Biyolojinin temel dogması, DNA'da kodlanan bilgilerin haberci RNA'ya (mRNA) aktarıldığını ve daha sonra protein sentezini yönettiğini belirtir. mRNA nükleotid dizisinin kodunun amino asitlere dönüştürülmesini sağlayan talimatlar setine genetik kod denir. Bu genetik kodun evrensel doğası bilimsel araştırma, tarım ve tıpta ilerlemeleri teşvik etti.
1900'lerin başında bilim adamları, DNA'nın hücresel işlevler için gereken tüm bilgileri depoladığını ve bu işlevlerin çoğunu proteinlerin gerçekleştirdiğini keşfettiler. Bununla birlikte, genetik bilgiyi fonksiyonel proteinlere dönüştürme mekanizmaları yıllarca bilinmemektedir. Başlangıçta, tek bir genin doğrudan kodlanmış proteinine dönüştürüldüğüne inanılıyordu. Ökaryotik hücrelerdeki iki önemli keşif bu teoriye meydan okudu: Birincisi, protein üretimi çekirdekte gerçekleşmez. İkincisi, DNA çekirdeğin dışında mevcut değildir. Bu bulgular, DNA'yı protein üretimine bağlayan bir ara molekül arayışını ateşledi. Hem çekirdekte hem de sitoplazmada bulunan ve protein üretimiyle ilişkili olan bu aracı molekül RNA'dır.
Transkripsiyon sırasında RNA, DNA'yı şablon olarak kullanarak çekirdekte sentezlenir. Yeni sentezlenen RNA, DNA'daki timidinin RNA'da urasil ile değiştirilmesinin dışında, DNA zincirine benzerdir. Ökaryotlarda, bu birincil transkript daha fazla işlenir, proteinin kodlamayan bölgeleri çıkarılır, sonlandırın ve 3 ’ Poly-A kuyruğu, daha sonra sitoplazmaya aktarılacak mRNA oluşturmak için.
Çeviri, mRNA'da kodlanan bilginin bir amino asit zincirine çevrildiği sitoplazmadaki ribozomlarda gerçekleşir. Üç nükleotidlik bir dizi bir amino asidi kodlar ve bu üçlüler kodonlar olarak adlandırılır. Belirli bir amino asidi hangi kodonların belirlediğini belirten kurallar dizisi, genetik kodu oluşturur.
Proteinler ökaryotlarda 20 amino asitten oluşturulur. Dört nükleotidin üçlü setler halinde birleştirilmesi 64 (4 3 ) olası kodon sağlar. Bu, tek tek amino asidin birden fazla kodon tarafından kodlanmasının mümkün olduğu anlamına gelir. Genetik kodun gereksiz veya dejenere olduğu söyleniyor. Çoğunlukla, ancak her zaman değil, aynı amino asitleri belirleyen kodonlar yalnızca üçlülerin üçüncü nükleotidinde farklılık gösterir. Örneğin, GUU, GUC, GUA ve GUG kodonlarının tümü, amino asit valini temsil eder. Bununla birlikte, AUG, amino asit metiyonini temsil eden tek kodondur. AUG kodonu aynı zamanda protein sentezinin başladığı kodondur ve bu nedenle başlangıç kodonu olarak adlandırılır. Sistemdeki fazlalık, mutasyonların zararlı etkilerini en aza indirir. Kodonun üçüncü pozisyonundaki bir mutasyon (yani değişim), amino asidin değişmesi ile sonuçlanmayabilir.
Birkaç istisna dışında, çoğu prokaryotik ve ökaryotik organizma, protein sentezi için aynı genetik kodu kullanır. Genetik kodun bu evrenselliği bilimsel araştırma, tarım ve tıpta ilerlemeler sağlamıştır. Örneğin, insan insülini artık bakterilerde büyük ölçekte üretilebiliyor. Bu, rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak yapılır. Rekombinant DNA, farklı türlerden genetik materyalden oluşur. İnsan insülinini kodlayan genler, bakteriyel DNA ile birleştirilir ve bir bakteri hücresine yerleştirilir. Bakteri hücresi, rekombinant DNA'da kodlanmış insan insülinini üretmek için transkripsiyon ve translasyon gerçekleştirir. Ortaya çıkan insan insülini, diyabet tedavisinde kullanılır.
