Koda bomaweyê
Koda bomaweyê (bi înglîzî: genetic code), koma qaîdeyên ko zanyariyên bomaweyî yên di ADN an jî ARN-yê de hatine şîfrekirin, ji aliyê xaneyên zîndeweran ve tê wergerandin bo çêkirina proteînan.
Zanyariyên bomaweyî bi şîfreyên (kodên) ji sêyaniyên nukleotidên dûvyek (kodon) ên ADN û ARN-yê de cih digin û ji bo çêkirina proteîn, rêzeya asîdên amînî diyar dikin.[1]
Li gel molekula ADN-yê, ARN-peyamber, ARN-guhêzer, rîbozom, asîdên amînî û hin enzîm jî bi koda bomaweyê re têkîldar in. Koda bomaweyê ji bilî hinek îstîsnayan, di hemû cor zîndeweran de hema bi heman şêweyê ye û ji 64 kodan pêk tê.
Pêwendiya ADN, gen û koda bomaweyê
biguhêre
ADN-ya xaneyê, zanyariyên bomaweyî lixwe digire. Zanyariyên bomaweyî bi şêweyê gen, di rêzeya komên nukleotîdên ADN-yê de cih digirin.[2] Ango li ser zincîrên ADN-yê de gelek gen heye.
Di vîrusên ARN-yî de zanyariyên bomaweyî di molekula ARN-yê de cih digirin. Ango gen li ser molekula ARN ya vîruse de ne.[3]
Gen yekeya bingehîn a bomaweyê ye. Sîfetên bomaweyî bi navbeynkariya genan ji bavanan (bi înglîzî: parents) derbasî weçeyê (bi înglîzî: offspring) dibe. Gen bandor li fenotîp (şikil ) û zîndeçalakiyên zîndewerê dike. Gen bi şêweyê koda bomaweyê çêkirina proteînan an jî ARN-yan kontol dike.
Ji ber ko rêze û hejmara nukleotîdên ADN-ya zîndewerek ji yekê din cuda ye, hejmar û cora genên her zîndewerê jî ji bo wê zîndewerê taybet e. Zîndewerên dîploîdî (2n) di kromozomên homolog de, ji bo her genek du alel (kopya) lixwe digirin.[4]
Gen zanyariyên bomaweyê bi şeweyî kodonan diguhazîne ARN-peyamberê. Kodon rêzeyek ARN-yê ye ko ji sê nukleotîdan pêk tê û ji bo diyarkirina asîdek amînî an jî ji bo rawestandina çêkirina proteîn, yekeya zanyariya bomaweyê pêk tîne.[5]
Bi çalakbûna genek û şandina şîfreyê ji bo çêbûna ARN an ji proteînek, wekî derbirîna gen (bi înglîzî: gene expression) tê navkirin. Bi gelemperî derbirîna gen û çêkirina proteîn bi heman wateyê tên bikaranîn.
Bi kurtasî, koda bomaweyê ji 64 cor kodonan pêk tê[6] û talîmatên genê ne ko ji xaneyê re dibêje ka çawa proteînek taybet çêbike.[7]
Gerdûnîbûna koda bomaweyê
biguhêreKoda bomaweyê gerdûnî ye, ji bilî hin istisnayan, hemû corên zîndeweran ji bo çêkirina proteînan heman bomawekod bi kar tînin.[8]Ango wateya her kodonek hema di hemû zîndeweran de heman e.
Di mîtokondrî, kloroplast û hin zindewerên tekxaneyî de koda bomaweyê piçek ji koda bomaweyê ya gelemperî cuda ye. Loma hin zanyar koda bomaweyê wekî pêkhateyek gerdûnî nahesibînin.
