عندما يتم التعبير عن الجينات في بروتينات ، يتم نسخ الحمض النووي أولاً إلى مرسال RNA (mRNA) ، والذي يتم ترجمته بعد ذلك عن طريق نقل RNA (tRNA) إلى سلسلة متنامية من الأحماض الأمينية تسمى بولي ببتيد. ثم تتم معالجة البولي ببتيدات وطيها إلى بروتينات وظيفية. تتطلب خطوات الترجمة المعقدة العديد من الأشكال المختلفة من الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) من أجل استيعاب الاختلافات المتعددة في الشفرة الجينية.
النيوكليوتيدات
هناك أربعة نيوكليوتيدات في الحمض النووي: الأدينين والجوانين والسيتوزين والثيمين. هذه النيوكليوتيدات ، المعروفة أيضًا باسم القواعد ، مرتبة في مجموعات من ثلاثة تسمى الكودونات. نظرًا لوجود أربعة أحماض أمينية يمكن أن تشكل كل قاعدة من القواعد الثلاثة في الكودون ، فهناك 4 ^ 3 = 64 كودونًا ممكنًا. ترمز بعض الكودونات لنفس الحمض الأميني ، وبالتالي فإن العدد الفعلي لجزيئات الحمض الريبي النووي النقال المطلوبة أقل من 64. يشار إلى هذا التكرار في الشفرة الجينية باسم "التذبذب".
أحماض أمينية
كل كودون كودون لحمض أميني واحد. وظيفة جزيئات الحمض الريبي النووي النقال هي ترجمة الشفرة الوراثية من القواعد إلى الأحماض الأمينية. تحقق جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA) هذا من خلال الارتباط بكودون على أحد طرفي الحمض النووي الريبي (tRNA) والحمض الأميني على الطرف الآخر. لهذا السبب ، هناك حاجة إلى مجموعة متنوعة من جزيئات الحمض النووي الريبي من أجل استيعاب ليس فقط مجموعة متنوعة من الكودونات ولكن أيضًا الأنواع المختلفة من الأحماض الأمينية في الجسم. يستخدم البشر عادة 20 نوعًا من الأحماض الأمينية المختلفة.
أوقفوا الكودونات
في حين أن معظم الكودونات ترمز إلى حمض أميني ، فإن ثلاثة أكواد محددة تؤدي إلى نهاية تخليق عديد الببتيد بدلاً من ترميز الحمض الأميني التالي في البروتين المتنامي. هناك ثلاثة أكواد من هذا القبيل ، تسمى أكواد الإيقاف: UAA و UAG و UGA. وبالتالي ، بالإضافة إلى الحاجة إلى اقتران جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA) مع كل حمض أميني ، يحتاج الكائن الحي إلى جزيئات الحمض الريبي النووي النقال الأخرى لتتزاوج مع أكواد الإيقاف.
أحماض أمينية غير قياسية
بالإضافة إلى الأحماض الأمينية العشرين القياسية ، تستخدم بعض الكائنات الحية أحماض أمينية إضافية. على سبيل المثال ، يحتوي الحمض الريبي النووي الريبي السيلينوستي على بنية مختلفة نوعًا ما عن تلك الموجودة في الحمض الريبي النووي النقال الأخرى. يتزاوج الحمض الريبي النووي النقال السيلينوستئين في البداية مع السيرين ، والذي يتم تحويله بعد ذلك إلى سيلينوسيستين. ومن المثير للاهتمام ، أن رموز UGA (أحد أكواد الإيقاف) لـ selenocysteine والجزيئات المساعدة هي اللازمة لتجنب وقف تخليق البروتين عندما تصل آلية ترجمة الخلية إلى السيلينوسيستين كودون.