الشفرة الجينية أو الكودون (بالإنجليزية: Codon) عبارة عن قواعد ثلاثية مركبة من ثلاثة قواعد نتروجينية يمكنها أن تتراص طبقا للشفرة الجينية لتشكليل تسلسل الحمض النووي «DNA sequences» إلى بروتينات عن طريق مقابلة كل ثلاثية نيكليوتيدية (كودون) بحمض أميني من الحموض العشرين التي تشكل بروتيناتالخلايا الحية. تقريبا جميع الخلايا الحية في الأحياء تستخدم الشفرة الجينية ذاتها مما يدعو لتسميتها بالشفرة الجينية القياسية «standard genetic code» ، وهي خاصة لكل إنسان، مع أن بعض الأنواع القليلة تقدم شفرة جينية ذات اختلافات طفيفية ولها وظائف أخرى، مثل الكودون الختامي.
,[1]
الاكتشاف
الشفرات الجينية (وعددها 64) وما تنتجه من أحماض أمينية.
بدأت جهودا جادة لفهم كيف يتم ترميز البروتينات بعد اكتشاف تركيب الحمض النووي (DNA) من قبل جيمس واطسونوفرانسيس كريك ، الذين استخدما الأدلة التجريبية من موريس ويلكنزوروزاليند فرانكلين (وغيرهم). جورج جامو افترض أن رمز من ثلاثة أحرف يجب أن يوظف لترميز 20 من الأحماض الأمينية القياسية المستخدمة من قبل الخلايا الحية لبناء البروتينات . ومع وجود أربعة نوكليوتيدات مختلفة A وT و G وC ِ، فإذا اعتبرنا أن كل اثنين منهم ينتج حمضا أمينيا لحصلنا على عدد التباديل والتوافيق الممكنة بينهم =42 أي يمكنهم إنتاج 16 حمض أميني.[2]
وفي حالة رمز من 3 نوكليوتيدات فيكون أقصى عدد لتبادلات تركيب الـ 4 نوكليتيدات لأحماض أمينية = 64 حمض أميني مختلف.[3]
السمات البارزة
هذه الشفرة يقول عنها العلماء : انها تحمل كل 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 أو الصبغيات ) . وهي مختزنة في نواة كل خلية. وعدد الكروموسومات أو الصبغيات هو عدد 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 والرجلين) ، والطول والعرض، وكذلك صفات معنوية مثل الذكاء والمواهب، وصفات صحية مثل حساسية لسكر اللبن حساسية للجلوتين، احتمال التعرض مستقبلا لأمراض القلب أو السمنة، وغيرها.
أما الدنا الخاص بتركيب البروتينات فهو موجود 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 و MT-ATP6 : ( بين الموقعين 8,525 إلى 8,580 طبقا للتسلسل المرجعي NC_012920[4]). توجد ثلاثة أمكانيات لقراءة الإطار في الإتجاه من 5' إلى 3' وهو الإتجاه إلى الأمام ؛ سنبدأ القراءة الأولى من (+1), والقراءة الثانية من (+2) والقراءة الثالثة من الموقع (+3). لكل كودون [القوسين المربعين] ، مبين لنا شفرة حمضين أمينيينلمتقدرة أحد الكائنات الحيوية الفقرية، إما بالإطار +1 فهو تكوين الجين MT-ATP8 (بالأحمر)، ينتهي الجين MT-ATP8 بكودون التوقف TAG (عند النقطة الحمراء) في الإطار +1 . أما بالإطار +3 فهو يبدأ 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 تركيبات البروتينات الناتجة.
[5]:330
معنى ذلك أن الجزيئات الناتجة تختلف حسب موضع بدء القراءة. يقوم الرنا بقراءة الشفرة ويترجمها وينتج منها الجزيء المناسب سواء كان جزيء بروتين أو إنزيم أو غيرها.
A تسلسل معلومات النظام الجيني يبدأ بالكودون AUG لالميثيونين ويعمل كموقع بدء قراءة البروتين: يظهر AUG في مقدمة تشفير حمض نووي ريبوزي رسول المنطقة حيث يبدأ ترجمتها إلى البروتين.[6] 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.[7]تجميع للكودونات حسب الحجم المولي لرواسب الحمض الأميني و العلاج بالماء.
Griffiths, Anthony J. F.; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart, William M. (1999). An Introduction to genetic analysis (ط. 7th). San Francisco: W.H. Freeman. ISBN:0-7167-3771-X. مؤرشف من الأصل في 2020-02-23.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002). Molecular biology of the cell (ط. 4th). New York: Garland Science. ISBN:0-8153-3218-1. مؤرشف من الأصل في 2020-03-09.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
Lodish, Harvey F.; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James E. (2000). Molecular cell biology (ط. 4th). San Francisco: W.H. Freeman. ISBN:0-7167-3706-X. مؤرشف من الأصل في 2020-02-21.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