UGA di xaneyên mirov de kodona westanê ye, lê di mîtokondriyê de ev kodon ji bo asîda amînî ya trîptofan şîfre ye. Herwisa di mîtokondriyê de kodona AUA ne ji bo îzolusînê lê ji bo metîonîn şîfre dide. Kodonên AGA û AGG ne ji bo şîfreya arjînîn lê wekî kodonên westanê kar dikin.[9]
Dîroka kifşa koda bomaweyê
biguhêreHê berî ko koda bomaweyê were deşîfrekirin, bala zanyaran li ser çawaniya xebata koda bomaweyê bû. Xebatên James Dewey Watson û Francis Crick ên ser ADN-yê, destnîşan kirîbû ko zincîra ADN-yê ji rêzeya çar cor nukleotîdan pêk tê.[9]
Herwisa herdu zanyar destnîşankirin ko rêzeya bazên ADN-yê koda bomaweyê lixwe digire.[10]
Lê mirovahî hê jî nedizanî ka rêzeya nukleotîdan çawa şîfre dide ji bo çêbûna proteînên ko rêzeya asîdên amînî yên wan ji hev cuda ye. Gelo rêzbûna çar nukleotîdên ji hev cuda (A,G,C,T), çawa ji bo 20 cor asîdên amînî dibû şîfe û bi hejmarek cuda û bi rêzeyek cuda wan bi hevre girê dida, proteînên cor bi cor dida çêkirin.
Heke her corek nukleotîd asîdek amînî şîfre bikira, wê gavê koda bomaweyê tenê 4 asîdên amînî şîfre dikir, lê di proteînên xaneyên zîndeweran de 20 cor asîdên amînî hebû.[9]
Zanyar dîtin ko bazên nîtrojenî yên nukleotîdên ADN-yê dibe ko mîna alfabeyek ji 4 tîpan kar bikin.[9]
Heke du cor baz şîfe bida asîdek amînî, ango şîfreya asîdek amînî ji du tîpan pêk bihata, wê gavê 16 şîfre ji bo asîdên amînî peyde dibû (AA,AU,AG,AC,UU,UA,UG,UC......), lê dîsa jî ji bo hemû asîdên amînî şîfre çênedibû. çar şîfre kêm dima.[11]
Heke şîfreya asîdên amînî ji koma sê bazan pêk bihata, wê gavê 4 cor baz sisê bi sisê dikarîbûn 64 cor şîfre peyda bikirana. Ev hejmara şîfreyan jî ji bo 20 corên asîdên amînî bes bûn, bi serda zêde bûn jî.[11]
| necemsergir | cemsergir | bazî | asidî | (Kodona westanê) |
KODA BOMAWEYÊ (Genetic code) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Baza duyem | |||||||
| U | C | A | G | ||||
| Baza
yekem |
U | UUU (Phe/F) Fenîlalanîn
UUC (Phe/F) Fenîlalanîn |
UCU (Ser/S) Serîn
UCC (Ser/S) Serîn |
UAU (Tyr/Y) Tîrozîn
UAC (Tyr/Y) Tîrozîn |
UGU (Cys/C) Sîstîn
UGC (Cys/C) Sîstîn |
U
C |
Baza
sêyem |
| UUA (Leu/L) Lusîn | UCA (Ser/S) Serîn | UAA Okra (RAWESTE) | UGA Opal (RAWESTE) | A | |||
| UUG (Leu/L) Lusîn | UCG (Ser/S) Serîn | UAG Amber (RAWESTE) | UGG (Trp/W) Trîptofan | G | |||
| C | CUU (Leu/L) Lusîn
CUC (Leu/L) Lusîn |
CCU (Pro/P) Prolîn
CCC (Pro/P) Prolîn |
CAU (His/H) Hîstîdîn
CAC (His/H) Hîstîdîn |
CGU (Arg/R) Arjînîn
CGC (Arg/R) Arjînîn |
U
C | ||
| CUA (Leu/L) Lusîn
CUG (Leu/L) Lusîn |
