DNA (deoxyribonukleinsyra) är det genetiska materialet i allt känt liv från de enklaste encelliga bakterierna till den mest magnifika elefanten på fem ton på den afrikanska slätten. "Genetiskt material" hänför sig till molekylerna som innehåller två viktiga uppsättningar instruktioner: En för att göra proteiner för cellens nuvarande behov, och den andra för att göra kopior av sig själva, eller replikera, så att exakt samma genetiska kod kan användas av framtiden generationer av celler.
Att hålla cellen levande tillräckligt länge för att reproducera kräver många av dessa proteinprodukter, som DNA beställer via mRNA (messenger ribonucleic acid) som det skapar som en sändebud till ribosomerna, där proteiner är faktiskt syntetiserad. Kodningen av genetisk information av DNA till budbärar-RNA kallas transkription, medan framställning av proteiner på basis av vägbeskrivningar från mRNA kallas translation.
Översättning innebär kobbling av proteiner via peptidbindningar för att bilda långa kedjor av aminosyror eller monomererna i detta schema. 20 olika aminosyror finns, och människokroppen behöver några av var och en av dessa för att överleva. Proteinsyntesen i översättning involverar ett koordinerat möte av mRNA, aminoacyl-tRNA-komplex och ett par ribosomala subenheter, bland andra spelare.
Sciencing Video Vault - Nucleic Acids: En översikt
Nukleinsyror består att upprepa underenheter, eller monomerer, kallad nukleotider. Varje nukleotid består i sin tur av tre distinkta komponenter: en ribos (fem-kol) socker, en till tre fosfatgrupper och en kvävehaltig bas. Varje nukleinsyra har en av fyra möjliga baser i varje nukleotid, varav två är puriner och två av dem är pyrimidiner. Skillnaderna i baserna mellan nukleotider är vad som ger olika nukleotider deras väsentliga karaktär.
Nukleotider kan existera utanför nukleinsyror, och i själva verket är några av dessa nukleotider centrala för hela metabolism. Nukleotiderna adenosindifosfat (ADP) och adenosintrifosfat (ATP) är kärnan i ekvationerna där energi för cellulär användning utvinns från de kemiska bindningarna av näringsämnen. Nukleotiderna i nukleinsyror har emellertid bara ett fosfat, som delas med nästa nukleotid i nukleinsyrasträngen.
Grundläggande skillnader mellan DNA och RNA |
På molekylnivå skiljer DNA sig från RNA på två sätt. Den ena är att sockret i DNA är deoxiribos, medan det i RNA är ribos (därav deras respektive namn). Deoxiribos skiljer sig från ribos genom att den istället för att ha en hydroxyl (-OH) -grupp vid nummer-2-kolpositionen har en väteatom (-H). Således är deoxiribos en syreatom som är kort från ribos, därmed "deoxi."
Den andra strukturella skillnaden mellan nukleinsyrorna ligger i sammansättningen av deras kvävebas. DNA och RNA innehåller båda de två purinbaserna adenin (A) och guanin (G) såväl som pyrimidinbascytosin (C). Men medan den andra pyrimidinbasen i DNA är tymin (T) i RNA är denna bas uracil (U).
Som det händer, binder A i nukleinsyror till och endast till T (eller U, om molekyl är RNA), och C binder till och endast till G. Detta specifika och unika komplementära basparringsarrangemang krävs för korrekt överföring av DNA-information till mRNA-information i transkription och mRNA-information till tRNA-information under översättning.
