Ciri dan Pengecualian Kode Genetik!
Ada hubungan erat antara gen dan sintesis polipeptida atau enzim. Gen terdiri dari nukleotida yang diatur dengan cara tertentu. Dalam terminologi modern, gen mengacu pada sistron DNA. Sebuah cistron terbuat dari sejumlah besar nukleotida.
Susunan nukleotida atau basa nitrogennya dihubungkan dengan sintesis protein dengan mempengaruhi penggabungan asam amino di dalamnya. Hubungan antara urutan asam amino dalam polipeptida dan urutan nukleotida DNA atau mRNA disebut kode genetik.
DNA hanya mengandung empat jenis basa nitrogen atau nukleotida sedangkan jumlah asam aminonya adalah 20. Oleh karena itu, dihipotesiskan bahwa kode triplet (terdiri dari tiga basa yang berdekatan untuk satu asam amino) berlaku. Berbagai penelitian yang membantu menguraikan kode genetik triplet adalah sebagai berikut.
- Crick et al (1961) mengamati bahwa penghapusan atau penambahan satu atau dua pasangan basa pada DNA bakteriofag T4 mengganggu fungsi DNA normal. Namun, ketika tiga pasangan basa ditambahkan atau dihapus gangguannya minimal.
- Nirenberg dan Mathaei (1961) berpendapat bahwa satu kode (satu asam amino yang ditentukan oleh satu basa nitrogen) hanya dapat menentukan 4 asam (4 1 ), kode doublet hanya 16 (4 2 ) sedangkan kode triplet dapat menentukan hingga 64 asam amino (4 3 ). Karena ada 20 asam amino, kode triplet (tiga basa nitrogen untuk satu asam amino) dapat beroperasi.
- Nirenberg (1961) menyiapkan polimer dari empat nukleotida UUUUUU…(asam poliuridilat), CCCCCC…(asam polisitidilat), AAAAAAA…(asam poliadenilat) dan GGGGGGG…(asam poliguanilat). Dia mengamati bahwa poli-U merangsang pembentukan polifenilalanin, poli-C dari poliprolin sementara poli-A membantu membentuk polilisin. Namun poli-G tidak berfungsi (itu membentuk struktur beruntai tiga yang tidak berfungsi dalam terjemahan). Belakangan, GGG ditemukan mengkode asam amino glisin.
Meja. Penugasan kodon mRNA ke Asam Amino.
- Khorana (1964) mensintesis kopolimer nukleotida seperti UGUGUGUGUG dan mengamati bahwa kopolimer tersebut merangsang pembentukan polipeptida yang memiliki asam amino yang mirip dengan sistein-valin-sistein. Ini hanya mungkin jika tiga nukleotida yang berdekatan menentukan satu asam amino (misalnya UGU) dan tiga lainnya asam amino kedua (egGUG).
GUG GUGU GUG GUGU GUG
Val – Cys – Val – Cys – Val
- Kodon triplet dikonfirmasi oleh penugasan kodon in vivo melalui (i) studi penempatan ulang asam amino (ii) mutasi pergeseran bingkai.
- Perlahan-lahan semua kodon dikerjakan beberapa asam amino ditentukan oleh lebih dari satu kodon. Bahasa kode DNA dan mRNA saling melengkapi. Jadi dua kodon untuk phenyla lanine adalah UUU dan UUC untuk mRNA sedangkan mereka adalah AAA dan AG untuk DNA.
Karakteristik:
1. Kode Triplet:
Tiga basa nitrogen yang berdekatan merupakan kodon yang menentukan penempatan satu asam amino dalam polipeptida.
2. Sinyal Mulai:
Sintesis polipeptida ditandai oleh dua kodon inisiasi – kodon AUG atau metionin dan kodon GUG atau valin.
3. Berhenti Sinyal:
Terminasi rantai polipeptida ditandai oleh tiga kodon terminasi UAA (ochre), UAG (amber) dan UGA (opal). Mereka tidak menentukan asam amino apa pun dan karenanya juga disebut kodon nonsens.
4. Kode Universal:
Kode genetik berlaku universal yaitu, kodon menentukan asam amino yang sama dari virus ke pohon atau manusia. Jadi mRNA dari saluran telur ayam diperkenalkan di Escherichia coli menghasilkan ovalbumen di bakteri persis sama dengan yang terbentuk di ayam.
5. Kodon yang tidak ambigu:
Satu kodon hanya menentukan satu asam amino dan bukan yang lain.
6. Kodon Terkait:
Asam amino dengan sifat serupa memiliki kodon terkait, misalnya asam amino aromatik triptofan (UGG), fenilalanin (UUC, UUU), tirosin (UAC, UAU).
7. Tanpa koma:
Kode genetik kontinu dan tidak memiliki jeda setelah kembar tiga. Jika nukleotida dihapus atau ditambahkan, seluruh kode genetik akan terbaca berbeda. Jadi polipeptida yang memiliki 50 asam amino harus ditentukan oleh urutan linier 150 nukleotida. Jika nukleotida ditambahkan atau dihapus di tengah urutan ini, 25 asam amino polipeptida pertama akan sama tetapi 25 asam amino berikutnya akan sangat berbeda.
8. Kode yang tidak tumpang tindih:
Basa nitrogen adalah konstituen dari hanya satu kodon.
9. Degenerasi Kode:
Karena ada 64 kodon triplet dan hanya 20 asam amino, penggabungan beberapa asam amino harus dipengaruhi oleh lebih dari satu kodon. Hanya triptofan (UGG) dan metionin (AUG) yang ditentukan oleh kodon tunggal.
Semua asam amino lainnya ditentukan oleh 2-6 kodon. Yang terakhir disebut kodon degenerasi. Dalam kodon degenerasi, dua basa nitrogen pertama serupa sedangkan yang ketiga berbeda. Karena basa nitrogen ketiga tidak berpengaruh pada pengkodean, hal yang sama disebut posisi goyangan.
10. Kolinearitas:
Baik polipeptida dan DNA atau mRNA memiliki susunan linier komponennya. Selanjutnya, urutan basa nukleotida triplet dalam DNA atau mRNA sesuai dengan urutan asam amino dalam polipeptida yang diproduksi di bawah bimbingan sebelumnya. Perubahan urutan kodon juga menghasilkan perubahan serupa pada urutan asam amino polipeptida.
11. Paritas Cistron-Polipeptida:
Bagian DNA yang disebut cistron (=gen) menentukan pembentukan polipeptida tertentu. Ini berarti bahwa sistem genetik harus memiliki banyak sistron (= gen) seperti jenis polipeptida yang ditemukan dalam organisme.
Pengecualian:
1. Kodon Berbeda:
Dalam Paramecium dan beberapa kodon terminasi ciliate lainnya kode UAA dan UGA untuk glutamin.
2. Gen yang Tumpang Tindih:
Ñ„ xl74 memiliki 5375 nukleotida yang mengkode 10 protein yang membutuhkan lebih dari 6000 basa. Tiga dari gennya E, B dan K tumpang tindih dengan gen lainnya. Urutan nukleotida pada awal gen E terdapat di dalam gen D. Demikian pula gen K tumpang tindih dengan gen A dan CA kondisi serupa ditemukan pada SV-40.
3. Gen Mitokondria:
Kode AGG dan AGA untuk arginin tetapi berfungsi sebagai sinyal berhenti di mitokondria manusia. UGA, kodon terminasi, sesuai dengan triptofan sedangkan AUA (kodon untuk isoleusin) menunjukkan metionin dalam mitokondria manusia.
