Genetik Kod

Genetik Kod
Genetik kod: Canlı hücrelerde, DNA ve karşılığı olan RNA molekülündeki nükleotid dizilişi
ile sentezlenecek protein arasındaki bağı sağlayan kurallar topluluğudur.
Genetik kod; kodon → amino asit paradigması üzerine kuruludur. Genetik kod, üç
nükleotidlik bir dizi parçasından amino asitler kümesine tanımlı bir fonksiyondur. Bu
fonksiyon DNA için,
c : { A, C , G, T } × { A, C , G, T } × { A, C , G, T } → AminoAsitler
ve RNA için,
c : { A, C , G,U } × { A, C , G, U } × { A, C , G,U } → AminoAsitler
dır. Kodonların üç DNA nükleotidinden oluştuğunu deneysel olarak ilk Crick, Brenner ve
arkadaşları göstermiştir. Genetik kod, aralarında ayırma işareti bulunmayan ve örtüşmeyen, üç
harfli kelimelerden (kodonlardan) oluşan bir kod’dur. Bazı istisnalar dışında tüm canlılar
Standart Genetik Kod denen aynı genetik kodu kullanmaktadır. RNA için Genetik kod
aşağıdaki gibidir. DNA’da U ’nun yerini T almaktadır. Tablonun kenarında nükleotitler ve
tablonun içinde amino asitler bulunmaktadır.
U
C
A
G
U
Phe (UUU)
Phe (UUC)
Leu (UUA)
Leu (UUG)
Leu (CUU)
Leu (CUC)
Leu (CUA)
Leu (CUG)
Ile ( AUU)
Ile (AUC)
Ile (AUA)
Met (AUG)
Val (GAU)
Val (GAC)
Val (GAA)
Val (GAG)
C
Ser (UCU)
Ser (UCC)
Ser (UCA)
Ser (UCG)
Pro (CCU)
Pro (CCC)
Pro (CCA)
Pro (CCG)
Thr (ACU)
Thr (ACC)
Thr (ACA)
Thr (ACG)
Ala (GCU)
Ala (GCC)
Ala (GCA)
Ala (GCG)
A
Tyr (UAU)
Tyr (UAC)
Stop(UAA)
Stop(UAG)
His (CAU)
His (CAC)
Gln (CAA)
Gln (CAG)
Asn (AAU)
Asn (AAC)
Lys (AAA)
Lys (AAG)
Asp (GAU)
Asp (GAC)
Glu (GAA)
Glu (GAG)
G
Cys (UGU)
Cys (UGC)
Stop(UGA)
Trp (AGG)
Arg (CGU)
Arg (CGC)
Arg (CGA)
Arg (CGG)
Ser (AGU)
Ser (AGC)
Arg (AGA)
Arg (AGG)
Gly (GGU)
Gly (GGC)
Gly (GGA)
Gly (GGG)
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
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
AUG
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
Glu/E GAA, GAG
Thr/T
ACU, ACC, ACA, ACG
Gly/G GGU, GGC, GGA, GGG
Trp/W UGG
His/H CAU, CAC
Tyr/Y
UAU, UAC
Val/V
GUU, GUC, GUA, GUG
STOP
UAG, UGA, UAA
Ile/I
AUU, AUC, AUA
START AUG
Bir amino asit için birden çok kod bulunmaktadır. Aynı amino asit’i belirleyen
kodların ilk iki harfi aynıdır. RNA boyunca üçlü gruplar halinde bulunan ve protein
sentezleme sırasında üretilen aminoasit dizilerinin düzenini belirleyen nükleotid dizileri,
kalıtsal olarak DNA molekülü tarafından belirlenmektedir. Vücudumuz genlerden aldığı
bilgiye göre gerekli olan proteinleri ne zaman ve ne şekilde üreteceğine karar verir. Hangi
genin hangi proteini kodlayacağı belirlidir.
Peptit bağları yardımıyla uzun amino asit zincirleri, yani proteinler oluşmaktadır. Proteinler,
çok sayıda amino asit (50-3000) biriminden oluşmaktadır.
Genler, genel olarak 1000 – 10000 bp (baz çifti) uzunluğundadır. Bir gen
komşuluğundaki genomun yapısı genel olarak aşağıdaki gibidir.
Transkripsiyon yönü
Ekzonlar (kodlama bölgeleri)
Transkripsiyon
başlangıcı
5’
Promoter
(tetikleyici bölge,
ilgili özel enzimle
aktifleştirilmektedir)
Sonlandırıcı kodon
(UAG,UGA veya UAA)
3’
Đntronlar (ara bölgeler)
5’ translasyon
gerçekleşmeyen
bölge
Protein sentezinin basamakları aşağıdaki gibi sıralanabilir.
1. Amino asitlerin aktivasyonu.
2. Başlangıç kompleksinin oluşması.
3. Zincir uzaması-sentez.
4. Sonlandırma ve salınım.
5. Katlanma ve translasyon sonrası işlemler.
AAAAAA...
Polyadenilation
signal
3’ translasyon
gerçekleşmeyen
bölge
Gen faaliyetleri zaman boyutu içinde ele alındıklarında bilgisayar programlarının
işleyişini andırmaktadırlar.
Eğer “X sinyali (işareti)” varsa “Y ” üret.
Aksi takdirde “Z ” üret.
Eğer “Y ürünü ve V sinyali” varsa “W ” üret,
Aksi takdirde “ faaliyet” yapma.
Z ürününü üretmeye X sinyali gelinceye kadar devem et.
Örneğin E.coli bakterisinde lac geni yukarıdaki algoritmaya benzer bir faaliyet
sürdürmektedir (M,C.K.Yang, Introduction to Statistical Methods in Modern Genetics,
(2000), sayfa 20). E.coli bakterisi glükoz ve laktoz sindirmektedir. Bu iki şeker farklı iki
enzim tarafından sindirilmektedir. E.coli iki enzimi aynı anda üretememektedir. Doğru enzimi
şeker varlığına tepki olarak üretmektedir. Şeker değiştiğinde enzim de değişmektedir.
Yukarıdaki genetik programda X,V sinyalleri (işaretleri) vücudun başka yerlerinden
gelebilir. Bunlar, vücut içinden gelen sinir sinyalleri, hormonlar veya vücut dışından gelen
sıcaklık, basınç, bakteri, antijen gibi şeyler olabilir.