ما هو الكود الجيني و خصائصه و اكتشاف الشيفرة الجينية ؟

الكود الجيني هو الترتيب الدقيق للنيوكليوتيدات في التسلسل الذي يتكون منه الحمض النووي . إنها أيضًا مجموعة القواعد التي يتم من خلالها ترجمة التسلسل المذكور بواسطة RNA إلى سلسلة من الأحماض الأمينية ، لتكوين بروتين . بمعنى آخر ، يعتمد تخليق البروتين على هذا الرمز .

جميع الكائنات الحية لها شفرة جينية تنظم الحمض النووي والحمض النووي الريبي. على الرغم من الاختلافات الواضحة بين ممالك الحياة المختلفة ، تبين أن المحتوى الجيني متشابه إلى حد كبير ، مما يشير إلى أن كل أشكال الحياة يجب أن يكون لها أصل مشترك. يمكن أن تؤدي الاختلافات الصغيرة في الشفرة الجينية إلى ظهور أنواع مختلفة .

يتألف تسلسل الكود الجيني من مجموعات من ثلاثة نيوكليوتيدات ، كل منها يسمى كودون ومسؤول عن تصنيع حمض أميني معين (عديد ببتيد).

تأتي هذه النيوكليوتيدات من أربعة أنواع مختلفة من القواعد النيتروجينية: الأدينين (A) ، الثايمين (T) ، الجوانين (G) ، والسيتوزين (C) في الحمض النووي ، والأدينين (A) ، اليوراسيل (U) ، الجوانين (G) ، والسيتوزين (C) في الحمض النووي الريبي.

بهذه الطريقة ، يتم إنشاء سلسلة تصل إلى 64 كودونًا ، 61 منها تشكل الشفرة نفسها (أي أنها تصنع الأحماض الأمينية) و 3 علامات بداية وإيقاف في التسلسل.

وفقًا للترتيب الذي تحدده هذه البنية الجينية ، يمكن لخلايا الجسم جمع الأحماض الأمينية وتوليف بروتينات معينة ، والتي ستؤدي وظائف معينة في الكائن الحي.

خصائص الكود الجيني

يحتوي الكود الجيني على سلسلة من الخصائص الأساسية ، وهي:

• عالمية. كما قلنا من قبل ، تشترك جميع الكائنات الحية في الشفرة الوراثية ، من الفيروسات والبكتيريا إلى البشر والنباتات والحيوانات . هذا يعني أن كودون معين مرتبط بنفس الحمض الأميني ، بغض النظر عن الكائن الحي. هناك 22 رمزًا جينيًا مختلفًا معروفًا ، وهي عبارة عن أشكال مختلفة من الشفرة الجينية القياسية بواسطة كودون واحد أو اثنين فقط.
• النوعية. الكود محدد للغاية ، أي لا توجد أكواد كودون لأكثر من حمض أميني واحد ، دون تداخل ، على الرغم من أنه في بعض الحالات قد تكون هناك أكواد بداية مختلفة ، والتي تسمح بتركيب بروتينات مختلفة من نفس الكود.
• استمرارية. الكود مستمر وليس له أي انقطاعات من أي نوع ، كونه سلسلة طويلة من الكودونات التي يتم نسخها دائمًا في نفس الاتجاه ، من كودون البداية إلى كود الإيقاف.
• تنكس. يحتوي الكود الجيني على حالات زائدة عن الحاجة ، ولكن لا يوجد أي غموض مطلقًا ، أي أن اثنين من الكودونات يمكن أن تتوافق مع نفس الحمض الأميني ، ولكن لا يوجد نفس الكودون أبدًا مع اثنين من الأحماض الأمينية المختلفة. وبالتالي ، هناك أكواد مختلفة أكثر من الحد الأدنى الضروري لتخزين المعلومات الجينية .

اكتشاف الشيفرة الجينية

تم اكتشاف الشفرة الجينية في الستينيات ، بعد أن اكتشف العلماء الأنجلو ساكسونيون روزاليند فرانكلين (1920-1958) وفرانسيس كريك (1916-2004) وجيمس واتسون (1928) وموريس ويلكينز (1916-2004) بنية الحمض النووي ، بداية الدراسة الجينية لتخليق البروتين الخلوي.

في عام 1955 ، تمكن العلماء Severo Ochoa و Marianne Grunberg-Manago من عزل إنزيم فوسفوراز polynucleotide. وجدوا أنه في وجود أي نوع من النوكليوتيدات ، بنى هذا البروتين مرنا أو مرسالًا يتكون من نفس القاعدة النيتروجينية ، أي عديد ببتيد لنيوكليوتيد واحد. يلقي هذا الضوء على الأصل المحتمل لكل من DNA و RNA.

اقترح الروسي الأمريكي جورج جامو (1904-1968) نموذج الشفرة الجينية المكونة من مجموعات القواعد النيتروجينية المعروفة اليوم. ومع ذلك ، أظهر كريك وبرينر ومعاونوهم أن الكودونات تتكون من ثلاث قواعد نيتروجينية فقط .

تم الحصول على أول دليل على المراسلات بين نفس الكودون والحمض الأميني في عام 1961 بفضل مارشال وارين نيرنبرغ وهاينريش ماتاي.

بتطبيق أساليبهم ، تمكن نيرنبرغ وفيليب ليدر من ترجمة 54 من الكودونات المتبقية. بعد ذلك ، أكمل Har Gobind Khorana نسخ الرمز. كان العديد من المشاركين في هذا السباق لفك الشفرة الجينية يستحقون جائزة نوبل في الطب.

وظيفة الكود الجيني

تعتبر وظيفة الشفرة الجينية حيوية في تخليق البروتينات ، أي في تصنيع المركبات الأولية الأساسية لوجود الحياة كما نفهمها.

لهذا السبب ، فهو النمط الأساسي للبناء الفسيولوجي للكائنات ، كل من أنسجتها وإنزيماتها وموادها وسوائلها.

للقيام بذلك ، تعمل الشفرة الجينية كقالب في الحمض النووي ، يتم تصنيع الحمض النووي الريبي منه

وهو نوع من صورة معكوسة. ثم ينتقل في الحمض النووي الريبي إلى العضيات الخلوية المسؤولة عن بناء البروتينات (الريبوسومات).

يبدأ التركيب في الريبوسومات وفقًا للنمط الذي ينتقل من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي .

وبالتالي يرتبط كل جين بحمض أميني ، مما يؤدي إلى بناء سلسلة من عديد الببتيدات. هذه هي الطريقة التي تعمل بها الشفرة الجينية.

أصل الشيفرة الجينية

ربما يكون أصل الشفرة الجينية أكبر لغز في الحياة. من البديهي ، نظرًا لأنه مشترك بين جميع الكائنات الحية المعروفة

أن ظهوره على الكوكب كان قبل ظهور الكائن الحي الأول ، أي الخلية البدائية التي من شأنها أن تؤدي إلى ظهور كل ممالك الحياة .

في البداية ، ربما كانت أصغر بكثير وكانت تحتوي فقط على المعلومات اللازمة لترميز عدد قليل من الأحماض الأمينية

لكنها كانت ستزداد تعقيدًا مع نشأة الحياة وتطورها.