CCA (Pro/P)Prolîn
CCG (Pro/P) Prolîn |
CAA (Gln/Q) Glutamîn
CAG (Gln/Q) Glutamîn |
CGA (Arg/R) Arjînîn
CGG (Arg/R) Arjînîn |
A
G | |||
| A | AUU (Ile/I) Îzolusîn
AUC (Ile/I) Îzolusîn |
ACU (Thr/T) Trîonîn
ACC (Thr/T) Trîonîn |
AAU (Asn/N) Asparajîn
AAC (Asn/N) Asparajîn |
AGU (Ser/S) Serîn
AGC (Ser/S) Serîn |
U
C | ||
| AUA (Ile/I) Îzolusîn | ACA (Thr/T) Trîonîn | AAA (Lys/K) Lîzîn | AGA (Arg/R) Arjînîn | A | |||
| AUG (Met/M) Metîonîn
(DEST PÊ BIKE) |
ACG (Thr/T) Trîonîn | AAG (Lys/K) Lîzîn | AGG (Arg/R) Arjînîn | G | |||
| G | GUU (Val/V) Valîn
GUC (Val/V) Valîn |
GCU (Ala/A) Alanîn
GCC (Ala/A) Alanîn |
GAU (Asp/D) Asîda aspartî
GAC (Asp/D) Asîda aspartî |
GGU (Gly/G) Glîsîn
GGC (Gly/G) Glîsîn |
U
C | ||
| GUA (Val/V) Valîn
GUG (Val/V) Valîn |
GCA (Ala/A) Alanîn
GCG (Ala/A) Alanîn |
GAA (Glu/E) Asîda glutamî
GAG (Glu/E) Asîda glutamî |
GGA (Gly/G) Glîsîn
GGG (Gly/G) Glîsîn |
A
G | |||
Koma 64 kodonên ji bo çêkirina proteînan de tên bikaranîn wekî koda bomaweyî tê navkirin.[12] Di sala 1961ê de zanyarên brîtanî Francis Crick û Sydney Brenner ji encama taqiyên (ezmûn) xwe pişrast kirin ko kod bazên sêyanî yê li dû hev bi kar tînin. Li gor pêşbiniya wan, xwendina kod ji xalek sabit dest pê dikir û her carê sê nukleotid dihatin xwendin.[13]
Dîsa di sala 1961ê ji devletên yekbûyî yên amerîkayê, du zanyarên kîmyaya zîndeyî (bi înglîzî: biochemists) Marshall Nirenberg û Heinrich Matthaei ji taqiyên xwe zanyariyên derheqê erkên nukleotîdên sêyanî yên bo diyarkirina asîdên amînî bi dest xistin.
Marshall Nirenberg û Heinrich Matthaei di taqîkirinên xwe de ARN-peyamber a destkarî bi kar anîn.[13]
Herdu zanyar taqiyên xwe li derveyê xaneyê bi rêve birin. Ji bakteriya Escherichia coli ji bo çêkirina firepeptîdek, pêkhateyên wekî rîbozom, amînoasîl ARN-guhêzer û hokarên wergeranê wergirtin. ARN-peyamberek destkarî ya tenê ji nukleotîdên urasîl pêk tê (UUUUUUUUU...) amade kirin û tevlê pêkhateyên ji bo çêkirina firepeptîdê kirin. Di encama taqiyê de hat dîtin ko firepeptîda nû çêbûyî, tenê ji yek cor asîda amînî pêk tê. Zincîra nû çêbûyî tenê ji molekulên asîda amînî ya fenîlalanîn pêk dihat. Ev encam bi awayekî zelal da xuyakirin ko şîfreya koda bomaweyê ji bo asîda amînî ya fenîlalanîn, kodona UUU ye.[14]
Di taqiyên din da hat dîtin ko di ARN-peyambera ji nukleotîdên Adenîn pêk tê (AAAAAAAAA . . . ) koda bomawe ya AAA şîfre ye ji bo asîda amînî ya lîzînê, ARN-peyamber a ji nukleotîdên Sîtozînê pêk tê (CCCCCCCCC . . . ) jî bi kodona CCC, şîfre ye bo asîda amînî ya prolînê.
