Kalıtım bilgisinin genlerden, hemoglobin, ensülin ve pepsin gibi proteinlere çevrildiği kimyasal denklem. Bazı proteinler bedenin yapı gereci olarak iş görürler; buna karşılık bazı başka proteinler, sözgelimi enzimler ve polipeptit hormonlar bedenin kimyasal tepkilerini düzenlerler (ayrıca Bk. PROTEİN VE PROTEİN BİREŞİM).
Hücrenin çekirdeğine yerleşmiş bulunan kromozomlar DNA (dezoksiribonükleik asit) nükleik asitini içerirler; DNA, organizmaların çoğunda kalıtım gerecidir. Kromozom, “gen” adı verilen birimlere bölünür. Her gen belli bir özellikten sorumludur (Bk. GENETİK). Biyokimyasal anlamda, her gen, bir özelliğin gelişmesinde rol oynayan belli bir proteinin üretilmesinden sorumludur. Protein bireşimi hücrenin protoplazmasında gerçekleştirilir; bu nedenle, genetik bilgi aktarımının hücre zarının içinde oluşması gerekir. Türün geçmiş ve günümüzdeki üyelerinde var olan genetik şifrenin (ya da genetik kod) değişmezliği, genlerin onları kuşaktan kuşağa taşıyan bireylerin üstünde aynı etkileri yapmalarına olanak verir.
Genetik şifrenin nasıl çalıştığına ilişkin bilgiler, tıp araştırmalarında, özellikle de genetik hastalıklar ve genetik mühendislik alanlarında önem taşır. Islah edilmiş bitki ve hayvan yetiştirme yöntemleri, davranış ve gelişme genetiği alanındaki araştırmalar kadar, genetik şifrenin anlaşılmasına da dayanır.
KODON: Kodon, genetik şifrenin temel birimidir. Böyle olmakla birlikte, kodon (şifre sözcüğü) konusunda bilgi sahibi edinebilmek, için nükleik asit moleküllerinin yapısı konusunda da bilgi edinmek gerekir. Hem DNA, hem de RNA, “nükleotit” denilen bir dizi birimden oluşan büyük kimyasal bileşiklerdir. Her nükleotit birimi, üç daha küçük bileşikten (bir fosfat, bir şeker, bir baz) oluşur (Bk. GEN).
Nükleik asit bazları: Genetik şifrenin temel nükleotit alt-birimi, bazdır. DNA’da dört çeşit baz görülür: Pürin adı verilen çift halkalı bileşikler olan adenin (A) ile guanin (G); pirimidin adı verilen tek halkalı bileşikler olan timin (T) ile sitozin (C). RN A’da genetik şifrede kullanılan bazlar adenin, guanin, sitozin ve urasildir (U). Urasil, RNA’da, DNA’da timinin bulunduğu yerlerde bulunan bir pirimidindir.
Baz birleşmeleri: Genetik şifreyi açan anahtar, bazların tek zincirli DNA ve RNA’nın bir zinciri üstünde ya da iki zincirli DNA ve RNA’nın bir zinciri üstünde düzenli bir biçimde dizilme biçimleridir. Şifreyi çözme sorunu, proteinlerde 20 farklı amino-asit bulunmasına karşın, nükleik asitlerde yalnızca 4 farklı nükleotit bazı bulunmasında yatmaktadır. Her baz, bir aminoasiti belirliyorsa, bu durumda 4 amino-asit seçilecek, bu da kalıtım bilgilerinin aktarımı için şifre sözcüklerinin (yani kodonların) eksikliğiyle sonuçlanacaktır. Buna karşılık, kendine özgü bir dizilimdeki üç baz tarafından oluşturan şifre sözcükleri, 4×4×4 farklı birleşime (64 kodon) olanak verir; bu, proteinlerde bulunan 20 farklı aminoasite yetecek şifre sözcüğünden fazlasını içerir. Şifre sözcüğü, kodon ve triplet (3 bazı anlatır) terimleri, birbirlerinin yerine kullanılabilir. Bir organizmanın genetik malzemesindeki tripletlerin çizgizel düzeni, genetik şifre aracılığıyla üretilen proteindeki aminoasitlerin çizgisel düzenini belirler.
