U tjelesnom metabolizmu vodeća uloga spada u proteine ​​i nukleinske kiseline.
Proteinske tvari čine osnovu svih vitalnih staničnih struktura, imaju neobično visoku reaktivnost i obdarene su katalitičkim funkcijama.
Nukleinske kiseline su dio najvažnije tijelo stanice – jezgre, kao i citoplazma, ribosomi, mitohondriji itd. Nukleinske kiseline imaju važnu, primarnu ulogu u nasljeđu, varijabilnosti organizma, te u sintezi proteina.

Plan sinteza protein je pohranjen u staničnoj jezgri, a izravna sinteza se odvija izvan jezgre, pa je potrebno dostava kodirano plan od jezgre do mjesta sinteze. Ovu uslugu isporuke obavljaju molekule RNA.

Proces počinje u jezgra stanice: dio DNA “ljestvi” se odmotava i otvara. Zahvaljujući tome, slova RNK stvaraju veze s otvorenim slovima DNK jednog od lanaca DNK. Enzim prenosi slova RNK da ih spoji u lanac. Tako se slova DNK "prepisuju" u slova RNK. Novostvoreni RNA lanac se odvaja, a DNK "ljestve" se ponovno uvijaju. Proces čitanja informacija iz DNA i sintetiziranja pomoću svoje RNA matrice naziva se transkripcija , a sintetizirana RNA naziva se glasnička odn mRNA .

Nakon daljnjih modifikacija, ova vrsta kodirane mRNA je spremna. mRNA izlazi iz jezgre i odlazi na mjesto sinteze proteina, gdje se dešifriraju slova mRNA. Svaki skup od tri slova i-RNA tvori "slovo" koje predstavlja jednu specifičnu aminokiselinu.

Druga vrsta RNK pronalazi ovu aminokiselinu, hvata je uz pomoć enzima i dostavlja na mjesto sinteze proteina. Ova RNA se naziva prijenosna RNA ili t-RNA. Kako se mRNA poruka čita i prevodi, lanac aminokiselina raste. Ovaj se lanac uvija i savija u jedinstveni oblik, stvarajući jednu vrstu proteina. Čak je i proces savijanja proteina izvanredan: potrebno je računalo da sve izračuna opcije savijanje proteina prosječne veličine koji se sastoji od 100 aminokiselina trajalo bi 1027 (!) godina. A za formiranje lanca od 20 aminokiselina u tijelu nije potrebno više od jedne sekunde, a taj se proces kontinuirano odvija u svim stanicama tijela.

Geni, genetski kod i njegova svojstva.

Na Zemlji živi oko 7 milijardi ljudi. Osim 25-30 milijuna parova jednojajčanih blizanaca, genetski svi ljudi su različiti : svatko je jedinstven, ima jedinstvene nasljedne karakteristike, karakterne osobine, sposobnosti i temperament.

Te su razlike objašnjene razlike u genotipovima- skupovi gena organizma; Svaki je jedinstven. Utjelovljene su genetske karakteristike određenog organizma u bjelančevinama - dakle, struktura proteina jedne osobe razlikuje se, iako vrlo malo, od proteina druge osobe.

Ne znači da ne postoje dvije osobe koje imaju potpuno iste proteine. Proteini koji obavljaju iste funkcije mogu biti isti ili se međusobno neznatno razlikuju za jednu ili dvije aminokiseline. Ali ne postoji na Zemlji ljudi (s izuzetkom jednojajčanih blizanaca) koji bi imali sve svoje proteine isti su .

Informacije o primarnoj strukturi proteina kodiran kao niz nukleotida u dijelu molekule DNA, gen – jedinica nasljedne informacije organizma. Svaka molekula DNK sadrži mnogo gena. Sačinjava ga ukupnost svih gena organizma genotip . Tako,

Gen je jedinica nasljedne informacije organizma, koja odgovara zasebnom dijelu DNK

Kodiranje nasljednih informacija događa se pomoću genetski kod , koji je univerzalan za sve organizme i razlikuje se samo u izmjeni nukleotida koji tvore gene i kodiraju proteine ​​određenih organizama.

Genetski kod sastoji se od tripleta (tripleta) nukleotida DNA, kombiniranih u različite sekvence (AAT, HCA, ACG, THC itd.), od kojih svaka kodira određenu aminokiselinu (koja će biti ugrađena u polipeptidni lanac).

Zapravo kodirati broji slijed nukleotida u molekuli mRNA , jer uklanja informacije iz DNK (proces transkripcije ) i prevodi ga u niz aminokiselina u molekulama sintetiziranih proteina (proces emitiranja ).
U sastav mRNA ulaze nukleotidi A-C-G-U čiji se tripleti nazivaju kodoni : triplet na DNA CGT na i-RNA postat će triplet GCA, a triplet DNA AAG postat će triplet UUC. Točno mRNA kodoni genetski kod se odražava u zapisu.

Tako, genetski kod - jedinstveni sustav za bilježenje nasljednih informacija u molekulama nukleinskih kiselina u obliku niza nukleotida . Genetski kod se temelji na korištenju abecede koja se sastoji od samo četiri slova-nukleotida, koji se razlikuju po dušikovim bazama: A, T, G, C.

Osnovna svojstva genetskog koda:

1. Genetski kod trojka. Triplet (kodon) je niz od tri nukleotida koji kodiraju jednu aminokiselinu. Budući da proteini sadrže 20 aminokiselina, očito je da svaka od njih ne može biti kodirana jednim nukleotidom ( Budući da postoje samo četiri vrste nukleotida u DNK, u ovom slučaju 16 aminokiselina ostaje nekodirano). Dva nukleotida također nisu dovoljna za kodiranje aminokiselina, budući da se u ovom slučaju može kodirati samo 16 aminokiselina. Sredstva, najmanji broj Mora postojati najmanje tri nukleotida koji kodiraju jednu aminokiselinu. U ovom slučaju, broj mogućih tripleta nukleotida je 43 = 64.

2. Redundancija (degeneracija) Kod je posljedica njegove tripletne prirode i znači da jednu aminokiselinu može kodirati više tripleta (budući da postoji 20 aminokiselina i 64 tripleta), s izuzetkom metionina i triptofana, koji su kodirani samo jednim tripletom. Uz to nastupaju i neke trojke specifične funkcije: u molekuli mRNA tripleti UAA, UAG, UGA su terminacijski kodoni, tj. Stop-signali koji zaustavljaju sintezu polipeptidnog lanca. Triplet koji odgovara metioninu (AUG), koji se nalazi na početku lanca DNK, ne kodira aminokiselinu, već ima funkciju pokretanja (uzbudljivog) čitanja.