Andra skillnader Mellan DNA och RNA
På en mer makronivå är DNA dubbelsträngat, medan RNA är enkelsträngat. Specifikt tar DNA formen av en dubbel spiral, som är som en stege tvinnad i olika riktningar i båda ändarna. Strängarna är bundna vid varje nukleotid av deras respektive kvävebas. Detta betyder att en "A" -bärande nukleotid bara kan ha en "T" -bärande nukleotid på sin "partner" -nukleotid. Detta betyder att de två DNA-strängarna är komplementära till varandra. Summa DNA-molekyler kan vara tusentals baser (eller mer korrekt, baspar Dessutom finns DNA främst i kärnorna i eukaryoter, men också i mitokondrier och kloroplaster. De flesta RNA finns å andra sidan i kärnan och cytoplasma. Som du snart ser kommer RNA i olika typer. RNA finns i tre primära typer. Den första är mRNA, som är tillverkad av en DNA-mall under transkription i kärnan. När den är klar gör mRNA-strängen sin väg ut ur kärnan via en pore i kärnhöljet och avvecklar riktningen av showen mot ribosomen, platsen för proteinöversättning. Den andra typen av RNA är överföring av RNA (tRNA). Detta är en mindre nukleinsyramolekyl och finns i 20 subtyper, en för varje aminosyra. Dess syfte är att transportera sin "tilldelade" aminosyra till översättningsplatsen på ribosomen så att den kan läggas till den växande polypeptiden (litet protein, ofta pågår). Den tredje typen av RNA är ribosomalt RNA (rRNA). Denna typ av RNA utgör en betydande del av massan av ribosomer, med proteiner specifika för ribosomer som utgör resten av massan. Den ofta citerade "centrala" dogma "av molekylärbiologi är DNA till RNA till protein Denna process börjar med att avveckla DNA-molekylen till enstaka strängar så att enzymer och nukleotider som deltar i transkription har utrymme flytta till scenen. Sedan monteras en sträng av mRNA längs en av DNA-strängarna med hjälp av enzymet mRNA-polymeras. Denna mRNA-sträng har en bassekvens som är komplementär till den för mallsträngen, med undantag för det faktum att U förekommer varhelst T skulle dyka upp i DNA. När en mRNA-streng syntetiseras, transkriberas inte vissa längder av DNA, kallad introner, eftersom de inte kodar för några proteinprodukter, dvs. de är inte gener. Endast de delar av DNA-strängen som faktiskt kodar för något, som kallas exoner, bidrar till mRNA-molekylen. Vad är involverat i översättning Olika strukturer behövs på platsen för proteinsyntes för framgångsrik översättning. Ribbosomen: Varje ribosom är gjord av en liten ribosomal subenhet och en stor ribosomal subenhet. Dessa finns bara som ett par när översättningen börjar. De innehåller en stor mängd rRNA såväl som protein. Dessa är en av få cellkomponenter som finns i både prokaryoter och eukaryoter. mRNA: Denna molekyl innehåller direkta instruktioner från cellens DNA för att tillverka ett specifikt protein. Om DNA kan betraktas som planen för hela organismen, innehåller en sträng av mRNA precis tillräckligt med information för att göra en avgörande komponent av den organismen. tRNA: Denna nukleinsyra bildar bindningar med aminosyror på en -till en-bas för att bilda vad som kallas aminoacyl-tRNA-komplex. Detta betyder bara att taxin (tRNA) för närvarande bär sin avsedda och enda typ av passagerare (den specifika aminosyran) bland de 20 "typerna" människor i närheten. Aminosyror: Dessa är små syror med en amino- (-NH <2) -grupp, en karboxylsyra- (-COOH) -grupp och en sidokedja bunden till en central kolatom tillsammans med en väteatom. Det är viktigt att koder för var och en av de 20 aminosyrorna bärs i grupper om tre mRNA-baser som kallas triplettkodoner. Översättning, även kallad genuttryck I själva verket är detta fallet. Vissa aminosyror syntetiseras från mer än ett kodon, och i själva verket är leucin associerat med sex distinkta kodoner. Triplettkoden är denna "degenererade." Det är dock viktigt att det inte är redundant Den fysiska webbplatsen för översättning i alla organismer är ribosomen. Vissa delar har också enzymatiska egenskaper. Översättning i prokaryoter börjar