Czy białka są syntetyzowane z DNA? 7+ faktów, które powinieneś wiedzieć

W tym artykule poznajemy 8 ważnych faktów dotyczących „czy białka są syntetyzowane z DNA” wraz z centralnym dogmatem biologii molekularnej.

Produkcja białek nazywana jest syntezą białek. Po zastosowaniu do systemów biologicznych pojawia się wewnątrz komórki. Odbywa się wewnątrz cytoplazmy prokariotycznej. Podobnie jak u eukariontów, część kodująca DNA jest najpierw tłumaczona na transkrypt (mRNA) w jądrze. Rybosomy po opuszczeniu jądra przekształcają transkrypt w kompleks białkowy o określonej z góry sekwencji aminokwasowej.

Proces, w którym komórki wytwarzają białka przy użyciu DNA, RNA i kilku enzymów, jest znany jako synteza białek. Często obejmuje fałdowanie białek, modyfikacje i proteolizę, a także procesy transkrypcyjne, translacyjne i posttranslacyjne.

Porozmawiajmy o niektórych faktów i spróbuj zrozumieć Czy białka? Zsyntetyzowany z DNA?

• Jak syntetyzuje się białko z DNA?
• Kiedy białko jest syntetyzowane z DNA?
• Gdzie jest syntetyzowane białko z DNA?
• Czy można zsyntetyzować białko bez DNA?
• Czy DNA kieruje syntezą białek?
• Jak DNA kieruje syntezą białek?
• Czy białko jest syntetyzowane z RNA?
• Czy białka są syntetyzowane z mRNA?

Synteza białek prokariotycznych i eukariotycznych

• Kluczową klasą biocząsteczek potrzebnych wszystkim żywym istotom do przetrwania są białka. Zarówno prokarionty, jak i eukarionty wytwarzają białka o wielu czynnościach i funkcjach. Podczas gdy niektóre białka służą jako katalizatory reakcji biologicznych, niektóre białka są wykorzystywane do funkcji strukturalnych.
• Synteza białek u prokariontów i eukariontów różni się znacząco. Na przykład prokariota cytoplazma jest tam, gdzie białko odbywa się produkcja. Etap początkowy (transkrypcja) ma miejsce w jądro u eukariontów. Po utworzeniu transkrypt (mRNA) dociera do cytoplazmy, gdzie znajdują się rybosomy.
• Tutaj z mRNA powstaje łańcuch aminokwasów. Poniżej przedstawiono różnice między syntezą białek bakteryjnych i eukariotycznych.

Kluczowe różnice

Jak syntetyzuje się białko z DNA?

To niesamowite dzieło sztuki ilustruje syntezę białek, procedurę zachodzącą w komórkach wszystkich żywych istot. Transkrypcja i translacja to dwa procesy, które składają się na proces znany jako synteza białek.

Gdzie znajdują się jądra komórek eukariotycznych występuje transkrypcja. Podczas transkrypcji tworzona jest cząsteczka informacyjnego RNA przy użyciu DNA jako matrycy (mRNA). Proces tłumaczenia rozpoczyna się od rybosomu w cytoplazma po wyjściu cząsteczki mRNA z jądra. Podczas translacji uzyskuje się dostęp do kodu genetycznego obecnego w mRNA i jest on wykorzystywany do produkcji białka. Podstawowa zasada biologii molekularnej, DNA→  RNA →  Białko, sumuje te 2 procesy.

Transkrypcja

Pierwszym elementem podstawowej zasady biologii molekularnej jest transkrypcja: DNA → RNA. Nazywa się to przenoszeniem informacji genetycznej z DNA do mRNA. Podczas transkrypcji tworzona jest nić mRNA w celu uzupełnienia nici DNA.

Kroki transkrypcji

Trzy fazy transkrypcji to inicjacja, elongacja i terminacja. Poniższy diagram przedstawia kroki.

1. Inicjacja to pierwszy krok w transkrypcji. Ma to miejsce, gdy promotor, region genu, wchodzi w interakcję z enzymem polimerazy RNA. W celu enzym do „czytania” zasady w jednej z nici DNA, to sygnalizuje DNA, aby się rozwinęło. Enzym jest gotowy do złożenia komplementarnej nici mRNA o sekwencjonowaniu zasad.
2. Dodawanie sekwencji nukleotydowych do nici mRNA określane jest jako wydłużanie.
3. Transkrypcja dobiega końca po rozwiązaniu. Kiedy nić mRNA jest kompletna, oddziela się od DNA.

Przetwarzanie mRNA

U eukariontów nowo transkrybowany mRNA nie jest jeszcze gotowy do translacji. Pre-mRNA na tym poziomie wymaga dodatkowej obróbki przed ewolucją w dojrzałe mRNA i opuszczanie jądra. Przetwarzanie może obejmować poliadenylację, edycję i łączenie. Te mechanizmy zmieniają mRNA na różne sposoby. Jeden gen może teraz produkować kilka białek z powodu tych zmian.

• Jak widać na poniższym schemacie, splicing eliminuje introny z mRNA. Genom zawiera regiony zwane intronami, które nie są kodowane przez białka. Egzony to jedyne części pozostałego mRNA, które naprawdę kodują białko. Schemat przedstawia rybonukleoproteiny, które są maleńkimi białkami, które tworzą RNA w jądrze i są niezbędne do procesu splicingu.
• Niektóre nukleotydy w mRNA są zmieniane podczas edycji. Na przykład edycja doprowadziła do opracowania dwóch różnych wariantów białka ludzkiego (APOB), które pomaga w transporcie lipidów we krwi. Ze względu na wczesny sygnał stopu, który edycja dodaje do mRNA, jeden wariant jest mniejszy od drugiego.
• mRNA zyskuje „ogon” poprzez poliadenylację. W ogonie znajduje się rząd As (zasad adeninowych). Pokazuje, że mRNA się skończył. Dodatkowo chroni mRNA przed enzymami, które go rozkładają i pomaga w przenoszeniu mRNA z jądra.