3. Jednoznačnost kod - istodobno s redundancijom, kod ima svojstvo jednoznačnost : svaki kodon odgovara samo jedan određene aminokiseline.

4. Kolinearnost kod, tj. sekvenca nukleotida u genu točno odgovara slijedu aminokiselina u proteinu.

5. Genetski kod nepreklapanje i kompaktnost , tj. ne sadrži "interpunkcijske znakove". To znači da proces čitanja ne dopušta mogućnost preklapanja stupaca (tripleta), te se, počevši od određenog kodona, čitanje nastavlja kontinuirano, triplet za trojkom, sve dok Stop- signali ( stop kodoni).

6. Genetski kod univerzalni , tj. nuklearni geni svih organizama kodiraju informacije o proteinima na isti način, bez obzira na razinu organizacije i sustavni položaj ovi organizmi.

postojati tablice genetskog koda za dešifriranje kodoni mRNA i izgradnja lanaca proteinskih molekula.

Reakcije matrične sinteze.

Reakcije nepoznate u neživoj prirodi događaju se u živim sustavima - reakcije matrične sinteze.

Pojam "matrica" u tehnologiji označavaju kalup koji se koristi za lijevanje novčića, medalja i tipografskih slova: očvrsnuti metal točno reproducira sve detalje kalupa koji se koristi za lijevanje. Matrična sinteza nalikuje lijevanju na matrici: nove molekule se sintetiziraju u točnom skladu s planom postavljenim u strukturi postojećih molekula.

Načelo matrice leži u srži najvažnije sintetske reakcije stanice, kao što je sinteza nukleinskih kiselina i proteina. Ove reakcije osiguravaju točan, strogo specifičan slijed monomernih jedinica u sintetiziranim polimerima.

Ovdje se odvija usmjerena akcija. povlačenje monomera na određeno mjesto stanice – u molekule koje služe kao matrica gdje se odvija reakcija. Kad bi se takve reakcije dogodile kao rezultat slučajnih sudara molekula, odvijale bi se beskonačno sporo. Sinteza složene molekule Na temelju matričnog principa, provodi se brzo i točno. Uloga matrice makromolekule nukleinskih kiselina igraju u matričnim reakcijama DNK ili RNK .

Monomerne molekule iz kojih se sintetizira polimer - nukleotidi ili aminokiseline - u skladu s načelom komplementarnosti, smješteni su i fiksirani na matrici u strogo definiranom, određenom redoslijedu.

Onda se dogodi "umreženje" monomernih jedinica u polimerni lanac, a gotovi polimer se ispušta iz matrice.

Nakon toga matrica je spremna sastavljanju nove polimerne molekule. Jasno je da kao što se na danom kalupu može izliti samo jedan novčić ili jedno slovo, tako se na danoj molekuli matrice može “sastaviti” samo jedan polimer.

Matrični tip reakcije- specifičnost kemije živih sustava. Oni su osnova temeljno svojstvo od svih živih bića - njegova sposobnost reprodukcije vlastite vrste.

Reakcije sinteze šablona

1. replikacija DNK - replikacija (od latinskog replicatio - obnavljanje) - proces sinteze molekule kćeri deoksiribonukleinske kiseline na matrici roditeljske molekule DNA. Tijekom naknadne diobe stanice majke, svaka stanica kćer dobiva jednu kopiju molekule DNK koja je identična DNK izvorne stanice majke. Ovaj proces osigurava da se genetske informacije točno prenose s generacije na generaciju. Replikaciju DNA provodi složeni enzimski kompleks koji se sastoji od 15-20 različitih proteina, tzv. replisome . Materijal za sintezu su slobodni nukleotidi prisutni u citoplazmi stanica. Biološko značenje replikacije leži u točnom prijenosu nasljednih informacija s matične molekule na molekule kćeri, što se inače događa tijekom diobe somatskih stanica.

Molekula DNK sastoji se od dva komplementarna lanca. Ovi se lanci drže slabo vodikove veze, sposoban se razbiti pod djelovanjem enzima. Molekula DNA je sposobna za samodupliciranje (replikaciju), a na svakoj staroj polovici molekule sintetizira se nova polovica.
Osim toga, molekula mRNA može se sintetizirati na molekuli DNA, koja zatim prenosi informacije primljene od DNA do mjesta sinteze proteina.

Prijenos informacija i sinteza proteina odvijaju se prema principu matrice, usporedivom s radom tiskarskog stroja u tiskari. Informacije iz DNK kopiraju se mnogo puta. Ako se tijekom kopiranja pojave pogreške, one će se ponoviti u svim sljedećim kopijama.

Istina, neke pogreške prilikom kopiranja informacija s molekulom DNK mogu se ispraviti - proces uklanjanja pogreške naziva se reparacija. Prva od reakcija u procesu prijenosa informacija je replikacija molekule DNA i sinteza novih lanaca DNA.

2. Transkripcija (od latinskog transscriptio - prepisivanje) - proces sinteze RNA koristeći DNA kao predložak, koji se javlja u svim živim stanicama. Drugim riječima, to je prijenos genetske informacije s DNK na RNK.

Transkripciju katalizira enzim RNA polimeraza ovisna o DNA. RNA polimeraza kreće se duž molekule DNA u smjeru 3" → 5". Transkripcija se sastoji od faza inicijacija, elongacija i završetak . Jedinica transkripcije je operon, fragment molekule DNA koji se sastoji od promotor, transkribirani dio i terminator . mRNA se sastoji od jednog lanca i sintetizira se na DNA u skladu s pravilom komplementarnosti uz sudjelovanje enzima koji aktivira početak i kraj sinteze molekule mRNA.

Gotova molekula mRNA ulazi u citoplazmu na ribosome, gdje se odvija sinteza polipeptidnih lanaca.

3. Emitiranje (od lat. prijevod- prijenos, kretanje) - proces sinteze proteina iz aminokiselina na matrici informacijske (glasničke) RNA (mRNA, mRNA), koju provodi ribosom. Drugim riječima, ovo je proces prevođenja informacija sadržanih u sekvenci nukleotida mRNA u sekvencu aminokiselina u polipeptidu.

4. Obrnuta transkripcija je proces formiranja dvolančane DNK na temelju informacija iz jednolančane RNK. Taj se proces naziva obrnuta transkripcija, jer se prijenos genetske informacije odvija u "obrnutom" smjeru u odnosu na transkripciju. Ideja reverzne transkripcije u početku je bila vrlo nepopularna jer je proturječila središnjoj dogmi molekularne biologije, koja je pretpostavljala da se DNK transkribira u RNK i potom prevodi u proteine.

