Kto wie czym jest DNA? Czym jest RNA? Kto wie co to jest kod DNA (a raczej RNA)? Czy kod DNA jest tym samym, co
kod genetyczny? A informacja DNA, co oznacza? Krążę wokół jednego tematu, o
który potyka się wiele osób – zarówno samozwańczych specjalistów nie mających
pojęcia o czym mówią, jak i tych znających podstawy biologii. Zdarzało się, że
znalazłem błędy dotyczące tego zagadnienia nawet w książkach
popularnonaukowych, pisanych przez genetyków (były to wersje polskie, prawdopodobnie błąd był po stronie tłumacza). W niniejszym tekście chciałbym poruszyć te kwestie.

DNA kod genetyczny

Słowem wstępu i dla wyjaśnienia, DNA
(kwas deoksyrybonukleinowy) to cząsteczka zbudowana z dwóch połączonych
wiązaniami wodorowymi nici, na które składają się nukleotydy czyli molekuły cukru
– deoksyrybozy, reszty fosforanowej i zasady azotowej (adenina, tymina,
guanina, cytozyna). RNA to produkt „przepisywania” (transkrypcji) DNA na „czytelny
język” – na ogół jednoniciowy, z podmienionym uracylem zamiast tyminy i rybozą
zamiast deoksyrybozy. Obie te cząsteczki kierują funkcjonowaniem całego
organizmu, gdyż „mówią” jakie białka mają weń zostać zbudowane (a także w
jakiej ilości i w jakich tkankach – choć tu nie tylko one – ale to temat na
osobny artykuł). 

Przeczytaj także: Czym jest epigenetyka?

Kod genetyczny to z kolei coś
zupełnie innego. Nie jest cząsteczką. Jest informacją o tym, jaka trójka (zwana
też kodonem lub tripletem) kolejnych nukleotydów, a ściślej wspomnianych zasad
(adenina, uracyl, guanina i cytozyna) w sekwencji RNA (bo, jak wyżej napisałem,
DNA jest przepisywany na RNA), jaki aminokwas nakazuje wstawić podczas
biosyntezy białka (etapu następującego po transkrypcji), spośród 20
podstawowych aminokwasów zwanych biogennymi. Mówiąc więc potocznie: mamy
cząsteczkę DNA. Następnie w wyniku transkrypcji („przepisywania”) powstaje cząsteczka
RNA, by później za pomocą kodu genetycznego zostało zsyntetyzowane białko.
Różnica pomiędzy DNA, a kodem staje się jasna. Jedno jest materialnym związkiem
chemicznym niosącym informację, drugie to sposób zapisu umożliwiający jej odczytywanie. 
W roku 1953 James Watson i
Francis Crick opisali strukturę DNA, którą w skrócie wyżej przybliżyłem. Dzięki
mozolnej pracy wielu badaczy – sprawdzaniu pojedynczo jakie trójkowe sekwencje
RNA jaki aminokwas kodują – udało się też ustalić kod genetyczny. I tak na
przykład kodon AAG (adenina, adenina, guanina) koduje lizynę, CCA (cytozyna,
cytozyna, adenina) prolinę czy UGG (uracyl, guanina, guanina) tryptofan. Za
badania i zinterpretowanie kodu genetycznego przyznano Nagrodę Nobla z medycyny
lub fizjologii w roku 1968 dla Roberta Williama Holley’a, Hara Gobinda Khorana
i Marshalla Nirenberga. Była to zdecydowanie jedna z najważniejszych nagród w tej kategorii noblowskiej, bo uhonorowała odkrycie fundamentalnych podstaw dla genetyki.
Co do dzisiaj dokładnie ustalono? Istnieją
64 kodony (mamy ogólnie 4 zasady-nukleotydy, a każdy aminokwas kodują 3 zasady, zatem 43
daje nam 64). Większość aminokwasów jest kodowana przez kilka kodonów, ale są
wyjątki: metioninę koduje tylko AUG (adenina, cytozyna, guanina), a tryptofan
wspomniany już kodon UGG. Natomiast każdy kodon koduje tylko jeden aminokwas.
Kolejną ważną sprawą jest to, że triplet metioniny oznacza START dla
translacji (biosyntezy białka), czyli pierwotnie łańcuchy peptydowe zaczynają
się od tego właśnie aminokwasu (później w wyniku obróbki biochemicznej może on zostać usunięty). Bez kodonu START translacja nie zajdzie. Informację o
zakończeniu budowania białka kodują trzy kodony STOP.
Choć podkreśla się uniwersalność
kodu genetycznego – co oznacza, że u wszystkich organizmów informacja
genetyczna jest kodowana w ten sam sposób – to istnieją wyjątki wśród
niektórych drobnoustrojów oraz mitochondriów (będącymi de facto także mikroorganizmami, wchłoniętymi do prakomórki, które
w toku ewolucji stały się jej nierozłączną częścią, choć do dzisiaj zachowały
pewną niezależność, m.in. właśnie w kodzie genetycznym). Wskazywać to może, że
te właśnie mikroorganizmy, przodkowie mitochondriów, wywodziły się z innych
prareplikatorów, niż cała reszta świata ożywionego bądź też, że bardziej potrzebne wówczas do
zachodzenia podstawowego metabolizmu aminokwasy (białka, z których się
składały) współistniały z mniejszą dostępnością konkretnych zasad, składających
się na kodony oznaczające te właśnie aminokwasy w powszechnym kodzie
genetycznym i selekcyjny nacisk wymusił jego modyfikacje. Zwraca się uwagę na fakt, że powszechność cytozyn i guanin oraz często przez nie kodowanych  glicyny i alaniny  wskazuje, że były one pierwszymi składnikami przodków DNA i pierwotnie samotnie tworzyły kod genetyczny.

