ما هو الكودون؟ (علم الوراثة) - مادة الاحياء - 2025

A كودون هو كل من التوليفات الممكنة من ثلاثة النيوكليوتيدات 64، استنادا إلى الأربع التي تشكل الأحماض النووية. أي ، من مجموعات النيوكليوتيدات الأربعة ، يتم بناء كتل من ثلاثة "أحرف" ، أو ثلاثة توائم.

هذه هي ديوكسي ريبونوكليوتيدات مع القواعد النيتروجينية: الأدينين ، الجوانين ، الثايمين ، والسيتوزين في الحمض النووي. في الحمض النووي الريبي ، هم ريبونوكليوتيدات مع القواعد النيتروجينية: الأدينين ، الجوانين ، اليوراسيل ، والسيتوزين.

ينطبق مفهوم الكودون فقط على الجينات التي ترمز للبروتينات. ستتم قراءة الرسالة المشفرة بالحمض النووي في كتل من ثلاثة أحرف بمجرد معالجة المعلومات الواردة من برنامج المراسلة. الكودون ، باختصار ، هو وحدة التشفير الأساسية للجينات المترجمة.

الكودونات والأحماض الأمينية

إذا كان لدينا أربعة احتمالات لكل موضع من الكلمات المكونة من ثلاثة أحرف ، فإن المنتج 4 × 4 × 4 يعطينا 64 مجموعة ممكنة. يتوافق كل من هذه الكودونات مع حمض أميني معين - باستثناء ثلاثة منها تعمل ككودونات نهاية القراءة.

يسمى تحويل رسالة مشفرة بقواعد نيتروجينية في حمض نووي إلى رسالة بها أحماض أمينية في ببتيد بالترجمة. يسمى الجزيء الذي ينقل الرسالة من الحمض النووي إلى موقع الترجمة الرنا المرسال.

الثلاثي من الرنا المرسال هو كودون تتم ترجمته في الريبوسومات. جزيئات المحولات الصغيرة التي تغير لغة النيوكليوتيدات إلى أحماض أمينية في الريبوسومات هي RNAs المنقولة.

الرسائل والمراسلين والترجمة

تتكون رسالة ترميز البروتين من مصفوفة خطية من النيوكليوتيدات مضاعفات ثلاثة. يتم نقل الرسالة بواسطة RNA الذي نسميه الرسول (mRNA).

في الكائنات الخلوية ، تنشأ جميع الرنا المرسال عن طريق نسخ الجين المشفر في الحمض النووي الخاص بها. أي أن الجينات التي ترمز للبروتينات تكتب على الحمض النووي بلغة الحمض النووي.

ومع ذلك ، هذا لا يعني أن قاعدة الثلاثة هذه يتم الالتزام بها بدقة في الحمض النووي. يجري نسخها من الحمض النووي ، الرسالة الآن مكتوبة بلغة RNA.

يتكون mRNA من جزيء مع رسالة الجين ، محاطًا على كلا الجانبين بمناطق غير مشفرة. تسمح بعض تعديلات ما بعد النسخ ، مثل الربط على سبيل المثال ، بإنشاء رسالة تتوافق مع قاعدة الثلاثة. إذا لم تتحقق قاعدة الثلاثة هذه في الحمض النووي ، فإن التضفير يعيدها.

يتم نقل mRNA إلى الموقع حيث توجد الريبوسومات ، وهنا يوجه الرسول ترجمة الرسالة إلى لغة البروتين.

في أبسط الحالات ، سيكون للبروتين (أو الببتيد) عدد من الأحماض الأمينية يساوي ثلث أحرف الرسالة بدون ثلاثة منها. أي يساوي عدد أكواد المراسلة مطروحًا منه واحدًا من الإنهاء.

رسالة وراثية

تبدأ الرسالة الجينية من الجين الذي يرمز للبروتينات عمومًا بكودون يُترجم على أنه ميثيونين الأحماض الأمينية (كودون AUG ، في RNA).

ثم يستمر عدد مميز من الكودونات بطول وتسلسل خطي محددين ، وينتهي عند كودون توقف. يمكن أن يكون كود الإيقاف أحد أكواد الأوبال (UGA) أو الكهرمان (UAG) أو المغرة (UAA).

هذه ليس لها ما يعادلها في لغة الأحماض الأمينية ، وبالتالي لا يوجد نقل RNA المقابلة. ومع ذلك ، في بعض الكائنات الحية ، يسمح كودون UGA بدمج الحمض الأميني المعدل سيلينوسيستين. في حالات أخرى ، يسمح كودون UAG بدمج الحمض الأميني بيروليزين.

معقدات Messenger RNA مع الريبوسومات ، وبدء الترجمة يسمح بدمج الميثيونين الأولي. إذا نجحت العملية ، فسيتمدد البروتين (يطول) حيث يتبرع كل حمض tRNA بالحمض الأميني المقابل الذي يوجهه المرسال.