Eşanlamlar: 64 şifre sözcüğünün 3′ü dışında her biri, proteinlerde bulunan 20 aminoasitten birtanesini şifreler. Aminoasitlerin çoğunun birden çok kodonu (şifre sözcüğü) vardır; oysa birkaç aminoasit için bunları şifreleyen yalnızca bir triplet bulunur. Belli bir aminoasiti şifreleyen çeşitli kodonlara, o aminpasitin eşanlamlısı denir.
ŞİFRELEME İŞLEMİ:
Proteinlerin üretilmesi sırasında, genlerin taşıdığı bilginin aktarılması “şifreleme” ve “çevirme” diye adlandırılan iki aşamada gerçekleşir. Şifrelemede (şifre haline getirme), ,bir organizmanın kalıtım gereci bir şablon işlevi görür;,haberci RNA (mRNA) adı verilen bir RNA po-linükleotiti, bu şablon üstünde oluşur. Bu RNA’ya “haberci” denmesinin nedeni, hücre çekirdeğindeki nükleik asitlerden genetik olarak şifrelenmiş bilgiyi, hücre sitoplazmasında yerleşmiş ribozomlara taşımasından kaynaklanır.
Çevirme (ya da çeviri) işlemi sırasında mRNA, fiili protein bireşim yerleri olan hücre ribozomlarına bağlanır. mRNA kodonlarının dizilişi, bir protein içindeki aminoasitlerin dizilişini belirler. Her aminoasit bir aktarım RNA’sıyla (tRNA) taşınır; Bu tRNA’nın nükleotitleri arasında “antikodon” adı verilen bir üç nükleotit baz dizisi vardır. Antikodon, belirli bir mRNA kodonunun tümleyicisidir. tRNA ile mRNA arasında bir karşılıklı çekim ve geçici hidrojen bağlanması oluşur. Bu bağlanma sırasında tRNA’dan belirli aminoasitler, büyüyen poli-peptit zincirine aktarılır.
Her iki zincirden şifre haline getirme. Genetikçiler başlangıçta, çifte zincirli bir DNA molekülünün yalnızca bir zincirinin – “anlamlı”(sense) zincir- RNA’ya kopyalanan fiili genleri taşıdığını düşünüyorlardı. Öbür, “anlamsız” (antisens) zincirin yalnızca kopyalanmada iş gördüğüne inanıyorlardı (Bk. NÜKLEİK ASİT). O dönemden bu yana, en azından birkaç olguda, aynı DNA dizilişinin her iki zincirinin şifrelendiği belirlenmiştir. Ama anlamsız RNA şifresinin proteine mi çevrildiği, yoksa RNA olarak kalıp anlamlı genin bir düzenleyicisi olarak mı işlev gördüğü henüz belirlenememiştir.
Şifrenin başlatılması ve durdurulması: Nükleik asit zincirinin genlerine bölünebilmesi için, her bilginin nerede başlayıp nerede bittiğini gösteren özel bir bilgi içeren işaretler bulması gerekir. Bilginin hem başlangıcında, hem bitiminde, mRNA özel nükleotitler içerir: Bunlardan biri şifrenin çevrilmesini başlatır; öbürü de sona erdirir.
Metiyoninin kodonu (AUG), protein bireşiminin başlatıcısı olan kodondur. Bu kodon oluştuğu zaman, bütün polipeptit zincirlerinde birinci aminoasitler olarak metiyonin oluşur. Bununla birlikte, çevirme süreci sırasında ya da protein zincirinin tamamlanmasından sonra, hücre enzimlerinin etkisiyle polipeptit zincirinde genellikle bazı değişiklikler olur; bunun sonucunda işlevsel protein oluşur. Söz konusu değişikliklerden biri, metiyoninin uzaklaştırılmasıdır.
Üç anlamsız kodonu (ya da sonlandırıcı) UUA, UAG ve UGA, herhangi bir aminoasiti şifrelemeyip, yalnızca bilgideki noktalama işaretleri olarak işlev görür. Hiçbir tRNA, UUA, UAG ve UGA taşımaz; bu tripletlerden biri bir mRNA zincirinde ortaya çıkarsa, çevirme süreci durur.