Međutim, 1970. Temin i Baltimore neovisno su otkrili enzim tzv reverzna transkriptaza (revertaza) , te je konačno potvrđena mogućnost obrnute transkripcije. Godine 1975. nagrađeni su Temin i Baltimore Nobelova nagrada u području fiziologije i medicine. Neki virusi (kao što je virus humane imunodeficijencije, koji uzrokuje HIV infekciju) imaju sposobnost transkripcije RNK u DNK. HIV ima RNA genom koji je integriran u DNA. Kao rezultat toga, DNA virusa može se kombinirati s genomom stanice domaćina. Glavni enzim odgovoran za sintezu DNA iz RNA zove se obrnuti hod. Jedna od funkcija reversa je stvaranje komplementarna DNA (cDNA) iz virusnog genoma. Pridruženi enzim ribonukleaza cijepa RNA, a reverzibilna sintetizira cDNA iz dvostruke spirale DNA. cDNA je integrirana u genom stanice domaćina pomoću integraze. Rezultat je sinteza virusnih proteina od strane stanice domaćina, koji stvaraju nove viruse. U slučaju HIV-a programirana je i apoptoza (stanična smrt) T-limfocita. U drugim slučajevima stanica može ostati distributer virusa.

Redoslijed reakcija matriksa tijekom biosinteze proteina može se prikazati u obliku dijagrama.

Tako, biosinteza proteina- ovo je jedna od vrsta plastične razmjene, tijekom koje se nasljedne informacije kodirane u genima DNK implementiraju u određeni niz aminokiselina u proteinskim molekulama.

Proteinske molekule su u biti polipeptidnih lanaca sastavljen od pojedinačnih aminokiselina. Ali aminokiseline nisu dovoljno aktivne da bi se same međusobno kombinirale. Stoga, prije nego što se međusobno spoje i tvore proteinsku molekulu, aminokiseline moraju aktivirati . Ta se aktivacija događa pod djelovanjem posebnih enzima.

Kao rezultat aktivacije, aminokiselina postaje labilnija i pod djelovanjem istog enzima veže se na t- RNA. Svaka aminokiselina odgovara strogo specifičnom t- RNA, koji pronalazi “svoju” aminokiselinu i prijenosi u ribosom.

Posljedično, razne aktivirane aminokiseline u kombinaciji s vlastitim T- RNA. Ribosom je kao pokretna traka sastaviti proteinski lanac od raznih aminokiselina koje mu se unose.

Istodobno s t-RNA, na kojoj "sjedi" vlastita aminokiselina, " signal"iz DNK koja se nalazi u jezgri. U skladu s tim signalom, jedan ili drugi protein se sintetizira u ribosomu.

Usmjeravajući utjecaj DNA na sintezu proteina ne provodi se izravno, već uz pomoć posebnog posrednika - matrica ili messenger RNA (m-RNA ili mRNA), koji sintetiziran u jezgru e pod utjecajem DNK, pa njegov sastav odražava sastav DNK. Molekula RNK je poput odljevka oblika DNK. Sintetizirana mRNA ulazi u ribosom i, takoreći, prenosi ga u ovu strukturu plan- kojim redoslijedom se aktivirane aminokiseline koje ulaze u ribosom moraju međusobno spajati da bi se sintetizirao određeni protein? Inače, genetske informacije kodirane u DNA prenose se na mRNA, a zatim na protein.

Molekula mRNA ulazi u ribosom i šavova nju. Onaj njegov segment koji je in ovaj trenutak u ribosomu, definiran kodon (triplet), na potpuno specifičan način komunicira s onima koji su mu strukturno slični triplet (antikodon) u prijenosnoj RNK, koja je dovela aminokiselinu u ribosom.

Prijenosna RNA svojom aminokiselinom odgovara specifičnom kodonu mRNA i povezuje s njim; do sljedećeg, na susjednu parcelu i-RNA dodaje se druga tRNA s drugom aminokiselinom i tako dalje dok se ne očita cijeli lanac i-RNA, dok se sve aminokiseline ne reduciraju odgovarajućim redoslijedom, tvoreći proteinsku molekulu. I tRNA, koja je isporučila aminokiselinu u određeni dio polipeptidnog lanca, oslobođen svoje aminokiseline i izlazi iz ribosoma.

Tada mu se opet u citoplazmi može pridružiti željena aminokiselina i ponovno ga prenijeti u ribosom. U procesu sinteze proteina, ne jedan, već nekoliko ribosoma - poliribosoma - sudjeluje istovremeno.

Glavne faze prijenosa genetske informacije:

1. Sinteza na DNA kao uzorku za mRNA (transkripcija)
2. Sinteza polipeptidnog lanca u ribosomima prema programu sadržanom u mRNA (translacija) .

Stadiji su univerzalni za sva živa bića, ali se vremenski i prostorni odnosi tih procesa razlikuju kod pro- i eukariota.

U prokariotski transkripcija i translacija mogu se odvijati istovremeno jer se DNK nalazi u citoplazmi. U eukarioti transkripcija i translacija strogo su prostorno i vremenski odvojene: u jezgri se događa sinteza različitih RNA, nakon čega molekule RNA moraju napustiti jezgru prolazeći kroz jezgrinu membranu. RNA se zatim transportiraju u citoplazmi do mjesta sinteze proteina.

je metoda karakteristična za sve žive organizme kodiranja sekvence aminokiselina proteina pomoću sekvence nukleotida u molekuli DNA.

Implementacija genetske informacije u živim stanicama (to jest, sinteza proteina kodiranog u DNA) provodi se pomoću dva matrična procesa: transkripcija (to jest, sinteza mRNA na matrici DNA) i translacija (sinteza polipeptidni lanac na mRNA matrici).

DNK koristi četiri nukleotida - adenin (A), gvanin (G), citozin (C), timin (T). Ova "slova" čine abecedu genetskog koda. RNA koristi iste nukleotide, osim timina, koji je zamijenjen uracilom (U). U molekulama DNA i RNA nukleotidi su raspoređeni u lance i tako se dobivaju nizovi “slova”.

Slijed nukleotida DNA sadrži kodne "riječi" za svaku aminokiselinu buduće proteinske molekule - genetski kod. Sastoji se od određenog slijeda rasporeda nukleotida u molekuli DNA.

Tri uzastopna nukleotida kodiraju "ime" jedne aminokiseline, odnosno svaka od 20 aminokiselina šifrirana je značajnom jedinicom koda - kombinacijom tri nukleotida koja se naziva triplet ili kodon.

