شيفرة جينية

سلسلة من الكودونات في جزء من جزيء حمض نووي ريبوزي رسول. جميع كودون يتكون من ثلاث نيوكليوتيدات، عادة ما يمثل حمض أميني واحد.

الشفيرة الجينية أوالكودون (بالإنجليزية: Codon) تعبير عن قواعد ثلاثية مركبة من ثلاثة قواعد نتروجينية يمكنها حتى تتراص طبقا للشفرة الجينية لتشكليل تسلسل الحمض النووي «DNA sequences» إلى بروتينات عن طريق لقاءة جميع ثلاثية نيكليوتيدية (كودون) بحمض أميني من الحموض العشرين التي تشكل بروتينات الخلايا الحية. تقريبا جميع الخلايا الحية في الأحياء تستخدم الشفرة الجينية ذاتها مما يدعولتسميتها بالشفرة الجينية القياسية «standard genetic code» ، وهي خاصة لكل إنسان، مع حتى بعض الأنواع القليلة تقدم شفرة جينية ذات اختلافات طفيفية ولها وظائف أخرى، مثل الكودون الختامي. ,

الاكتشاف

الشفرات الجينية (وعددها 64) وما تنتجه من أحماض أمينية.

بدأت جهودا جادة لفهم كيف من الممكن أن يتم ترميز البروتينات بعد اكتشاف هجريب الحمض النووي (DNA) من قبل جيمس واطسون وفرانسيس كريك ، الذين استخدما الأدلة التجريبية من موريس ويلكنز وروزاليند فرانكلين (وغيرهم). جورج جاموافترض حتى رمز من ثلاثة أحرف يجب حتى يوظف لترميز 20 من الأحماض الأمينية القياسية المستخدمة من قبل الخلايا الحية لبناء البروتينات . ومع وجود أربعة نوكليوتيدات مختلفة A وT وG وC ِ، فإذا اعتبرنا حتى جميع اثنين منهم ينتج حمضا أمينيا لحصلنا على عدد التباديل والتوافيق الممكنة بينهم =4² أي يمكنهم إنتاج 16 حمض أميني.

وفي حالة رمز من ثلاثة نوكليوتيدات فيكون أقصى عدد لتبادلات هجريب الـ أربعة نوكليتيدات لأحماض أمينية = 64 حمض أميني مختلف.

السمات البارزة

هذه الشفرة يقول عنها الفهماء : انها تحمل جميع الصفات الخِلْقِيَّة للكائن الحي، وهذه الشفرة امرها غريب .، لان نصف هذه الصفات الخلقية، يرثها الجنين عن الأب، ويرث النصف الآخر عن الام، وتُحمَل هذه الشفرة فيما يسمى (بالكروموسومات أوالصبغيات ) . وهي مختزنة في نواة جميع خلية. وعدد الكروموسومات أوالصبغيات هوعدد محدِّد للنوع، وكل نوع له عدد محدَّد من هذه الصبغيات، فالإنسان مثلا في خليته ( 46 كروموسوم ) موجودة في (23 زوج) .

هذا بالنسبة للصفات الخلقية للمولود مثل لون العينين ولون الشعر، والشكل (الوجه واليدان والذراعان والرجين) ، والطول والعرض، وكذلك صفات معنوية مثل الذكاء والمواهب، وصفات صحية مثل حساسية لسكر اللبن حساسية للجلوتين، احتمال التعرض مستقبلا لأمراض القلب أوالسمنة، وغيرها.

أما الدنا الخاص بهجريب البروتينات فهوموجود في متقدرة الخلية ؛ حيث عمليات الأيض (إستقلاب) وإنتاج الطاقة تقوم بها المتقدرات.

اطار قراءة تسلسل الدنا في أحد مناطق متقدرة إنسانية لقراءة الشفرة الجينية(أسود) للجينين MT-ATP8 وMT-ATP6 : ( بين المسقطين 8,525 إلى 8,580 طبقا للتسلسل المرجعي NC_012920). توجد ثلاثة أمكانيات لقراءة الإطار في الإتجاه من 5' إلى 3' وهوالإتجاه إلى الأمام ؛ سنبدأ القراءة الأولى من (+1), والقراءة الثانية من (+2) والقراءة الثالثة من المسقط (+3). لكل كودون [القوسين المربعين] ، مبين لنا شفرة حمضين أمينيين لمتقدرة أحد الكائنات الحيوية الفقرية، إما بالإطار +1 فهوتكوين الجين MT-ATP8 (بالأحمر)، ينتهي الجين MT-ATP8 بكودون التوقف TAG (عند النقطة الحمراء) في الإطار +1 . أما بالإطار +3 فهويبدأ بالكودون ATG ويكون الجين MT-ATP6 (كودوناته زرقاء ) إلى النقطة 3'.

