Der genetische Code ist eine Anleitung, nach der Dreiergruppen (Triplets oder Codons) aufeinanderfolgender Nukleotide (oder Basen) während der Protein-Biosynthese in Aminosäuren übersetzt werden. Während dieses Prozesses werden die Basen der DNA eines Gens zunächst in ein mRNA-Molekül umgeschrieben (Transkription); danach können bestimmte Teile dieser mRNA gezielt entfernt werden (Spleißen). Schliesslich, während der Translation, werden die Aminosäuren der zu den Codons passenden tRNAs miteinander zu einer Polypeptidkette verknüpft. Einige Codons stehen nicht für eine Aminosäure, sondern werden als STOP-Zeichen behandelt, welches die Translation beendet.
So gut wie alle Lebewesen benutzen den selben genetischen Code. Die gebräuchlichste Version ist in den folgenden Tabellen angegeben. Sie zeigen, welche Aminosäuren von den 4³=64 möglichen Codons kodiert werden (Tabelle 1), und welche Codons jede der 20 in der Translation verwendeten Aminosäuren kodieren (Tabelle 2). So steht zum Beispiel GAU für die Aminosäure Asp (Asparagin), und Cys (Cystein) wird von den Codons UGU und UGC kodiert. Die in der Tabelle verwendeten Basen sind Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil der mRNA; in der DNA wird statt Uracil Thymin verwendet.
| 2nd base | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| U | C | A | G | ||
| 1. Base | U |
UUU Phenylalanin |
UGU Cystein |
||
| C | |||||
| A |
AAU Asparagine |
||||
| G |
GAU Asparaginsäure |
||||
1Das Triplet AUG dient sowohl als Codon für Methionin als auch als Startsignal der Translation; das erste AUG-Triplet auf der mRNA wird das erste Codon, das zu Protein translatiert wird.
| Ala | GCU, GCC, GCA, GCG | Leu | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG |
| Arg | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG | Lys | AAA, AAG |
| Asn | AAU, AAC | Met | AUG |
| Asp | GAU, GAC | Phe | UUU, UUC |
| Cys | UGU, UGC | Pro | CCU, CCC, CCA, CCG |
| Gln | CAA, CAG | Ser | UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC |
| Glu | GAA, GAG | Thr | ACU, ACC, ACA, ACG |
| Gly | GGU, GGC, GGA, GGG | Trp | UGG |
| His | CAU, CAC | Tyr | UAU, UAC |
| Ile | AUU, AUC, AUA | Val | GUU, GUC, GUA, GUG |
| START | AUG, GUG | STOP | UAG, UGA, UAA |
Den drei STOP-Codons wurden ursprünglich Namen gegeben - UAG war amber (bernsteinfarben), UAG war opal, und UAA war ocker. Die Namen gehen zurück auf die Genen, bei denen das jeweilige Codon zuerst durch Mutation entdeckt wurde.
Die Translation beginnt mit einem Kettenstarter- oder START-Codon, aber dies alleine ist nicht ausreichend, und den Prozess zu beginnen. Bestimmte Initiationssequenzen nahe des START-Codons sind ebenfalls notwendig, um die Transkription in mRNA und deren Bindung am Ribosom herbeizuführen. Das wichtigste Startcodon ist AUG, das auch für Methionin codiert. CUG und UUG, sowie GUG und AUU in Prokaryoten, funktionieren ebenfalls.
Der genetische Code enthält eine rudimentäre Fehlerkorrektur. Viele Codons, die sich nur in einer Base unterscheiden, kodieren für die selbe Aminosäure; das gilt besonders für die letzte (dritte) Base eines Codons, das diese bei der Translation am häufigsten falsch gelesen wird. Darüber hinaus haben Aminosäuren, die häufiger in Proteinen vorkommen als andere, mehr Codons, die für sie kodieren.
Es existieren eine Reihe von Varianten des Standard-Codes, zum Beispiel in Mitochondrien, energieumsetzenden Organellen, die vermutlich von symbiotischen Bakterien abstammen. Auch die Ciliaten zeigen Abweichungen vom Standard-Code: UAG, und häufig auch UAA, kodieren für Glutamin; diese Abweichung findet sich auch in einigen Grünalgen. UGA steht auch manchmal für Cystein. Eine weitere Variante findet sich in der Hefe Candida, wo CUG für Serin kodiert.
Des weiteren gibt es einige Varienten von Aminosäuren, die von Bakterien und Archaea verwendet werden; UGA kann für Selenocystein und UAG für Pyrrolysin kodieren. Es können noch weitere Aminosäure-Varianten existieren, die noch nicht entdeckt wurden.
- Despite these variations, the genetic code used by all known life on Earth displays a very large degree of similarity. Since there are many possible genetic codes that are thought to have similar utility to the one used by Earth life, the theory of evolution suggests that the genetic code was established very early in the history of life.