Przeczytaj także: Skąd się wzięły mitochondria i co to jest teoria hologenomu?

Hipotez próbujących wyjaśnić tę
kwestię (ewolucji kodu i przyczyn wspomnianych różnic) jest znacznie więcej. Na
przykład tłumaczenie tego oddziaływaniami chemicznymi czy koewolucją
metaboliczną. Faktem jest, że kod genetyczny mógł ewoluować (a wręcz musiał),
co wykazuje nie tylko dedukcja, ale też analizy matematyczne. To, że każdy
aminokwas jest kodowany zwykle przez kilka kodonów to także zasługa selekcji –
bez tego podmiany zasad w sekwencji praDNA dużo częściej powodowały by zmianę
dodawanego w translacji aminokwasu (czyli dającą efekt biologiczny mutację), co
pogarszałoby przeżywalność i wierność kopiowania replikatora i tym samym na nic
przyspieszając tempo ewolucji. Na marginesie, warte zwrócenia uwagi jest też to, że kod
genetyczny, nie będący materialną cząsteczką, a jedynie informacją, wykazuje
tym (tak jak i jego ewolucja) pewne analogie i podobieństwa do memów w ewolucji
kulturowej.
Temat kodu genetycznego jest
szeroki. Można go rozpatrywać na różnych płaszczyznach: genetycznej,
biochemicznej, ewolucyjnej, gdzie w tej ostatniej sporo jest jeszcze do
odkrycia. Choć we wpisie tym zawarłem różne informacje i ciekawostki, to u podstawy chciałem zwrócić uwagę na opisany już na początku,
irytujący i bardzo często pojawiający się błąd. Powtórzę więc na koniec
ponownie: DNA to cząsteczka chemiczna, nośnik informacji genetycznej. Kod genetyczny
to mechanizm pozwalający odczytywać informację genetyczną. DNA to nie jest kod
genetyczny.

Przeczytaj także: Jak na zdrowie wpływa siedzący tryb życia i jak zniwelować jego negatywne skutki?

Prowadzenie bloga naukowego wymaga ponoszenia kosztów. Merytoryczne przygotowanie do napisania artykułu to często godziny czytania podręczników i publikacji. Zdecydowałem się więc stworzyć profil na Patronite, gdzie w prosty sposób można ustawić comiesięczne wpłaty na rozwój bloga. Dzięki temu może on funkcjonować i będzie lepiej się rozwijać. Pięć lub dziesięć złotych miesięcznie nie jest dla jednej osoby dużą kwotą, ale przy wsparciu wielu staje się realnym, finansowym patronatem bloga, dzięki któremu mogę poświęcać więcej czasu na pisanie artykułów.

Literatura

Douglas J. Futuyma. Ewolucja. Wydawnictwo Uniwersytetu
Warszawskiego. Warszawa 2008.

http://bioinfo.mol.uj.edu.pl/articles/Pawlica06
Koonin, Eugene V., and Artem S. Novozhilov. „Origin and
evolution of the genetic code: the universal enigma.” IUBMB life (2009):
99-111.
Winter P., Hickey I., Fletcher H. Krótkie wykłady.
Genetyka. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2013.
www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1968/index.html

 

 

bioksiążka

 

Najnowsze wpisy

`

Liczba komentarzy: 13 na temat “Kod genetyczny to nie DNA

  1. Bardzo ciekawy wpis! W jasny i przejrzysty sposób wytłumaczyłeś to genetyczne zagadnienie, które często w szkole bywa gmatwane xD

  2. Pytanie podstawowe na połowie egzaminów na Biotechnologii 😉 Ale mnóstwo ludzi to myli, fakt. A popularyzacja nauki powinna być na porządku dziennym – potem można czytać forum antyszczepionkowców jak dobrą fantastykę i zastanawiać się czy żyjemy na tym samym świecie.

  3. Świetny artykuł, aczkolwiek mam małą uwagę – DNA jest RODZAJU MĘSKIEGO. To kwas nukleinowy – czyli mówimy "TEN DNA" a nie "to DNA", czy też błąd znaleziony w tekście – DNA jest przepisywanY a nie przepisywane na RNA 🙂

  4. triplet AUG nie zawsze oznacza start, nie chce tu wnikac w to ze bywaja inne starty ale metionina moze tez byc w samym lancuchu polipeptydowym a nie tylko na jego poczatku, poza tym bardzo mi sie podoba. Tak ze prawidlowo by bylo ze start jest (zawsze) kodonem dla metioniny, a nie ze kodon metioniny oznacza zawsze start Ewa Bartnik

  5. jako laik też bym pewnie pomylił kod DNA z kodem genetycznym, teraz będę jednak uważał, żeby nie pomylić tych pojęć

  6. Na Biologi zawsze miałam problem z pojęciami dotyczącymi kodu genetycznego i DNA, szkoda, że ty u mnie nie uczyłeś chyba bym szybciej to wszystko zrozumiała 🙂

  7. Skoro już dyskutujemy o myleniu terminów, to dobrze byłoby nie mylić szyfrowania (celowego ukrywania treści przed postronnymi osobami) z kodowaniem (sposobem zapisu, translacją informacji na symbole).

    1. Te pojęcia w biologii mają się nieco inaczej (tak jak odczytywanie, ekspresja itd.). Ja nie widzę tutaj błędu. Informacja jest zaszyfrowana, a kwestię celowości w tym wypadku pomijamy. Tak naprawdę czepiając się w ten sposób terminologii w biologii to co piąte słowo by Ci nie pasowało ;-).

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *