WAS IST EIN CODON? (GENETIK) - BIOLOGIE - 2025

Ein Codon ist jede der 64 möglichen Kombinationen von drei Nukleotiden, basierend auf den vier, aus denen Nukleinsäuren bestehen. Das heißt, aus Kombinationen der vier Nukleotide werden Blöcke mit drei "Buchstaben" oder Tripletts gebildet.

Dies sind die Desoxyribonukleotide mit den stickstoffhaltigen Basen Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin in der DNA. In der RNA sind sie Ribonukleotide mit den stickstoffhaltigen Basen Adenin, Guanin, Uracil und Cytosin.

Das Codon-Konzept gilt nur für Gene, die für Proteine ​​kodieren. Die DNA-codierte Nachricht wird in Blöcken aus drei Buchstaben gelesen, sobald die Informationen von Ihrem Messenger verarbeitet wurden. Kurz gesagt, das Codon ist die grundlegende Codierungseinheit für die Gene, die übersetzt werden.

Codons und Aminosäuren

Wenn wir für jede Position in Wörtern mit drei Buchstaben vier Möglichkeiten haben, gibt uns das Produkt 4 X 4 X 4 64 mögliche Kombinationen. Jedes dieser Codons entspricht einer bestimmten Aminosäure - mit Ausnahme von drei, die als Codons am Ende des Lesens fungieren.

Die Umwandlung einer Nachricht, die mit stickstoffhaltigen Basen in einer Nukleinsäure codiert ist, in eine Nachricht mit Aminosäuren in einem Peptid wird als Translation bezeichnet. Das Molekül, das die Nachricht von der DNA zur Translationsstelle mobilisiert, wird als Messenger-RNA bezeichnet.

Ein Triplett einer Messenger-RNA ist ein Codon, dessen Translation in Ribosomen stattfindet. Die kleinen Adaptermoleküle, die die Sprache der Nukleotide in Aminosäuren in Ribosomen ändern, sind Transfer-RNAs.

Nachricht, Boten und Übersetzung

Eine Protein-kodierende Nachricht besteht aus einer linearen Anordnung von Nukleotiden, die ein Vielfaches von drei ist. Die Nachricht wird von einer RNA übertragen, die wir Messenger (mRNA) nennen.

In zellulären Organismen entstehen alle mRNAs durch Transkription des kodierten Gens in ihrer jeweiligen DNA. Das heißt, die Gene, die für Proteine ​​kodieren, sind in der Sprache der DNA auf DNA geschrieben.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass diese Dreierregel in der DNA strikt eingehalten wird. Da die Nachricht von der DNA transkribiert wurde, ist sie jetzt in RNA-Sprache geschrieben.

Die mRNA besteht aus einem Molekül mit der Genbotschaft, das auf beiden Seiten von nichtkodierenden Regionen flankiert wird. Bestimmte Änderungen nach der Transkription, wie z. B. das Spleißen, ermöglichen das Generieren einer Nachricht, die der Dreierregel entspricht. Wenn diese Dreierregel in der DNA nicht erfüllt zu sein schien, wird sie durch Spleißen wiederhergestellt.

Die mRNA wird zu der Stelle transportiert, an der sich Ribosomen befinden, und hier steuert der Bote die Übersetzung der Nachricht in die Proteinsprache.

Im einfachsten Fall hat das Protein (oder Peptid) eine Anzahl von Aminosäuren, die einem Drittel der Buchstaben in der Nachricht ohne drei von ihnen entspricht. Das heißt, gleich der Anzahl der Messenger-Codons minus einer der Terminierungen.

Genetische Botschaft

Eine genetische Nachricht von einem Gen, das für Proteine ​​kodiert, beginnt im Allgemeinen mit einem Codon, das als Aminosäure Methionin (Codon AUG, in RNA) übersetzt wird.

Eine charakteristische Anzahl von Codons setzt sich dann bei einer bestimmten linearen Länge und Sequenz fort und endet bei einem Stoppcodon. Das Stoppcodon kann eines der Codons Opal (UGA), Bernstein (UAG) oder Ocker (UAA) sein.