med initiering, via en initieringsfaktorsignal från ett kodon som lämpligen kallas START-kodonet. Detta är frånvarande i eukaryoter, och istället är den första valda aminosyran metionin, kodad av AUG, som fungerar som en typ av ett START-kodon. Eftersom varje ytterligare tre-segment remsa av mRNA exponeras på ytan på ribosomen, en tRNA som bär den kallade aminosyran vandrar in i scenen och släpper sin passagerare. Denna bindningsplats kallas ribosomens "A" -plats. Denna interaktion inträffar på molekylär nivå eftersom dessa tRNA-molekyler har bassekvenser som är komplementära till det inkommande mRNA och därmed binder till mRNA enkelt. av tre baser, en process som kallas översättning. Detta avslöjar "A" -platsen på nytt och leder till att polypeptiden, oavsett dess längd i detta tankeexperiment, flyttas till "P" -platsen. När ett nytt aminoacyl-tRNA-komplex anländer till "A" ställe, avlägsnas hela polypeptidkedjan från "P" -stället och fästs till aminosyran som just har deponerats på "A" -stället via en peptidbindning. Således när translokationen av ribosomen längs "spåret" av mRNA-molekylen sker igen, har en cykel slutförts, och den växande polypeptidkedjan är nu längre med en aminosyra. I avslutningsfasen, ribosomen möter ett av tre termineringskodoner, eller STOP-kodoner, som är införlivade i mRNA (UAG, UGA och UAA). Detta orsakar inte tRNA utan substanser som kallas frisättningsfaktorer för att flockas till platsen, och detta leder till frisläppandet av polypeptidkedjan. Ribosomerna separeras i sina beståndsdelar och översättningen är fullständig. Vad händer efter översättning | Processen med översättning skapar en polypeptidkedja som fortfarande måste modifieras innan den kan fungera som ett nytt protein. Den primära strukturen hos ett protein, dess aminosyrasekvens, representerar endast en liten del av dess eventuella funktion. Proteinet modifieras efter översättning genom att vika det i specifika former, en process som ofta sker spontant på grund av elektrostatiska interaktioner mellan aminosyror i icke-angränsande fläckar längs polypeptidkedjan. Ribosomer är stora arbetare, men de är inte ingenjörer för kvalitetskontroll. De kan bara skapa proteiner från mRNA-mallen som de ges. De kan inte upptäcka fel i den mallen. Därför skulle fel i översättningen vara oundvikliga även i en värld av perfekt fungerande ribosomer. Mutationer som förändrar en enda amino kan störa proteinfunktionen, till exempel den mutation som orsakar seglcellanemi. Mutationer som lägger till eller tar bort ett baspar kan kasta bort hela triplettkoden så att de flesta eller alla efterföljande aminosyror också kommer att vara fel. Mutationer kan skapa ett tidigt STOP-kodon, vilket innebär att endast en del av proteinet blir syntetiserat. Alla dessa tillstånd kan vara svårt i olika grad, och att försöka erövra födda fel som dessa utgör en pågående och komplex utmaning för medicinska forskare.
) långa . I själva verket är en mänsklig kromosom inget annat än en enda mycket lång DNA-DNA som är kopplad till en hel del protein. RNA-molekyler av alla typer, å andra sidan, tenderar att vara relativt små.
RNA-typer
Före översättning: Skapa en mRNA-mall
. Formulerad ännu mer kortfattat kan det läggas transkription till översättning
. Transkription är det första slutgiltiga steget mot proteinsyntes eller en av de pågående nödvändigheterna för någon cell.
Hur fungerar översättning?
, är baserat på den relativt enkla triplettkoden. Tänk på att en grupp av tre på varandra följande baser kan inkludera en av 64 möjliga kombinationer (till exempel AAG, CGU, etc.), eftersom fyra höjda till den tredje kraften är 64. Det betyder att det finns mer än tillräckligt med kombinationer för att generera 20 amino syror, och i själva verket skulle det vara möjligt för mer än ett kodon att koda för samma aminosyra.
: Det vill säga samma
mRNA-kodon kan inte koda för mer än en
aminosyra.
Mechanics of Translation -
Bygga polypeptidkedjan
Hur genetiska mutationer påverkar översättning
