Genetisk kode er et sett med regler for hvordan man leser informasjonen som ligger i DNA-tråden og oversetter informasjonen til proteiner som cellen kan bruke. For eksempel har bananflue et gen for røde øyne som forteller at det skal være rødt pigment i cellene i øynene til flua (Figur 1). Den genetiske koden gir cellene instrukser om hvordan de skal oversette rekkefølgen av basene A, T, C og G på DNA-tråden til det røde pigmentet (protein).
Den genetiske koden kan sammenlignes med et språk som DNA-tråden bruker til å spesifisere hvilke aminosyrer som skal være med i proteinet og i hvilken rekkefølge. Tre bokstaver som ligger ved siden av hverandre på DNA-tråden tilsvarer – koder for – en aminosyre. Rekkefølgen av aminosyrene avgjør hvilken form og funksjon proteinet får.
- Se også aminosyrer, DNA og proteinsyntese.
Tre bokstaver på DNA-tråden koder for én aminosyre
Gener ligger på rekke og rad på DNA-tråden som er en veldig lang tråd bygget opp av de fire bokstavene A, T, C og G (bokstavene representerer basene i nukleotidene). Se DNA – Oppbygging. De fire bokstavene er satt sammen på mange ulike måter for å spesifisere ulike produkter cellen trenger, på samme måte som bokstaver i et alfabet er satt sammen på mange ulike måter for å spesifisere forskjellige ord.
Når et gen skal aktiveres må cellen lese rekkefølgen på bokstavene og oversette denne rekkefølgen til aminosyrer som så settes sammen til proteiner. Tre og tre bokstaver på DNA-tråden koder for en aminosyre. En slik triplett av bokstaver kalles et kodon. Se Tabell 1.
Fra DNA til protein går veien via RNA
Først lages det en mRNA-tråd (m står for det engelske ordet messenger som betyr budbringer). RNA-tråden er nesten identisk med genet på DNA-tråden bortsett fra at basen T er byttet ut med U. Budbringeren – mRNA – fraktes ut av cellekjernen og ut til ribosomene, som er cellens egne proteinfabrikker. Her blir tre og tre bokstaver, for eksempel AGA eller CGG, oversatt til aminosyrer. DNA gir altså ordrene og beskriver hvordan proteinet skal se ut, mens RNA utfører selve arbeidet.
I tabellen kan man se hvilke tripletter av bokstaver som koder for hvilke aminosyrer. Det finnes også tripletter som betyr start og stopp som forteller hvor genet starter og stopper.
Tabell 1
|
Aminosyre |
Kodon i mRNA |
| Alanin | GCU, GCC, GCA, GCG |
| Arginin | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG |
| Asparagin | AAU, AAC |
| Asparaginsyre | GAU, GAC |
| Cystein | UGU, UGC |
| Fenylalanin | UUU, UUC |
| Glutamin | CAA, CAG |
| Glutaminsyre | GAA, GAG |
| Glysin | GGU, GGC, GGA, GGG |
| Histidin | CAU, CAC |
| Isoleusin | AUU, AUC, AUA |
| Leusin | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG |
| Lysin | AAA, AAG |
| Methionin (start) | AUG |
| Prolin | CCU, CCC, CCA, CCG, |
| Serin | UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC |
| Threonin | ACU, ACC, ACA, ACG |
| Tryptofan | UGG |
| Tyrosin | UAU, UAC |
| Valin | GUU, GUC, GUA, GUG |
| Ingen (stopp) | UAA, UAG, UGA |
U: Uracil, A: Adenin, G: Guanin, C: Cytosin
Mutasjoner kan forstyrre den genetiske koden
Mutasjoner er endringer i arvematerialet. Noen er nøytrale, andre kan ha en negativ eller positiv effekt. For å illustrere hvor viktig den genetiske koden er for funksjonen til et protein kan vi se på en mutasjon i et av genene for hemoglobin i de røde blodcellene. En mutasjon som forandrer tripletten GAG til GTG resulterer i at aminosyren glutaminsyre endres til valin. Dette er nok til å endre hemoglobinet slik at de røde blodcellene får form som en sigd istedenfor skiver og dette gir den alvorlige blodsykdommen sigdcelleanemi.
Den genetiske koden er en universell kode
Felles opphav
Den genetiske koden er den samme for alle organismer. Dette er fordi alt liv på jorda har et felles utgangspunkt – felles opphav. Se Livets opprinnelse. DNA og den genetiske koden har dermed kun oppstått en gang. Alle arter som har eksistert i løpet av jordas historie er etterkommere av dette felles utgangspunktet og bruker derfor dem samme genetiske koden.
Variasjoner i koden
Det finnes noen få variasjoner i den genetiske koden som skiller seg noe fra standardkoden (som er vist i tabell 1). Gener i mitokondriene har en annen kode for enkelte aminosyrer. I pattedyr-mitokondrier betyr AUA metionin og ikke isoleucin som i cellekjernen. I gjær-mitokondrier koder alle kodoner som starter med CU for treonin i stedet for leucin. Plante-mitokondrier benytter derimot den vanlige genetiske koden. Variasjon i den genetiske koden er mye mer uvanlig i kjernegenomet, men det finnes encellulære eukaryoter som bruker ett eller to av de tre stoppkodonene som kode for en aminosyre i stedet for stopp.
Man har også oppdaget at stoppkodon UGA i nærheten av en sløyfestruktur i RNA kan bety aminosyren selenocystein. Dette forekommer hos en rekke dyr og hos mennesker, men ikke i planter. Selenocystein kan gjøre enzymer betydelig mer effektive enn når de inneholder cystein.
Historikk
Den genetiske koden ble løst i årene 1961–1967, vesentlig ved hjelp av syntetiske mRNA-molekyler. Robert W. Holley, Marshall W. Nirenberg og Har Gobind Khorana fikk Nobelprisen i 1968 for å ha ledet arbeidet med å løse koden.