Trenutno je DNK kod potpuno dešifriran i možemo govoriti o određenim svojstvima karakterističnim za ovaj jedinstveni biološki sustav, osiguravajući prijevod informacija s "jezika" DNK na "jezik" proteina.

Nositelj genetske informacije je DNA, no budući da je mRNA, kopija jednog od lanaca DNA, izravno uključena u sintezu proteina, genetski kod je najčešće zapisan na “RNK jeziku”.

Amino kiselina	RNK kodirajući tripleti
Alanin	GCU GCC GCA GCH
Arginin	TsGU TsGTs TsGA TsGG AGA AGG
Asparagin	AAU AAC
Asparaginska kiselina	GAU GAC
Valin	GUU CRIJEVA GUA GUG
Histidin	TsAU TsATs
Glicin	GGU GGC GGA YYY
Glutamin	CAA CAG
Glutaminska kiselina	GAA GAG
Izoleucin	AUU AUC AUA
leucin	TSUU TSUTS TSUA TSUG UUA UUG
Lizin	AAA AAG
metionin	KOLOVOZ
Prolin	TsTsU TsTs TsTsTsG
Serin	UCU UCC UCA UCG ASU AGC
Tirozin	UAU UAC
treonin	ACU ACC ACA ACG
Triptofan	UGG
Fenilalanin	UUU UUC
cistein	UGU UGC
STOP	UGA UAG UAA

Svojstva genetskog koda

Tri uzastopna nukleotida (dušikove baze) kodiraju “ime” jedne aminokiseline, odnosno svaka od 20 aminokiselina šifrirana je značajnom kodnom jedinicom - kombinacijom triju nukleotida tzv. trojka ili kodon

Triplet (kodon)- niz od tri nukleotida (dušikove baze) u molekuli DNA ili RNA koji određuje uključivanje određene aminokiseline u molekulu proteina tijekom njegove sinteze.

• Jedinstvenost (diskretnost)

Jedan triplet ne može kodirati dvije različite aminokiseline; on šifrira samo jednu aminokiselinu. Određeni kodon odgovara samo jednoj aminokiselini.

Svaka aminokiselina može se definirati s više od jednog tripleta. Iznimka - metionin I triptofan. Drugim riječima, nekoliko kodona može odgovarati istoj aminokiselini.

• Bez preklapanja

Ista baza se ne može pojaviti u dva susjedna kodona u isto vrijeme.

Neki tripleti ne kodiraju aminokiseline, ali su osebujni " prometni znakovi“, koji određuju početak i kraj pojedinih gena, (UAA, UAG, UGA), od kojih svaki označava prestanak sinteze i nalazi se na kraju svakog gena, pa se može govoriti o polaritetu genetskog koda.

Kod životinja i biljaka, gljiva, bakterija i virusa isti triplet kodira istu vrstu aminokiselina, odnosno genetski kod je isti za sva živa bića. Drugim riječima, svestranost - sposobnost genetskog koda da jednako djeluje u organizmima različitih razina složenosti od virusa do čovjeka.Univerzalnost DNK koda potvrđuje jedinstvoporijeklo svega života na našem planetu. Metode genetskog inženjeringa temelje se na korištenju svojstva univerzalnosti genetskog koda.

Iz povijesti otkrića genetskog koda

Po prvi put ideja o postojanju genetski kod formulirao A. Down 1952. - 1954. godine. Znanstvenici su pokazali da sekvenca nukleotida koja jedinstveno određuje sintezu određene aminokiseline mora sadržavati najmanje tri jedinice. Kasnije je dokazano da se takav niz sastoji od tri nukleotida tzv kodon ili trojka .

Pitanja koji su nukleotidi odgovorni za uključivanje određene aminokiseline u proteinsku molekulu i koliko nukleotida određuje to uključivanje ostalo je neriješeno sve do 1961. godine. Teorijska analiza je pokazala da se kod ne može sastojati od jednog nukleotida, jer u ovom slučaju mogu biti kodirane samo 4 aminokiseline. Međutim, kod ne može biti dublet, odnosno kombinacija dvaju nukleotida iz četveroslovne “abecede” ne može pokriti sve aminokiseline, jer je teoretski moguće samo 16 takvih kombinacija (4 2 = 16).

Za kodiranje 20 aminokiselina, kao i stop signal koji označava kraj proteinske sekvence, dovoljna su tri uzastopna nukleotida, kada je broj mogućih kombinacija 64 (4 3 = 64).

GENETSKI KOD(grčki, genetikos koji se odnosi na porijeklo; sin.: kod, biološki kod, kod aminokiselina, kod proteina, kod nukleinske kiseline) - sustav za bilježenje nasljednih informacija u molekulama nukleinskih kiselina životinja, biljaka, bakterija i virusa izmjeničnim nizovima nukleotida.

Genetske informacije (sl.) od stanice do stanice, od generacije do generacije, s izuzetkom virusa koji sadrže RNA, prenose se reduplikacijom molekula DNA (vidi Replikacija). Implementacija nasljedne informacije DNA tijekom života stanice provodi se putem 3 vrste RNA: informacijske (mRNA ili mRNA), ribosomske (rRNA) i transportne (tRNA), koje se sintetiziraju pomoću enzima RNA polimeraze na DNA kao matrica. U ovom slučaju slijed nukleotida u molekuli DNA jedinstveno određuje slijed nukleotida u sva tri tipa RNA (vidi Transkripcija). Informacije o genu (vidi), koji kodiraju proteinsku molekulu, prenosi samo mRNA. Konačni proizvod implementacije nasljednih informacija je sinteza proteinskih molekula, čija je specifičnost određena slijedom aminokiselina uključenih u njih (vidi prijevod).

Budući da DNA ili RNA sadrži samo 4 različite dušične baze [u DNA - adenin (A), timin (T), gvanin (G), citozin (C); u RNA - adenin (A), uracil (U), citozin (C), gvanin (G)], čiji slijed određuje slijed 20 aminokiselina u proteinu, javlja se problem GK, tj. problem prevođenja 4-slovnu abecedu nukleinskih kiselina u 20-slovnu abecedu polipeptida.

Po prvi put, ideju o matričnoj sintezi proteinskih molekula s točnim predviđanjem svojstava hipotetske matrice formulirao je N. K. Koltsov 1928. Godine 1944. O. Avery i dr. utvrdili su da su molekule DNA odgovorne za prijenos nasljednih karakteristika tijekom transformacije u pneumokok. Godine 1948. E. Chargaff je pokazao da u svim molekulama DNA postoji kvantitativna jednakost odgovarajućih nukleotida (A-T, G-C). Godine 1953. F. Crick, J. Watson i M. H. F. Wilkins, na temelju ovog pravila i podataka difrakcije X-zraka (vidi), došli su do zaključka da su molekule DNA dvostruka spirala koja se sastoji od dvije polinukleotidne niti međusobno povezane vodikom. obveznice. Štoviše, samo T može biti protiv A jednog lanca u drugom, a samo C može biti protiv G. Ova komplementarnost dovodi do činjenice da slijed nukleotida jednog lanca jedinstveno određuje slijed drugog. Drugi značajan zaključak koji proizlazi iz ovog modela je da je molekula DNK sposobna za samoreprodukciju.

Godine 1954. G. Gamow formulirao je problem geometrijskih jednadžbi u svom moderni oblik. Godine 1957. F. Crick izrazio je hipotezu o adaptoru, sugerirajući da aminokiseline ne djeluju izravno s nukleinskom kiselinom, već preko posrednika (sada poznatih kao tRNA). U godinama koje su uslijedile, eksperimentalno su potvrđene sve temeljne veze u općoj shemi prijenosa genetskih informacija, u početku hipotetske. Godine 1957. otkrivene su mRNA [A. S. Spirin, A. N. Belozersky i sur.; Folkin i Astrachan (E. Volkin, L. Astrachan)] i tRNA [Hoagland (M.V. Hoagland)]; 1960. godine DNA je sintetizirana izvan stanice korištenjem postojećih makromolekula DNA kao matrice (A. Kornberg) i otkrivena je sinteza RNA ovisna o DNA [S. B. Weiss et al.]. Godine 1961. stvoren je sustav bez stanica, u kojem su tvari slične proteinima sintetizirane u prisutnosti prirodne RNA ili sintetskih poliribonukleotida [M. Nirenberg i Matthaei (J. H. Matthaei)]. Problem spoznaje G. k. sastojao se u istraživanju opća svojstva kod i njegovo stvarno dekodiranje, tj. otkrivanje koje kombinacije nukleotida (kodona) kodiraju pojedine aminokiseline.

Opća svojstva koda razjašnjena su neovisno o njegovom dekodiranju i uglavnom prije njega analizom molekularnih obrazaca formiranja mutacija (F. Krick i sur., 1961.; N.V. Luchnik, 1963.). Oni se svode na sljedeće:

1. Kod je univerzalan, tj. identičan, barem u osnovi, za sva živa bića.

2. Kod je triplet, odnosno svaka aminokiselina je kodirana tripletom nukleotida.

3. Kod se ne preklapa, tj. određeni nukleotid ne može biti dio više od jednog kodona.

4. Kod je degeneriran, tj. jedna aminokiselina može biti kodirana s nekoliko tripleta.

5. Informacije o primarnoj strukturi proteina čitaju se s mRNA sekvencijalno, počevši od fiksne točke.

6. Većina mogućih tripleta ima "smisao", to jest kodiraju aminokiseline.

7. Od tri “slova” kodona samo dva (obavezna) imaju prevladavajuće značenje, dok treće (neobavezno) nosi znatno manje informacija.

Izravno dekodiranje koda sastojalo bi se od usporedbe sekvence nukleotida u strukturnom genu (ili mRNA sintetizirane na njemu) sa sekvencom aminokiselina u odgovarajućem proteinu. Međutim, takav put još nije tehnički moguć. Korištena su još dva načina: sinteza proteina u sustavu bez stanica uz korištenje umjetnih poliribonukleotida poznatog sastava kao matrice i analiza molekularnih obrazaca nastanka mutacija (vidi). Prvi je ranije donio pozitivne rezultate i povijesno je odigrao veliku ulogu u dešifriranju G. k.

Godine 1961. M. Nirenberg i Mattei upotrijebili su homo-polimer kao matricu - sintetsku poliuridilnu kiselinu (tj. umjetnu RNA sastava UUUU...) i dobili polifenilalanin. Iz toga slijedi da se kodon fenilalanina sastoji od nekoliko U, tj. u slučaju tripletnog koda dešifrira se kao UUU. Kasnije su uz homopolimere korišteni poliribonukleotidi koji se sastoje od različitih nukleotida. Pritom je bio poznat samo sastav polimera, položaj nukleotida u njima bio je statistički, stoga je analiza rezultata bila statistička i davala je neizravne zaključke. Vrlo brzo je bilo moguće pronaći barem jedan triplet za svih 20 aminokiselina. Ispostavilo se da prisutnost organskih otapala, promjene u pH ili temperaturi, neki kationi i posebno antibiotici čine šifru dvosmislenom: isti kodoni počinju stimulirati uključivanje drugih aminokiselina, u nekim slučajevima jedan kodon počeo je kodirati do četiri različite aminokiseline. Streptomicin je utjecao na čitanje informacija u sustavima bez stanica i in vivo, a bio je učinkovit samo na bakterijske sojeve osjetljive na streptomicin. U sojevima ovisnim o streptomicinu, "ispravio" je čitanje iz kodona koji su se promijenili kao rezultat mutacije. Slični rezultati dali su razlog za sumnju u ispravnost G.-ovog dekodiranja korištenjem sustava bez stanica; bila je potrebna potvrda, prvenstveno podacima in vivo.

Glavni podaci o G. in vivo dobiveni su analizom aminokiselinskog sastava proteina u organizmima tretiranim mutagenima (vidi) s poznatim mehanizmom djelovanja, na primjer, dušičnim, što uzrokuje zamjenu C s U i A s in molekula DNA G. Korisna informacija također pružaju analizu mutacija uzrokovanih nespecifičnim mutagenima, usporedbu razlika u primarnoj strukturi srodnih proteina u različiti tipovi, korelacija između sastava DNA i proteina itd.

Dešifriranje G. to. na temelju podataka in vivo i in vitro dalo je podudarne rezultate. Kasnije su razvijene tri druge metode za dešifriranje koda u sustavima bez stanica: vezanje aminoacil-tRNA (tj. tRNA s pričvršćenom aktiviranom aminokiselinom) s trinukleotidima poznatog sastava (M. Nirenberg i sur., 1965.), vezanje aminoacil-tRNA s polinukleotidima koji počinju određenim tripletom (Mattei i sur., 1966.), te korištenje polimera kao mRNA, kod kojih je poznat ne samo sastav, već i redoslijed nukleotida (X. Korana i sur. , 1965). Sve tri metode se međusobno nadopunjuju, a rezultati su u skladu s podacima dobivenim in vivo pokusima.