Bi rêbaza bikaranîna ARN-peyamber a destkarî ya ji nukleotîdên têkil pêk tê, (wekî mînak, bi awayekî korane têkilkirina polîmerên Adenîn û Sîtozînê) bi xebatên lêkolînerên mîna H. Gobind Khorana û paşê xebatên di zanîngeha Wisconsin de, kodonên din ên ji bo şîfreya asîdên amînî hatin kifşkirin. Bi taqîkirinên bi heman şêweyî bomawekoda gelemperiya asîdên amînî hat kifşkirin.[13]
Di sala 1967ê de tevahiya koda bomaweyê hat deşîfrekirin. Zanistvan şîfreya 64 kodonan aşkere kirin.
Di sala 1968ê de Marshall Nirenberg û H. Gobind Khorana ji bo van karên xwe, di warê fîzyolojî an bijîşkî de xelata Nobelê wergirtin.[15]
Kodonên westanê û kodona destpêk
biguhêreDi xebatên bo nasîna kodonên ARN-pêyamberê de hat dîtin ko sê kodon- UAA, UGA, û UAG tu asîdek amînî diyar nake. Ev hersê kodon niha wekî kodonên westanê (westanekodon) tên zanîn. Kodonên westanê (bi înglîzî: stop codones) ji bo dawîanîna çêbûna firepeptîdê, sînyala rawestînê ne.[13]
Di xaneyên navikseretayî û yên navikrasteqînan de çêbûna firepeptîd bi asîda amînî ya metîonîn dest pê dike. Di piraniya ARN-peyamberan de kodona destpêk a asîda amînî ya metîonîn diyar dike, AUG ye. Di hinek cor bakteriyan de li dewsa kodona AUG-yê kodona GUG wekî şîfreya kodona destpêk a metîonînê kar dike. Hin caran jî di xaneyên navikrasteqînan de kodona CUG şîfre dide bo asîda amînî ya metîonîn.[16]
Herçiqas di çêbûna firepeptîdek de asîda amînî ya destpêk metîonîn be jî, metîonîn ne tenê di destpêka firepeptîdê de lê dibe ko wekî asîdek amînî ya asayî di nav zîncîra firepetîdê de di navbera asîdên amînîyên din de girêdayî jî were bikaranîn.
Rêzeya xwendinê ya vekirî (ORF)
biguhêreJi bo çêkirina firepeptîdek, rêzeya kodonên ARN-peyamberê yên ji kodona destpêk heta kodona rawestanê dirêj dibin, wekî rêzeya xwendinê (çarçoveya xwendinê) ya vekirî (bi înglîzî: open reading frame (ORF)) tê navkirin.[16]
Heke di dema wergeranê de rêzeya xwendinê ne bi awayek rast were xwendin, dibe ko proteîna rast çênebe. Li ser ARN-peyamberê li gel OFR, rêzeyên di rîbozoman de nayên xwendin jî hene û wekî “beşên nayên wergerandin” (bi înglîzî: untranslated region (UTR))tên navkirin. Yek ji erkê serekê yê beşên nayên wergerandinê , piştê qonaxa libergirtinê rêkxistina derbirîna genê ye.[17]
Kodon û Dijekodon
biguhêreARN-guhêzer sêyaniya nukleotid ên bi nave dijekodon lixwe digire. Dijekodon temamkerê kodona ARN-peyamber e û li gor koda bomaweyî, her dijekodonek asîdek amînî li firepeptîdê zêde dike.[8] Wekî mînak, kodona UUU ya ARN-peyamber wekî şîfreya bo asîda amînî ya fenîlalanîn tê wergerîn. Ji bo wê kodonê nukleotîdên temamkerên ARN-guhêzer AAA ye, ango dijekodona AAA û kodona UUU temamkerê hevdu ne. ARN-guhêzer a ko dijekodona AAA lixwe digire, di kotahiya serê 3' de asîda amînî ya fenilalanin hildigire.[14]
Dejenerebûna koda bomaweyê
biguhêre
61 cor kodon şîfre didin bo diyarkirina 20 cor asîdên amînî. Ango hêjmara kodonan ji ya asîdên amînî zêdetir e.