تسلسل إطار القراءة

يتم تعريف تسلسل معلومات النظام الجيني من النوكليوتيدات الأولي التي تبدأ من الترجمة. على سبيل المثال، سلسلة GGGAAACCC، إذا قُرأت من الموضع الأول (من اليمين إلى اليسار) يحتوي على الكودونات GGG، AAA ، CCC؛، وإذا قرأت من الموضع الثالث (من اليمين إلى اليسار) ، نجد الكودونين المتتابعين AAC و GGA ، بهذا تختلف هجريبات البروتينات الناتجة. معنى ذلك حتى الجزيئات الناتجة تختلف حسب موضع بدء القراءة. يقوم الرنا بقراءة الشفرة ويترجمها وينتج منها الجزيء المناسب سواء كان جزيء بروتين أوإنزيم أوغيرها.

جدول كودونات الرنا (RNA)

الحمض النووي الريبوزي يُسمى اختصارًا رنا RNA، هوجزيء حيوي يتواجد تقريبًا لدى جميع الكائنات الحية والفيروسات، كما يلعب أدوارًا متعددة في نقل وتشفير وفك تشفير وتنظيم التعبير الجيني من المعلومات الوراثية وتحفيز الكثير من التفاعلات الكيميائية الحيوية. الرنا والدنا (DNA) هما أبرز الأحماض النووية التي تُشكِّل أيضا البروتينات والليبيدات والسكريات المتعددة الضرورية للحياة. يتكون الرنا وكذلك الدنا من مجموعات ثلاثية من الجزيئات، تسمى كودونات . هذا الجزء من الموضوع يوضح هجريب بروتينات في جسم الإنسان من مختلف الكودونات. الكودونات هي أحماض أمينية بسيطة، تنتجها عمليات الهضم والاستقلاب من الغذاء. بعضها يمكن للجسم تكوينها والبعض الآخر لا بد للإنسان من تناولها عن طريق تنويع غذائه (غذاء صحي).

غير قطبي	قطبي	قاعدي	حامضي	(كودون التوقف)

هذا الجدول يبين الكودنات الأربعة وستين (64) والحمض الأميني لكل منهم. اتجاه من الرنا المرسال (mRNA)هوخمسة 'إلى 3'.
		U	C	A	G
		القاعدة الثانية
القاعدة الأولى	U	UUU (Phe/F) فينيل ألانين فينيل ألانين UUC (Phe/F) Phenylalanine	UCU (Ser/S) سرين UCC (Ser/S) سرين	UAU (Tyr/Y) تيروسين UAC (Tyr/Y) تيروسين	UGU (Cys/C) سيستين UGC (Cys/C) سيستين
		UUA (Leu/L) ليوسين	سيرين UCA (Ser/S) Serine	UAA Ochre (Stop)	UGA Opal (Stop)
		UUG (Leu/L) Leucine	UCG (Ser/S) سرين	UAG Amber (Stop)	UGG (Trp/W) تريبتوفان
	C	CUU (Leu/L) Leucine CUC (Leu/L) Leucine	CCU (Pro/P) برولين CCC (Pro/P) Proline	CAU (His/H) هستيدين CAC (His/H) Histidine	CGU (Arg/R) أرجنين CGC (Arg/R) Arginine
	C	CUA (Leu/L) Leucine CUG (Leu/L) Leucine	CCA (Pro/P) Proline CCG (Pro/P) Proline	CAA (Gln/Q) جلوتامين CAG (Gln/Q) Glutamine	CGA (Arg/R) Arginine CGG (Arg/R) Arginine
	A	AUU (Ile/I) إيزوليوسين AUC (Ile/I) Isoleucine	ACU (Thr/T) ثريونين ACC (Thr/T) Threonine	AAU (Asn/N) أسباراجين AAC (Asn/N) Asparagine	AGU (Ser/S) Serine AGC (Ser/S) Serine
		AUA (Ile/I) Isoleucine	ACA (Thr/T) Threonine	AAA (Lys/K) لايسين	AGA (Arg/R) Arginine
		AUG (Met/M) ميثيونين	ACG (Thr/T) Threonine	AAG (Lys/K) Lysine	AGG (Arg/R) Arginine
	G	GUU (Val/V) ڤالين GUC (Val/V) ڤالين	GCU (Ala/A) ألانين GCC (Ala/A) ألانين	GAU (Asp/D) حمض الأسپارتيك GAC (Asp/D) حمض الأسپارتيك	GGU (Gly/G) گلايسين GGC (Gly/G) گلايسين
		GUA (Val/V) ڤالين GUG (Val/V) ڤالين	GCA (Ala/A) ألانين GCG (Ala/A) Alanine	GAA (Glu/E) حمض الجلوتاميك GAG (Glu/E) Glutamic acid	GGA (Gly/G) گلايسين GGG (Gly/G) گلايسين