U 70-ima 20. stoljeće pojavile su se metode za osobito pouzdanu provjeru rezultata dekodiranja G. k. Poznato je da se mutacije koje nastaju pod utjecajem proflavina sastoje od gubitka ili umetanja pojedinih nukleotida, što dovodi do pomaka u okviru čitanja. U fagu T4 proflavin je izazvao niz mutacija u kojima se promijenio sastav lizozima. Ovaj sastav je analiziran i uspoređen s onim kodonima koji su trebali nastati pomakom okvira. Rezultat je bila potpuna usklađenost. Dodatno, ova je metoda omogućila utvrđivanje koji tripleti degeneriranog koda kodiraju svaku od aminokiselina. Godine 1970. J. M. Adams i njegovi suradnici uspjeli su djelomično dešifrirati G. c. izravnom metodom: u fagu R17 određen je slijed baza u fragmentu dugom 57 nukleotida i uspoređen s aminokiselinskim slijedom proteina ovojnice. . Rezultati su bili u potpunosti u skladu s onima dobivenim manje izravnim metodama. Dakle, kod je potpuno i ispravno dešifriran.

Rezultati dekodiranja su sažeti u tablici. Označava sastav kodona i RNK. Sastav antikodona tRNA je komplementaran kodonima mRNA, tj. umjesto Y sadrže A, umjesto A - U, umjesto C - G i umjesto G - C, a odgovara kodonima strukturnog gena (lanac DNA). iz kojeg se iščitava informacija) s jedinom razlikom što uracil zauzima mjesto timina. Od 64 tripleta koji mogu nastati kombinacijom 4 nukleotida, 61 ima "smisao", tj. kodira aminokiseline, a 3 su "besmislena" (bez značenja). Postoji prilično jasan odnos između sastava tripleta i njihovog značenja, koji je otkriven prilikom analize općih svojstava koda. U nekim slučajevima, tripleti koji kodiraju određenu aminokiselinu (na primjer, prolin, alanin) karakterizirani su činjenicom da su prva dva nukleotida (obavezna) ista, a treći (neobavezno) može biti bilo što. U drugim slučajevima (pri kodiranju, na primjer, asparagina, glutamina) dva slična tripleta imaju isto značenje, u kojima se prva dva nukleotida podudaraju, a na mjestu trećeg nalazi se bilo koji purin ili bilo koji pirimidin.

Besmisleni kodoni, od kojih 2 imaju posebne nazive koji odgovaraju oznakama mutanata faga (UAA-oker, UAG-jantar, UGA-opal), iako ne kodiraju nikakve aminokiseline, ali imaju veliki značaj kod čitanja informacija kodiranjem kraja polipeptidnog lanca.

Čitanje informacija odvija se u smjeru od 5 1 -> 3 1 - do kraja nukleotidnog lanca (vidi Deoksiribonukleinske kiseline). U ovom slučaju, sinteza proteina se odvija od aminokiseline sa slobodnom amino skupinom do aminokiseline sa slobodnom karboksilnom skupinom. Početak sinteze kodiran je tripletima AUG i GUG, koji u ovom slučaju uključuju specifičnu početnu aminoacil-tRNA, točnije N-formilmetionil-tRNA. Ti isti tripleti, kada su lokalizirani unutar lanca, kodiraju metionin, odnosno valin. Dvosmislenost je otklonjena činjenicom da početku čitanja prethode besmislice. Postoje dokazi da se granica između regija mRNA koja kodiraju različite proteine ​​sastoji od više od dva tripleta i da se sekundarna struktura RNA mijenja na tim mjestima; ovo pitanje je u fazi istraživanja. Ako se besmisleni kodon pojavljuje unutar strukturnog gena, tada je odgovarajući protein izgrađen samo do lokacije tog kodona.

Otkriće i dešifriranje genetskog koda - izvanredno postignuće molekularne biologije - utjecalo je na sve biološke znanosti, u nekim slučajevima dovevši do razvoja posebnih velikih odjeljaka (vidi Molekularna genetika). Učinak G.-ovog otkrića i srodnih istraživanja uspoređuje se s učinkom koji je Darwinova teorija imala na biološke znanosti.

Univerzalnost genetike izravan je dokaz univerzalnosti osnovnih molekularnih mehanizama života u svim predstavnicima organskog svijeta. U međuvremenu, velike razlike u funkcijama genetskog aparata i njegovoj strukturi tijekom prijelaza od prokariota do eukariota i od jednostaničnih do višestaničnih organizama vjerojatno su povezane s molekularnim razlikama, čije je proučavanje jedan od zadataka budućnosti. Budući da je G.K. istraživanje samo pitanje zadnjih godina, značaj dobivenih rezultata za praktična medicina samo je neizravne prirode, omogućujući nam da razumijemo prirodu bolesti, mehanizam djelovanja patogena i ljekovitih tvari. Međutim, otkriće takvih fenomena kao što su transformacija (vidi), transdukcija (vidi), supresija (vidi), ukazuje na temeljnu mogućnost ispravljanja patološki promijenjene nasljedne informacije ili njezine korekcije - tzv. genetski inženjering (vidi).

Stol. GENETSKI KOD

Prvi nukleotid kodona	Drugi nukleotid kodona								Treći, nukleotidni kodon
		Fenilalanin
						J Gluposti
								Triptofan
						Histidin
						Glutaminska kiselina
		Izoleucin				Asparaginska kiselina
		metionin
						Asparagin
						Glutamin

* Kodira kraj lanca.

** Također kodira početak lanca.

Bibliografija: Ichas M. Biološki kod, prev. s engleskog, M., 1971.; Strijelac N.B. Biofizika citogenetskih lezija i genetski kod, L., 1968.; Molekularna genetika, prev. s engleskog, ur. A. N. Belozersky, 1. dio, M., 1964; Nukleinske kiseline, trans. s engleskog, ur. A. N. Belozersky, M., 1965; Watson J.D. Molekularna biologija gen, prev. s engleskog, M., 1967.; Fiziološka genetika, ur. M. E. Lobasheva S. G., Inge-Vechtomo-va, L., 1976, bibliogr.; Desoxyribonuc-leins&ure, Schlttssel des Lebens, hrsg. v„ E. Geissler, B., 1972.; Genetski kod, Gold Spr. Harb. Symp. količinski Biol., v. 31, 1966.; W o e s e C. R. Genetski kod, N. Y. a. o., 1967.

Koriste se isti nukleotidi, osim nukleotida koji sadrži timin, koji je zamijenjen sličnim nukleotidom koji sadrži uracil, koji se označava slovom (u literaturi na ruskom jeziku). U molekulama DNA i RNA nukleotidi su raspoređeni u lance i tako se dobivaju nizovi genetskih slova.

