawionych na początku rozdziału pytań. Wydaje mi się, że łatwiej będzie Ci zrozumieć te zagadnienia, jeśli dobrze uświadomisz sobie, co przenosi informację genetyczną i co powstaje po ..uruchomieniu” informacji. Otóż, jak zapewne doskonale już wiesz, DNA jest liniowym polimerem zbudowanym z czterech rodzajów nuklcotydów połączonych wiązaniami fosfodiestrowymi. Oznacza to praktycznie, że nośnik informacji genetycznej składa słę jedynie z czterech różnych znaków (można przyjąć, że są nimi zasady występujące w DNA). Tvmczasem białka są polimerami zbudowanymi aż z dwudziestu różnych aminokwasów (na szczęście połączonych liniowo wiązaniami peptydowymi; por. jednak MOLEKULARNE PODŁOŻE ... ROZDZ: 2).

Rzecz w tym. iż najbardziej logiczne jest. aby

LINIOWE UŁOŻENIE NUKLEOTYDÓW ZNALAZŁO ODZWIERCIEDLENIE W LINIOWYM UŁOŻENIU AMINOKWASÓW

Ponadto ważne jest, ażeby „przekładanie" informacji z DNA na białko odbywało się wg pew nych stałych reguł w każdym genie. Faktycznie okazało się, że informacja genetyczna każdego organizmu zapisana jest w oparciu o pewien zbiór prawideł, które nazwano kodem genetycz> nym. Wreszcie logiczne jest też założenie, że owe prawidła — ściślej reguły kodu genetycznego — powinny być jak najprostsze, co zmniejsza ryzyko popełniania błędów. Przypomnij sobie „opc-rację”dokonaną na zdaniu: „Ala ma kota" w kontekście zbliżającej się matury z polskiego, złożoności naszego języka ojczystego i związanego z tym ryzyka popełniania błędów.

3. 1. Kod genetyczny

Naszą analizę rozpocznijmy od 1953 roku, gdy znany już był model DNA Watsona i Cricka W tym czasie Amerykanin George Gamow przedstawił pewną hipotezę, która okazała się później fałszywa, ale istotnie przybliżała moment odkrycia zagadki kodu życia (tak często, nieco eufemistycznie, nazywa się kod genetyczny). Gamow jako pierwszy założył, że liniowy układ nuklcotydów powinien znaleźć odwzorowanie w liniowym układzie aminokwasów (przypominam, że najważniejsza z punktu widzenia budowy i właściwości białka jest jego struktura I-rzędowa, czyli właśnie sekwencja aminokwasów).

Gamow doskonale zdawał sobie sprawę z niemożności przyjęcia reguły: jeden nukleotyd koduje jeden aminokwas, np. A — alaninę, T — glicynę, C — leucynę, G — walinę (co z pozostałymi 16-toma aminokwasami ?). Ten sposób kodowania można nazwać jedynkowym, a jego wadą jest zbyt mała pojemność informacyjna, ponieważ 4' = 4 (matematycznie rzecz ujmując,

jest to ilość jednoliterowych kombinacji na zbiorze czteroliterowym). Więcej możliwości dawa-|oby przyjęcie, że kod ma charakter dwójkowy. W takim systemie dwa kolejne, leżące obok siebie nuklcotydy stanowią jednostkę informacyjną kodującą jeden aminokwas, np. AA — glicyna. AG — walina, AC — leucyna, AT — alanina, GG — prolina, GC — izoleucyna itd. Wówczas liczba kombinacji wynosiłaby 4^: = 16, ale i to jest niewystarczające. W tej sytuacji najprostszą, spełniającą wymóg zakodowania 20 aminokwasów kombinacją byl układ trójkowy, np. AAA — fenyloalanina, CAA — walina. AGA — seryna itd. Przyjęcie, że

₍\) KOD GENETYCZNY JEST TRÓJKOWY

dawało możliwość zaszyfrowania informacji o większej liczbie różnych aminokwasów, ponieważ 4' = 64. Faktycznie dzisiaj wiadomo, że trzy leżące obok siebie nukleotydy tworzą podstawowy jednostkę informacyjną (coś w rodzaju trzyliterowego „wyrazu”) kodującą jeden aminokwas. Taka trójka nuklcotydów nazwana została później kodonem (pojęcie to odnieść można z powodzeniem zarówno do DNA jak i do mRNA; por. Ryc. 15).

uuu	UCU	UAU	UGU
Fenyloalanina	Seryna	Tyrozyna	Cysteina
uuc	UCC	UAC	UGC
Fenyloalanina	Seryna	Tyrozyna	Cysteina
UUA	UĆA	UAA	UGA
Leucyna	Seryna	Terminator translacji	Terminator translacji
UUG	UCG	UAG	UGG
Leucyna	Seryna	Terminator translacji	Tryptofan
CUU	ecu	CA U	CGU
Leucyna	Prolina	Histydyna	Arginina
CUC	CCC	CAC	CCC
Leucyna	Prolina	Histydyna	Arginina
CUA	CC A	CAA	CGA
Leucyna	Prolina	Glutamina	Arginina
CUG	CCG	CAG	CGG
Leucyna	Prolina	Glutamina	Arginina
AUU	ACU	AAU	AGU
Izoleucyna	Trconina	Asparagina	Seryna
AUC	ACC	AAC	AGC
Izoleucyna	Trconina	Asparagina	Seryna
AUA	ACA	AAA	AGA
Izoleucyna	Trconina	Lizyna	Arginina
AUG	ACG	AAG	AGG
.. Metionina — START	Treonina	Lizyna	Arginina
GUU	GCU	GAU	GGU
Walina	Alanina	Asparagiman	Glicyna
GUC	GCC	GAC	GGC
Walina	Alanina	Asparaginian	Glicyna
GUA	GCA	GAA	GGA
Walina	Alanina	Glutaminian	Glicyna
GUG	GCG	GAG	GGG
Walina	Alanina	Glutaminian	Glicyna

15. Tzw. tabela kodu genetycznego. Zwróć uwagę, ze podano w mej trójki mRNA (dlaczego przyjęto taki sposób zapisu wyjaśnię później).

Kolejnym, tym razem błędnym, założeniem Gamowa było przyjęcie, że DNA służy jako bezpośrednia matryca do biosyntezy białka. Inaczej mówiąc, według tego badacza synteza białek

35