تسلسل معلومات النظام الجيني يبدأ بالكودون AUG لالميثيونين ويعمل كمسقط بدء قراءة البروتين: يظهر AUG في مقدمة تشفير حمض نووي ريبوزي رسول المنطقة حيث يبدأ ترجمتها إلى البروتين. كما يبدأ الكودون AUG بمقدمة الكودونات المتتابعة لتشكيل البروتين في حقيقيات النوى بواسطة mRNA المرسال وينتج نوعا آخر من الميثيونين ويرمز له ب (fMet/M). وكما نجد للبروتين بداية فله نهاية أيضا ؛ ينتهي بكودون توقف stop codon.

الجدول المعكوس
Ala/A	GCU, GCC, GCA, GCG	Leu/L	UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
Arg/R	CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG	Lys/K	AAA, AAG
Asn/N	AAU, AAC	Met/M	AUG
Asp/D	GAU, GAC	Phe/F	UUU, UUC
Cys/C	UGU, UGC	Pro/P	CCU, CCC, CCA, CCG
Gln/Q	CAA, CAG	Ser/S	UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
Glu/E	GAA, GAG	Thr/T	ACU, ACC, ACA, ACG
Gly/G	GGU, GGC, GGA, GGG	Trp/W	UGG
His/H	CAU, CAC	Tyr/Y	UAU, UAC
Ile/I	AUU, AUC, AUA	Val/V	GUU, GUC, GUA, GUG
START	AUG	STOP	UAA, UGA, UAG

السمات المميزة

تأثير الطفرات

خمسة أنواع من طفرات كروموسومات . من أعلى إلى أسفل ومن اليسار إلى اليمين: فقدان، ازدواج، معكوس ؛ إدماج ؛ استبدال.

مختارات من التحورات الهامة.

تجميع للكودونات حسب الحجم المولي لرواسب الحمض الأميني والعلاج بالماء.

انظر أيضا

كودون
حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين
طفرة جينية
طفرة (أحياء)
نمط ظاهري
بروتينات

المراجع

^ Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN (2009). "Genetic code supports targeted insertion of two amino acids by one codon". Science. 323 (5911): 259–61. doi:10.1126/science.1164748. PMC 3088105. PMID 19131629. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
^ Crick, Francis (1988). "Chapter 8: The genetic code". What mad pursuit: a personal view of scientific discovery. New York: Basic Books. صفحات 89–101. ISBN .
^ Crick F (1988). "Chapter 8: The genetic code". What mad pursuit: a personal view of scientific discovery. New York: Basic Books. صفحات 89–101. ISBN .
^ Homo sapiens mitochondrion, complete genome. "Revised Cambridge Reference Sequence (rCRS): accession NC_012920", المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية. Retrieved on 27 December 2017. نسخة محفوظةستة أبريل 2020 على مسقط واي باك مشين.
^ King RC, Mulligan P, Stansfield W (10 January 2013). . OUP USA. صفحة 608. ISBN .
^ Nakamoto T (2009). "Evolution and the universality of the mechanism of initiation of protein synthesis". جين. 432 (1–2): 1–6. doi:10.1016/j.gene.2008.11.001. PMID 19056476. مؤرشف من الأصل في 11 ديسمبر 2017.
^ References for the image are found in Wikimedia Commons page at: Commons:File:Notable mutations.svg#References.

قراءات اضافية

Griffiths, Anthony J. F.; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart, William M. (1999). (الطبعة 7th). San Francisco: W.H. Freeman. ISBN . مؤرشف من الأصل في 23 فبراير 2020. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002). (الطبعة 4th). New York: Garland Science. ISBN . مؤرشف من الأصل في 09 مارس 2020. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
Lodish, Harvey F.; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James E. (2000). (الطبعة 4th). San Francisco: W.H. Freeman. ISBN . مؤرشف من الأصل في 21 فبراير 2020. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)