Proteini gotovo svih živih organizama građeni su od samo 20 vrsta aminokiselina. Te se aminokiseline nazivaju kanonskim. Svaki protein je lanac ili nekoliko lanaca aminokiselina povezanih u strogo definiranom nizu. Taj slijed određuje strukturu proteina, a time i sva njegova biološka svojstva.

Međutim, početkom 60-ih godina 20. stoljeća novi su podaci otkrili nedosljednost hipoteze o "kodu bez zareza". Zatim su pokusi pokazali da kodoni, koje je Crick smatrao besmislenim, mogu izazvati sintezu proteina in vitro, a do 1965. utvrđeno je značenje svih 64 tripleta. Pokazalo se da su neki kodoni jednostavno suvišni, odnosno da je cijeli niz aminokiselina kodiran s dva, četiri ili čak šest tripleta.

Svojstva

Tablice korespondencije između kodona mRNA i aminokiselina

Genetski kod zajednički većini pro- i eukariota. Tablica prikazuje svih 64 kodona i odgovarajuće aminokiseline. Osnovni poredak je od 5" do 3" kraja mRNA.

Standardni genetski kod

1 baza	2. baza								3 baza
	U		C		A		G
U	UUU	(Phe/F) fenilalanin	UCU	(Ser/S) Serin	UAU	(Tyr/Y) Tirozin	UGU	(Cys/C) Cistein	U
	UUC		UCC		UAC		UGC		C
	UUA	(Leu/L) Leucin	UCA		UAA	Zaustavi ( Oker)	U.G.A.	Zaustavi ( Opal)	A
	UUG		UCG		UAG	Zaustavi ( jantar)	UGG	(Trp/W) Triptofan	G
C	CUU		CCU	(Pro/P) Prolin	CAU	(Njegov/H) Histidin	C.G.U.	(Arg/R) Arginin	U
	CUC		CCC		C.A.C.		C.G.C.		C
	CUA		CCA		CAA	(Gln/Q) Glutamin	C.G.A.		A
	C.U.G.		CCG		CAG		CGG		G
A	AUU	(Ile/I) izoleucin	ACU	(Thr/T) Treonin	AAU	(Asn/N) Asparagin	AGU	(Ser/S) Serin	U
	AUC		ACC		A.A.C.		A.G.C.		C
	AUA		ACA		AAA	(Lys/K) Lizin	A.G.A.	(Arg/R) Arginin	A
	KOLOVOZ	(Met/M) metionin	A.C.G.		AAG		AGG		G
G	GUU	(Val/V) Valin	G.C.U.	(Ala/A) Alanin	GAU	(Asp/D) Asparaginska kiselina	GGU	(Gly/G) glicin	U
	GUC		GCC		GAC		GGC		C
	GUA		G.C.A.		GAA	(Glu/E) Glutaminska kiselina	GGA		A
	G.U.G.		GCG		GEG		GGG		G

AUG kodon kodira metionin i također je mjesto inicijacije translacije: prvi AUG kodon u kodirajućoj regiji mRNA služi kao početak sinteze proteina. Obrnuta tablica (prikazani su kodoni za svaku aminokiselinu, kao i stop kodoni)

Ala/A	GCU, GCC, GCA, GCG	Leu/L	UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
Arg/R	CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG	Lys/K	AAA, AAG
Asn/N	AAU, AAC	Met/M	KOLOVOZ
Asp/D	GAU, GAC	Phe/F	UUU, UUC
Cys/C	UGU, UGC	Pro/P	CCU, CCC, CCA, CCG
Gln/Q	CAA, CAG	Ser/S	UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
Ljepilo	GAA, GAG	Thr/T	ACU, ACC, ACA, ACG
Gly/G	GGU, GGC, GGA, GGG	Trp/W	UGG
Njegov/H	CAU, CAC	Tyr/Y	UAU, UAC
Ile/I	AUU, AUC, AUA	Val/V	GUU, GUC, GUA, GUG
POČETAK	KOLOVOZ	STOP	UAG, UGA, UAA

Varijacije u standardnom genetskom kodu

Prvi primjer odstupanja od standardnog genetskog koda otkriven je 1979. tijekom istraživanja ljudskih mitohondrijskih gena. Od tada je pronađeno nekoliko sličnih varijanti, uključujući niz alternativnih mitohondrijskih kodova, na primjer, čitanje stop kodona UGA kao kodona koji specificira triptofan u mikoplazmama. U bakterijama i arhejama, HG i UG se često koriste kao početni kodoni. U nekim slučajevima, geni počinju kodirati protein na početnom kodonu koji se razlikuje od onog koji vrsta normalno koristi.

U neke proteine, nestandardne aminokiseline, kao što su selenocistein i pirolizin, umetnute su pomoću ribosoma koji čita stop kodon, ovisno o sekvencama u mRNA. Selenocistein se sada smatra 21., a pirolizin 22. aminokiselinama koje čine proteine.

Unatoč tim iznimkama, svi živi organizmi imaju genetski kod zajedničke značajke: kodoni se sastoje od tri nukleotida, pri čemu su prva dva odlučujuća; kodoni se prevode pomoću tRNA i ribosoma u sekvencu aminokiselina.

Odstupanja od standardnog genetskog koda.

Primjer	kodon	Normalno značenje	Čita se kao:
Neke vrste kvasca Candida	C.U.G.	leucin	Serin
Mitohondriji, posebno u Saccharomyces cerevisiae	CU(U, C, A, G)	leucin	Serin
Mitohondriji viših biljaka	CGG	Arginin	Triptofan
Mitohondriji (u svim proučavanim organizmima bez iznimke)	U.G.A.	Stop	Triptofan
Nuklearni genom ciliata Euplotes	U.G.A.	Stop	Cistein ili selenocistein
Mitohondriji sisavaca, Drosophila, S. cerevisiae i mnoge protozoe	AUA	Izoleucin	Metionin = početak
Prokarioti	G.U.G.	Valin	Početak
Eukarioti (rijetko)	C.U.G.	leucin	Početak
Eukarioti (rijetko)	G.U.G.	Valin	Početak
Prokarioti (rijetko)	UUG	leucin	Početak
Eukarioti (rijetko)	A.C.G.	treonin	Početak
Mitohondrije sisavaca	AGC, AGU	Serin	Stop
Drosophila mitohondrije	A.G.A.	Arginin	Stop
Mitohondrije sisavaca	AG(A, G)	Arginin	Stop

Evolucija

Vjeruje se da se trostruki kod razvio prilično rano u evoluciji života. Ali postojanje razlika u nekim organizmima koji su se pojavili u različitim evolucijskim fazama ukazuje na to da on nije uvijek bio takav.