عند الوصول إلى كود الإيقاف ، يتم إيقاف دمج الأحماض الأمينية ، واكتمال الترجمة ، ويتم تحرير الببتيد المركب.

Codons و anticodons

على الرغم من أنه تبسيط لعملية أكثر تعقيدًا ، إلا أن تفاعل كودون ومضاد كودون يدعم فرضية الترجمة بالتكامل.

وفقًا لهذا ، بالنسبة لكل كودون في الرسول ، سيتم تحديد التفاعل مع الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) من خلال التكامل مع قواعد anticodon.

إن anticodon هو سلسلة من ثلاثة نيوكليوتيدات (ثلاثية) موجودة في القاعدة الدائرية للحمض النووي الريبي النموذجي. يمكن تحميل كل حمض tRNA محدد بحمض أميني معين ، والذي سيكون دائمًا هو نفسه.

بهذه الطريقة ، عندما يتم التعرف على مضاد الكودون ، فإن الرسول يخبر الريبوسوم بأنه يجب أن يقبل الحمض الأميني الذي يحمل الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) والذي يكون مكملًا له في تلك القطعة.

وبالتالي فإن الحمض الريبي النووي النقال يعمل كمحول يسمح بالتحقق من الترجمة التي يقوم بها الريبوسوم. يسمح هذا المحول ، بخطوات قراءة الكودون المكونة من ثلاثة أحرف ، بالتضمين الخطي للأحماض الأمينية التي تشكل في النهاية الرسالة المترجمة.

تنكس الشيفرة الجينية

الكودون: تُعرف مراسلات الأحماض الأمينية في علم الأحياء باسم الكود الجيني. يتضمن هذا الرمز أيضًا أكواد إيقاف الترجمة الثلاثة.

هناك 20 من الأحماض الأمينية الأساسية. ولكن هناك ، بدورها ، 64 كودونًا متاحًا للتحويل. إذا أزلنا أكواد التوقف الثلاثة ، فلا يزال لدينا 61 رمزًا للأحماض الأمينية.

يتم ترميز الميثيونين فقط بواسطة كودون AUG وهو كودون البدء ، ولكن أيضًا بواسطة هذا الحمض الأميني المعين في أي جزء آخر من الرسالة (الجين).

هذا يقودنا إلى 19 حمضًا أمينيًا يتم تشفيرها بواسطة الكودون الستين المتبقية. يتم ترميز العديد من الأحماض الأمينية بواسطة كودون واحد. ومع ذلك ، هناك أحماض أمينية أخرى مشفرة بأكثر من كودون واحد. هذا النقص في العلاقة بين الكودون والأحماض الأمينية هو ما نسميه انحطاط الشفرة الجينية.

العضيات

أخيرًا ، الشفرة الجينية عالمية جزئيًا. في حقيقيات النوى توجد عضيات أخرى (مشتقة تطوريًا من البكتيريا) حيث يتم التحقق من ترجمة مختلفة عن تلك التي تم التحقق منها في السيتوبلازم.

هذه العضيات مع الجينوم الخاص بها (والترجمة) هي البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا. الرموز الجينية للبلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا والنواة حقيقية النواة والنيوكلييدات البكتيرية ليست متطابقة تمامًا.

ومع ذلك ، داخل كل مجموعة هو عالمي. على سبيل المثال ، الجين النباتي الذي يتم استنساخه وترجمته في خلية حيوانية سيؤدي إلى ظهور ببتيد له نفس تسلسل الأحماض الأمينية الخطية التي كان سيحصل عليها إذا تمت ترجمته في النبات الأصلي.

المراجع

1. ألبرتس ، ب. ، جونسون ، أ.د. ، لويس ، ج. ، مورغان ، د. ، راف ، إم ، روبرتس ، ك. ، والتر ، ب. (2014) البيولوجيا الجزيئية للخلية (الإصدار ^السادس). دبليو دبليو نورتون وشركاه ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.
2. بروكر ، آر جيه (2017). علم الوراثة: التحليل والمبادئ. ماكجرو هيل للتعليم العالي ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.
3. Goodenough ، UW (1984) علم الوراثة. شركة WB Saunders المحدودة ، فيلادلفيا ، بنسلفانيا ، الولايات المتحدة الأمريكية.
4. Griffiths، AJF، Wessler، R.، Carroll، SB، Doebley، J. (2015). مدخل إلى التحليل الجيني (11 ^تشرين إد). نيويورك: دبليو إتش فريمان ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.
5. Koonin، EV، Novozhilov، AS (2017) أصل وتطور الشفرة الوراثية العالمية. المراجعة السنوية لعلم الوراثة ، 7 ؛ 51: 45-62.
6. Manickam، N.، Joshi، K.، Bhatt، MJ، Farabaugh، PJ (2016) تعتمد تأثيرات تعديل الحمض الريبي النووي النقال على دقة الترجمة على قوة الكودون ومضاد الكودون الجوهرية. بحوث الأحماض النووية ، 44: 1871-1881.