0000020 2

matryca słowna

POLIMER AZA RNA

tu jest miejsce startu

ONA

TAM

gra|dla|tej|oli

prawidłowe ustalenie fazy odczytu

ona Jam gra dla tej oli

miejsce początku transkrypcji

przepisanie informacji na matrycę roboczą

Ryc. 19 A. Prawidłowe ustalenie fazy odczytu przy założeniu, żc nasz język składa się wyłącznie ze słów trzyliterowych (jest to analogia do kodu trójkowego).

Najbardziej oczywistym rozwiązaniem byłoby wstawienie specjalnego, dodatkowego sygnału — czegoś w rodzaju napisu: „dokładnie tu należy zacząć odczyt”. Mógłby to być specjalny, zmodyfikowany nukleotyd albo lepiej inna cząsteczka, umieszczona w odpowiednim miejscu. Wydaje się też, że dobrze byłoby pooddzielać od siebie poszczególne trójki. Tymczasem DNA to DNA i nic ma w nim żadnych „cxtrasów". Przede wszystkim nic ma w nim żadnych dodatkowych elementów fizycznych — mówimy więc. że

(3) KOD GENETYCZNY JEST BE7PRZECINKOWY

Tym bardziej ważne więc jest, aby odczyt odbywał się od precyzyjnie ustalonego punktu. Wymagana tu jest dokładność do jednego nukleotydu. Jeśli warunek ten nie zostanie spełniony, wówczas z jednej nici matrycy będziemy uzyskiwać różne wyrazy, a ściślej peptydy (por. Ryc. 19 B, C i dalsze akapity).

matryca słowna

ONA

TAM

GRA

DLA

TEJ

OLI

POLIMER AZA RNA

tu jest miejsce startu

jnat amg rad lat ejo_1L..

nieprawidłowe ustalenie fazy odczytu

miejsce początku    przepisanie informacji

transkrypcji    na matrycę roboczą

Ryc. 19 B. Nieprawidłowe ustalenie fazy odczytu przy założeniu, że nasz język składa się wyłącznie ze słów trzyliterowych. Skutkiem jest tutaj powstanie dziwnych wyrazów (por. też Ryc. 19 C).

----Arg----Arg.....Pro STOP

START

polipeptyd Y

^A

|A G A A G A;CC U U G A G.

A

mRNA

...TC TTCTGGAACT C...

G A A G A CJC U U G A G... START

* - • Glu Asp----Lcu - - Glu

pasmo

matrycowe DNA mRNA

polipeptyd X

Ryc. 19 C.

Przykładowe sytuacje, gdy odczyt informacji genetycznej może następować w dwóch fazach. W pierwszym przypadku (aj powstanie polipeptyd X, w drugim (b) powstałby tylko trójpeptyd Y o wątpi,, wej przydatności biologicznej — przyczyną jest „po-ja wienie się " trójki STOP).

Na dzisiaj konieczność odczytywania informacji tylko w jednej fazie możesz uznać za regułę w świccie organizmów komórkowych oraz większości takich tworów jak np. wirusy. Jednakże u najmniejszych przedstawicieli tych ostatnich, np. u faga X 174 sytuacja jest odmienna. Ilość DNA tego wirusa jest zbyt mała, aby zakodować wszystkie białka. Przeprowadzone badania wykazały. że matryca DNA jest tu odczytywana w dwóch przesuniętych względem siebie fazach, a mimo to informacja jest sensowna. Nic należy jednak zapominać, że w tym przypadku mamy do czynienia z bardzo prostym tworem biologicznym.

(4) KOD GENETYCZNY JEST JEDNOZNACZNY

Jest to prawdopodobnie najważniejsza cecha kodu, musi bowiem obowiązywać zasada, że 2 takiej, a nie innej informacji uzyskuje się takie, a nie inne białko”. Wyrażając się ściślej naukowo i poprawniej językowo: musi istnieć sposób na to, aby dana sekwencja nukleotydów pozwalała zbudować białko o konkretnej, zawrze takiej samej sekwencji aminokwasów. Warunek ten w układach żywych spełniany jest zawsze, ponieważ:

A)    dana trójka nukleotydów koduje tylko jeden rodzaj aminokwasu, np. trójka TTA (z DNA) koduje wyłącznic asparaginę, CGA — alaninę itd. (por. Ryc. 15);

B)    z dwóch nici DNA tylko jedna zawiera informację (tzw. pasmo matrycowe). Druga (mylnie określana jako tzw. pasmo kodujące) nie zawiera żadnej instrukcji i spełnia funkcje stabilizujące, co oczywiście nic oznacza, że jest niepotrzebna! Taką organizację nośnika informacji genetycznej wytłumaczyć można posługując się przykładem. Załóżmy, że istnieje matryca zbudowana z dwóch szeregów (łańcuchów) znaków, przy czym oba szeregi nic są identyczne, ale za to komplementarne. Niech owa przystawałność polega na tym, że literze „a" jednego szeregu, zawsze odpowiada litera „b” w drugim, literze ,.b“ pierwszego — litera „c" w drugim itd. Zawsze według tej samej reguły. Spójrzmy teraz na przykładową matrycę zbudowaną w taki właśnie sposób:

POBUBNHSBEŁBUFKPŁJ    pasmo drugie

ONATAMGRADLATEJOLI    pasmo pierwsze

Przepraszam za nieporadność, ale starałem się, aby sensowną informację tworzyły wyłącznie wyrazy trzyliterowe (pomyśl, dlaczego?). Najciekawsze jest jednak to, co powstało nam w drugim paśmie — trudno to nawet przeczytać, nie mówiąc już o sensie tego ciągu znaków. Przejdźmy teraz do DNA. którego nici są w stosunku do siebie komplementarne (AT, GC). Podobnie jak w poprzednim przykładzie, trudno wyobrazić sobie, aby w obu niciach zawrzeć sensowną informację o dwóch białkach niezbędnych dla ustroju. Upraszczając, można powiedzieć, że posiadając informację o jakimś białku „A”, siłą rzeczy narzucamy sekwencję ułożenia aminokwasów w białku „B”. Jest też wielce prawdopodobne, że białko ,.B" wcale nie jest potrzebne w tym °rganizmic, o ile nie wręcz szkodliwe. Przemyśl to dokładnie i spróbuj wyobrazić sobie, co może stać się z komórką, która potrzebuje 1000 różnych, ale konkretnych białek.

UWAGA: Według najnowszych danych rzeczywistość jest taka. że każda z nici DNA na pewnych odcinkach jest pasmem matrycowym, a w innych kodującym. Nic łamie to jednak ogólnych założeń przyjętych przez nas przed chwilą.

Jeśli kodony matrycy odczytywane są w jednoznaczny sposób, to należy oczekiwać także, że

39