Prema nekim modelima, kod je prvo postojao u primitivnom obliku, kada je mali broj kodona označavao relativno mali broj aminokiselina. Više točna vrijednost kodoni i veći broj aminokiseline bi se mogle uvesti kasnije. Isprva su se samo prve dvije od tri baze mogle koristiti za prepoznavanje [što ovisi o strukturi tRNA].

- Lewin B. Geni. M.: 1987. Str. 62.

vidi također

Bilješke

1. Sanger F. (1952). “Raspored aminokiselina u proteinima.” Adv. Protein Chem. 7 : 1-67. PMID.
2. Ichas M. Biološki kod. - M.: Mir, 1971.
3. Watson J. D., Crick F. H. (travanj 1953.). “Molekularna struktura nukleinskih kiselina; strukturu nukleinske kiseline deoksiriboze." Priroda. 171 : 737-738. PMID. referenca)
4. Watson J. D., Crick F. H. (svibanj 1953.). “Genetske implikacije strukture deoksiribonukleinske kiseline.” Priroda. 171 : 964-967. PMID. Koristi zastarjeli |month= parametar (pomoć)
5. Crick F. H. (travanj 1966.). “Genetski kod – jučer, danas i sutra.” Cold Spring Harb. Symp. Količina Biol.: 1-9. PMID. Koristi zastarjeli |month= parametar (pomoć)
6. Gamow G. (veljača 1954). “Moguća povezanost između deoksiribonukleinske kiseline i proteinskih struktura.” Priroda. 173 : 318. DOI:10.1038/173318a0. PMID. Koristi zastarjeli |month= parametar (pomoć)
7. Gamow G., Rich A., Ycas M. (1956). “Problem prijenosa informacija s nukleinskih kiselina na proteine.” Adv. Bio.l Med. Phys.. 4 : 23-68. PMID.
8. Gamow G, Ycas M. (1955). “Statistička korelacija sastava proteina i ribonukleinske kiseline” . Proc. Natl. Akad. Sci. SAD.. 41 : 1011-1019. PMID.
9. Crick F. H., Griffith J. S., Orgel L. E. (1957.).

Poglavlje Jedinstveni državni ispit: 2.6. Genetske informacije u stanici. Geni, genetski kod i njegova svojstva. Matrična priroda reakcija biosinteze. Biosinteza proteina i nukleinskih kiselina

Više od 6 milijardi ljudi već živi na Zemlji. Osim 25-30 milijuna parova jednojajčanih blizanaca, genetski su svi ljudi različiti. To znači da je svaki od njih jedinstven, ima jedinstvene nasljedne karakteristike, karakterne osobine, sposobnosti, temperament i mnoge druge kvalitete. Što određuje takve razlike među ljudima? Naravno, razlike u njihovim genotipovi , tj. skupovi gena određenog organizma. Jedinstven je za svaku osobu, kao što je jedinstven i genotip pojedine životinje ili biljke. Ali genetske osobine ova osoba utjelovljena u proteinima sintetiziranim u njegovom tijelu. Posljedično, struktura proteina jedne osobe razlikuje se, iako vrlo malo, od proteina druge osobe. Zbog toga nastaje problem transplantacije organa, zbog toga se javljaju alergijske reakcije na hranu, ubode insekata, pelud biljaka itd. To ne znači da ljudi nemaju potpuno iste proteine. Proteini koji obavljaju iste funkcije mogu biti isti ili se međusobno neznatno razlikuju za jednu ili dvije aminokiseline. Ali ne postoje ljudi na Zemlji (s izuzetkom jednojajčanih blizanaca) koji imaju sve iste proteine.

Informacija o primarnoj strukturi proteina kodirana je kao niz nukleotida u dijelu molekule DNA – genu. Gen je jedinica nasljedne informacije organizma. Svaka molekula DNK sadrži mnogo gena. Sačinjava ga ukupnost svih gena organizma genotip.

Kodiranje nasljednih informacija događa se pomoću genetski kod . Kod je sličan dobro poznatoj Morseovoj abecedi, koja kodira informacije s točkama i crticama. Morseov kod je univerzalan za sve radio operatere, a razlike su samo u prevođenju signala u različiti jezici. Genetski kod također je univerzalan za sve organizme i razlikuje se samo u izmjeni nukleotida koji tvore gene i kodiraju proteine ​​pojedinih organizama.

Svojstva genetskog koda : trostrukost, specifičnost, univerzalnost, redundancija i nepreklapanje.

Dakle, što je genetski kod? U početku se sastoji od tripleta ( trojke ) DNA nukleotidi kombinirani u različitim sekvencama. Na primjer, AAT, GCA, ACG, THC itd. Svaki triplet nukleotida kodira određenu aminokiselinu koja će biti integrirana u polipeptidni lanac. Na primjer, CGT triplet kodira aminokiselinu alanin, a AAG triplet kodira aminokiselinu fenilalanin. Postoji 20 aminokiselina, a postoje 64 mogućnosti kombiniranja četiri nukleotida u grupe od po tri, pa su četiri nukleotida dovoljna za kodiranje 20 aminokiselina. Zbog toga jedna aminokiselina može biti kodirana s nekoliko tripleta. Neki tripleti uopće ne kodiraju aminokiseline, ali pokreću ili zaustavljaju biosintezu proteina.

Razmatra se stvarni genetski kod slijed nukleotida u molekuli mRNA, jer uklanja informacije iz DNK ( proces transkripcije ) i prevodi ga u niz aminokiselina u molekulama sintetiziranih proteina ( proces emitiranja ). Sastav mRNA uključuje ACGU nukleotide. Trostruki nukleotidi mRNA nazivaju se kodoni. Već navedeni primjeri DNA tripleta na mRNA izgledat će ovako - CGT triplet na mRNA postat će GCA triplet, a DNA triplet - AAG - UUC triplet. Kodoni mRNA odražavaju genetski kod u zapisu. Dakle, genetski kod je triplet, univerzalan za sve organizme na zemlji, degeneriran (svaka aminokiselina je šifrirana s više od jednog kodona). Između gena postoje interpunkcijski znakovi - to su trojke, koje se nazivaju stop kodoni . Oni signaliziraju završetak sinteze jednog polipeptidnog lanca. Postoje tablice genetskog koda koje morate znati koristiti za dešifriranje mRNA kodona i konstruiranje lanaca proteinskih molekula (komplementarna DNA u zagradama).