Diese haben kein Äquivalent in der Aminosäuresprache und daher keine entsprechende Transfer-RNA. In einigen Organismen ermöglicht das Codon UGA jedoch den Einbau der modifizierten Aminosäure Selenocystein. In anderen Fällen ermöglicht das Codon UAG den Einbau der Aminosäure Pyrrolysin.

Messenger-RNA-Komplexe mit Ribosomen und die Initiierung der Translation ermöglichen den Einbau eines anfänglichen Methionins. Wenn der Prozess erfolgreich ist, verlängert sich das Protein (verlängert sich), wenn jede tRNA die entsprechende Aminosäure spendet, die vom Botenstoff geleitet wird.

Bei Erreichen des Stoppcodons wird der Einbau von Aminosäuren gestoppt, die Translation ist abgeschlossen und das synthetisierte Peptid wird freigesetzt.

Codons und Anticodons

Obwohl es sich um eine Vereinfachung eines viel komplexeren Prozesses handelt, unterstützt die Codon-Anticodon-Wechselwirkung die Hypothese der Translation durch Komplementarität.

Demnach wird für jedes Codon in einem Messenger die Wechselwirkung mit einer bestimmten tRNA durch die Komplementarität mit den Basen des Anticodons bestimmt.

Das Anticodon ist die Sequenz von drei Nukleotiden (Triplett), die in der kreisförmigen Basis einer typischen tRNA vorhanden sind. Jede spezifische tRNA kann mit einer bestimmten Aminosäure beladen werden, die immer gleich ist.

Auf diese Weise sagt der Bote, wenn ein Anticodon erkannt wird, dem Ribosom, dass es die Aminosäure akzeptieren muss, die die tRNA trägt, für die es in diesem Fragment komplementär ist.

Die tRNA fungiert daher als Adapter, mit dem die vom Ribosom durchgeführte Translation verifiziert werden kann. Dieser Adapter ermöglicht in Codon-Leseschritten mit drei Buchstaben den linearen Einbau von Aminosäuren, die letztendlich die übersetzte Nachricht bilden.

Die Degeneration des genetischen Codes

Die Codon: Aminosäure-Entsprechung ist in der Biologie als genetischer Code bekannt. Dieser Code enthält auch die drei Translationsstoppcodons.

Es gibt 20 essentielle Aminosäuren; Es stehen jedoch wiederum 64 Codons für ihre Konvertierung zur Verfügung. Wenn wir die drei Stopcodons entfernen, haben wir noch 61 übrig, um die Aminosäuren zu codieren.

Methionin wird nur vom AUG-Codon codiert, das das Startcodon ist, aber auch von dieser bestimmten Aminosäure in einem anderen Teil der Nachricht (Gen).

Dies führt dazu, dass 19 Aminosäuren von den verbleibenden 60 Codons codiert werden. Viele Aminosäuren werden von einem einzigen Codon codiert. Es gibt jedoch andere Aminosäuren, die von mehr als einem Codon codiert werden. Diese fehlende Beziehung zwischen Codon und Aminosäure nennen wir die Entartung des genetischen Codes.

Organellen

Schließlich ist der genetische Code teilweise universell. In Eukaryoten gibt es andere Organellen (evolutionär von Bakterien abgeleitet), bei denen eine andere Translation verifiziert wird als im Zytoplasma.

Diese Organellen mit ihrem eigenen Genom (und ihrer eigenen Translation) sind Chloroplasten und Mitochondrien. Die genetischen Codes von Chloroplasten, Mitochondrien, eukaryotischen Kernen und Bakteriennukleoiden sind nicht genau identisch.

Innerhalb jeder Gruppe ist es jedoch universell. Beispielsweise führt ein Pflanzengen, das in eine tierische Zelle kloniert und translatiert wird, zu einem Peptid mit der gleichen linearen Aminosäuresequenz, die es gehabt hätte, wenn es in der Ursprungspflanze translatiert worden wäre.

Verweise

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