Pirmieji mūsų planetos gyventojai, greičiausiai,gyvenimo trukmė buvo labai maža. Visų gyvų dalykų evoliucijos kryptis siekė padidinti organizmo gyvenimo trukmę, norint sėkmingai prisitaikyti prie aplinkos sąlygų, sukurti prisitaikymo mechanizmus ir galimybę sukauptą patirtį perduoti kitoms kartoms. Organinių molekulių sukūrimas pagal išdėstytą planą leido gyvybei Žemėje įsitvirtinti ir sėkmingai vystytis. Matricos įsiminimo ir paveldimos informacijos perdavimo mechanizmas buvo transformuotas į genetinę kodavimo sistemą, kur pagrindinis komponentas yra funkcinis genetinio kodo vienetas.
Centrinė molekulinės biologijos dogma
Paveldimumas yra pagrindinis biologinisgyvenimo tęstinumo komponentas. Gamta sukūrė paveldimos informacijos perdavimo ir atgaminimo mechanizmus, koduodama baltymų sudėtį nukleorūgščių grandinėje. Nukleorūgščių (DNR ir RNR) funkcija yra kaupti informaciją ir perkelti ją į baltymų struktūrą. O baltymai metabolinėmis reakcijomis vykdo fenotipinį šios informacijos pasireiškimą. Genetinis kodas yra matricinė linijinė informacijos apie baltymo struktūrą saugojimas, užrašant jį nukleotidų grandinės nukleotidų tripletuose. Mažiausias genetinio kodo funkcinis vienetas, kuriame yra informacijos apie minimalų baltymų struktūrinį vienetą, yra DNR arba RNR grandinės nukleotidų tripletas. Informacija perduodama iš DNR į MRN, o iš MRN į kitas RNR ir baltymų molekules.
Universali kodavimo sistema
Norint suprasti genetinį kodą, reikėjo moksloamžiaus, o jį iššifruoti - tik dešimtmečiai. Nuo DNR dvigubos spiralės struktūros koncepcijos atsiradimo (Watson ir Crick, 1953) atsirado supratimas apie jos, kaip paveldimos medžiagos, vaidmenį ir pradėta ieškoti tų abėcėlės raidžių, su kuriomis rašoma informacija tai. Idėja, kad genetinio kodo funkcinis vienetas yra 1 nukleotidas, iš karto neatlaikė kritikos. Keturi papildomi DNR nukleotidai (adeinas, guaninas, citozinas ir timinas) negalėjo suteikti kodavimo 21 baltymų aminorūgščiai. Matematikai, fizikai ir biologai aktyviai dalyvavo ieškant kodavimo sistemos ir greitai sužinojo, kad vieną aminorūgštį koduoja trijų nukleotidų seka. Taigi genetinio kodo funkcinis vienetas yra nukleotidų tripletas, atsakingas už vienos aminorūgšties sintezę baltyme. Yra 64 trynukai (kodonai), 61 iš jų yra prasmės kodonai (koduoja aminorūgštis), o likusieji 3 yra beprasmiai. Jie neturi informacijos apie aminorūgštį, bet veikia kaip sustabdymo kodonai, kurie nutraukia arba pradeda baltymo molekulės sintezę.
Tripletas yra funkcinis genetinio kodo vienetas
Biopolimero nukleorūgšties molekulė susideda išiš monomerų - nukleotidai. Savo ruožtu jie sukuria nuolatinę DNR, su kuria transkripcijos metu informacija perkeliama į mRNR pagal skaitymo rėmus, kur nukleotidų tripletas - tripletas - turi mažiausią kodo reikšmę. Skaitymo rėmas juda vienakrypčiai, o genetinis kodas turi aiškų unikalumą ir išsigimimą (nereikalingumą).
Vienakryptiškumas ir vienareikšmiškumas
Informacija apie trigubą yra nedviprasmiška, t1 tripleto -1 aminorūgšties santykis nėra kintamas. Aminorūgštis gali būti koduojama keliuose tripletuose, tačiau konkretus tripletas yra specifinė aminorūgštis. Skaitymo rėmelis visada nukreiptas viena kryptimi, o tai yra dėl to, kad yra trynukų, kurie pradeda skaityti ir jį baigia. Tai palaiko baltymų struktūros stabilumą. Kita trynukų savybė yra nesidengimas. Tai reiškia, kad nukleotidas būtinai yra tripleto dalis, bet tik vienas.
Natūralus atleidimas
Genetinio kodo degeneracija (nereikalingumas) -tai tarsi organizmo saugos faktorius. Jis apsaugo ląstelę nuo destruktyvaus mutacijų poveikio. Kiekvienas genetinio kodo funkcinis vienetas gali pakeisti 1, 2 ir 3 nukleotidus triplete. Taigi kiekviename triplete yra 9 padėties pakaitalai, kiekvieno nukleotido pakaitalai 4-1 = 3 galimais variantais, todėl gauname 61 iš 9 = 549 nukleotidų pakaitų variantų triplete. Tai yra daug daugiau nei 21 aminorūgštis, reikalinga kodavimui. Šis perteklius arba išsigimimas užtikrino biologinį gyvenimo egzistavimą ir sumažino genetinės informacijos skaitymo klaidų skaičių.
Kodonas ar trynukas?
Literatūroje nukleotidų tripletas kaipfunkcinis konglomeratas, vadinamas tripletu arba kodonu. Koks skirtumas ir ar yra? Terminas „kodonas“ vartojamas tiesioginiame vertimo procese - perduodant informaciją iš RNR į baltymo molekulę. Terminas „tripletas“ vartojamas plačiąja prasme apibūdinant informacijos iš RNR ir DNR skaitymo rėmus.