Ji nav 20 asîdên amînî tenê her yek ji metîonîn û trîptofan ji aliyê yek kodonek (metîonîn=AUG, trîptofan= UGG) ve hatine şîfrekirin.18 asîdên amînî ji aliyê 2 heta 6 kodonan ve tên şîfrekirin.[18]
Ji ber ko bi gelemperî du an jî zêdetir kodon heman asîda amînî diyar dikin, mirov dikare ji bo koda bomaweyê peyva xerabûyî (dejenerebûyî) (bi înglîzî: degenerate) bi kar bîne. Piraniya caran baza sêyem a kodonê dejenerebûyî ye an jî guherî ye.[11] Lê hin caran baza duyem an jî ya yekem jî dejenere dibe.
Kodonên ko şîfre didin ji bo heman asîda amînê, bi gelemperî du nukleotîdên wan heman in, nukleotîdek wan ji hev cuda ye. Herwisa asîdên amînî yên ko pêkhateya kîmyayî ya koma fermaniyên (bi înglîzî: side chain) wan dişibin hevdu, ji aliyê kodonên hevşêwe ve têne şîfrekirin.[8]
Hin caran dibe ko ji ber mutasyonê nukleotida sêyem bi nukleotîdek din ve hatibe guhertin, lê rêzeya kodonê piçek biguhere jî, dibe ko şîfreya kodonê ji bo asîda amînî ya diyarkirî neguhere, ango di eslê xwe de herdu nukleotîdên li aliyê serê 5`ê kodonê, hê pirtir bandor li ser diyarkirina asîda amînî dikin.[19]
Wekî mînak, heke ji ber mutasyonê di zincîra ARN-peyamber de kodona GAA biguhere bo kodona GAG, çêbûna proteînê de tu guherîn rû nade, ji ber ko kodonên GAA û GAG herdu jî kod in ji bo heman asîda amînî ya asîda glutamî.[20] Ango dejenerebûna koda bomaweyê zîndewerê ji ziyanên hin mutasyonan diparêze.
Li gor rêbaza Watson- Crick di navbera kodon û dijekodonê de baza Adenîn bi ya Urasilê ve, baza Guanîn jî bi baza Sîtozînê ve gîrêdana bi bendên hîdrojenê ava dikin. Heke hemû kodon û dijekodon bi awayekî standart, li gor rêbaza Watson- Crick bi hev re bihatana girêdan, divê ji bo 61 cor kodon, di xaneyê de 61 cor dijekodon, ango ARN-guhêzer jî hebûya. Lê hejmara cora dijekodonan ne ewqas e û kêmtir e. Piraniya xaneyan 40 heta 60 cor ARN-guhêzer lixwe digirin.[21]
Hema bigre hemû bazên yekem û duyem ên kodonê li gor rêbaza Watson- Crick bi bazên duyem û sêyem ên dijekodonê ve girêdan ava dikin.[16]
Hin caran bendên hîdrojenê yên di navbera baza yekem a dijekodona ARN-guhêzer û baza sêyem a kodona ARN-peyamber, li gor bendên navbera bazên din piçek sist ava dibe. Baza sêyem a kodonê ji cihê xwe yê asayî piçek dileqe, ji ber sistiya (lawaziya) bendên hîdrojenê, dijekodonek dikare du an jî zêdetir cor kodon nas bike.[22]Di kodonên wiha de nukleotida di rêza sêyem, wekî cihê sist (bi înglizi: wobble position) tê navkirin. Nukleotîda cihê sist bo diyarkirina asîdek amînî de bi qasî herdu nukleotîdên din ên kodonê giring nin e.[23]
Wekî mînak, ARN-guhêzer a bi dijekodona 3'-UCU-5' dikare bi du cor ARN-peyamber ve, ARN-peyamber a bi kodona 5'-AGA-3' an jî ya bi kodona 5'-AGG-3' ve cota bazên sist ava bike. Herdu kodon jî asîda amînî ya arjînîn diyar dikin.[14]
Çavkanî
biguhêre- ^ S.W.D. and King, R.C. (2002) A dictionary of genetics. 7th. ed. New York, NY, USD: Oxford University Press.
- ^ Mader, S., & Windelspecht, M. (2017). Human Biology (15th ed.). New York, NY: McGraw-Hill Education.
- ^ Payne S. Introduction to RNA Viruses. Viruses. 2017:97–105. doi: 10.1016/B978-0-12-803109-4.00010-6. Epub 2017 Sep 1. PMCID: PMC7173417
- ^ Lawrence, E. (2005). Hendersons dictionary of biology. Harlow: Pearson/Prentice Hall. ISBN 978-0-13-127384-9
- ^ National Human Genome Research Institute.Codone.[1]).
- ^ Clark, D. P. (2005). Molecular biology. Elsevier Academic Press.ISBN: 0-12-175551-7
- ^ National Human Genome Research Institute. Genetic code [2]
- ^ a b c Rye, C., Wise, R., Jurukovski, V., Desaix, J., Choi, J., & Avissar, Y. (2017).Biology. Houston, Texas : OpenStax College, Rice University,
- ^ a b c d Losos, J., Mason, K., Johnson,G., Raven, P., & Singer, S. (2016). Biology (11th ed.). New York, NY: McGraw-Hill Education.
- ^ Glick, B. R. (2010). Molecular biotechnology: Principles and applications of recombinant DNA (4th ed.). ASM Press.
- ^ a b c Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., & Stiling, P. (2017). Biology (4th ed.).
- ^ Starr, C. (2007). Biology:concepts and applications (7th ed.). Boston, MA: Cengage Learning.
- ^ a b c d Solomon, E., Martin, C., Martin, D., & Berg, L. (2015).Biology. Stamford: Cengage Learning.
- ^ a b c Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2008). Biology (8th ed.). San Francisco, CA: Benjamin-Cummings Publishing Company.
- ^ The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1968. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2023. Fri. 15 Dec 2023. [3]
- ^ a b c Berk, A., Kaiser, C. A., Lodish, H., Amon, A., Ploegh, H., Bretscher, A., & Krieger, M. (2005). Molecular Cell Biology (5th ed.). CA.
- ^ Mignone, F., Gissi, C., Liuni, S. et al. Untranslated regions of mRNAs. Genome Biol 3, reviews0004.1 (2002). https://doi.org/10.1186/gb-2002-3-3-reviews0004
- ^ Britannica, The Editors of Encyclopaedia. "genetic code". Encyclopedia Britannica, 11 Oct. 2023, [4]. Accessed 12 December 2023.
- ^ Parker, N., Schneegurt, M., Tu, A. T., Forster, B. M., & Lister, P. (2016). Microbiology. Houston, Texas: Rice University.
- ^ Simon, E. J., Dickey, J.L., Reece, J. B., & Burton, R. A. (2018).Campbell Essential Biology with Physiology (6th ed.). Newyork, United States: Pearson.
- ^ (2008). tRNA (transfer RNA). In: Encyclopedia of Genetics, Genomics, Proteomics and Informatics. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6754-9_17521
- ^ Robert F. Weaver(2010).—5th ed.Published by McGraw-Hill
- ^ Murray, G., Murray, J., Granner, & MAYES. (2003). Harper's Biochemistry Illustrated (26th ed.). McGraw-Hill.