Tłumaczenie

Drugim składnikiem fundamentalnej zasady biologii molekularnej jest translacja: RNA → Białko. Jest to procedura, za pomocą której recytowana jest informacja genetyczna mRNA w celu wytworzenia białka. Poniższy rysunek pokazuje, jak działa tłumaczenie. mRNA po opuszczeniu jądra przechodzi do rybosomu, który składa się z białek i rRNA. Rybosom interpretuje ciąg kodonów w mRNA po otrzymaniu aminokwasów z cząsteczek tRNA we właściwej kolejności.

• Musisz dowiedzieć się więcej o strukturze strukturalnej tRNA, aby zrozumieć jego funkcję. Aminokwas, który niesie każda cząsteczka tRNA, jest reprezentowany przez antykodon.
• Antykodon to dodatkowy kodon aminokwasowy. Na przykład, ponieważ aminokwas lizyna ma kodon AAG, jego antykodonem jest UUC.
• W konsekwencji cząsteczka tRNA przez antykodon UUC będzie transportować lizynę. Antykodon UUC tRNA na chwilę wiąże się z dowolnym miejscem, w którym następuje kodon AAG w mRNA. Aminokwas w tRNA traci się, gdy jest połączony z mRNA.
• Łańcuch polipeptydowy jest tworzony, gdy aminokwasy są wprowadzane pojedynczo do rybosomu za pomocą rRNA. Dopóki nie zostanie osiągnięty kodon stop, łańcuch aminokwasów nadal się rozwija.

Co się dzieje po tłumaczeniu?

Translacja jest często tylko początkowym etapem cyklu życia białka. Czasami białko musi przejść umiarkowaną lub znaczącą modyfikację potranslacyjną.

Na przykład,

• Nie wszystkie łańcuchy polipeptydowe można uznać za „kompletne” białka bez dodatku dodatkowych składników. Inne polipeptydy wymagają usunięcia pewnych regionów za pomocą procedury znanej jako proteoliza.
• Często obejmuje to usunięcie początkowego aminokwasu łańcucha (zazwyczaj metioniny, za pomocą specyficznego aminokwasu oznaczonego kodonem start).

Kiedy białko jest syntetyzowane z DNA?

Podczas transkrypcji tworzona jest cząsteczka informacyjnego RNA przy użyciu DNA jako matrycy (mRNA). Proces tłumaczenia rozpoczyna się od rybosomu w cytoplazma po wyjściu cząsteczki mRNA z jądra. Podczas translacji uzyskuje się dostęp do kodu genetycznego obecnego w mRNA i jest on wykorzystywany do produkcji białka.

Gdzie jest syntetyzowane białko z DNA?

Podczas gdy większość synteza białek odbywa się w cytoplazmie komórki, większość jego DNA znajduje się w jądrze (niewielki procent w mitochondriach). Informacja genetyczna jest przekazywana z jądra do cytoplazmy za pośrednictwem wiadomości, ponieważ cząsteczki DNA są zbyt duże, aby zmieścić się przez błonę jądrową.

Np. Cząsteczki Messenger RNA (mRNA; kwas rybonukleinowy), które są małymi jednoniciowymi kwasami nukleinowymi, które przenoszą tę wiadomość przez regiony kodujące określonych genów. Ponieważ sekwencja DNA określonego genu jest faktycznie tłumaczona na odpowiedni RNA, proces przekazywania informacji z DNA do mRNA odbywa się w jądrze i jest znany jako transkrypcja.

Czy można zsyntetyzować białko bez DNA?

Wyniki ostatnich badań ujawniły, że informacyjne RNA (mRNA), o którym wiadomo, że zawiera informacje potrzebne do złożenia aminokwasów, nie jest konieczne do złożenia aminokwasów uważanych za budulec białka.

Np.: Od dawna przyjmuje się informację w biologii molekularnej, że DNA działa jako plan, który przekazuje instrukcje dotyczące wytwarzania białek w organizmie. Jednak nowe odkrycia badawcze obalają to konwencjonalne myślenie, pokazując, że niektóre białka mają zdolność wytwarzania innych białek.

Czy DNA bezpośrednia synteza białek?

Twoje komórki i praktycznie każdy inny organizm zawierają DNA jako główny składnik genetyczny. Jest on wykorzystywany w wieloetapowym procesie syntezy białek, który przekształca zakodowaną wiadomość DNA w użyteczną cząsteczkę białka.

W jaki sposób DNA kieruje syntezą białek?

Translacja jest wykonywana przez rybosomy, które są albo obecne w cytoplazma lub połączona z retikulum endoplazmatycznym. Dlatego produkcja białka jest kontrolowana przez dane zawarte w jego DNA za pomocą komunikatorów (mRNA) i translatorów (tRNA). DNA jest przekształcane w RNA w jądrze. Wiadomość jest przenoszona przez mRNA z jądra do cytoplazmatycznego rybosomu, gdzie jest tłumaczona na białko przez tRNA.

Wymagane kroki:

• Większość genów dostarcza informacji potrzebnych do zbudowania użytecznych molekuł zwanych białkami. (Kilka genów wytwarza substancje regulacyjne, które pomagają komórce wytwarzać białka.) Proces przechodzenia od genu do białka w każdej komórce jest skomplikowany i pod ścisłym nadzorem.
• Transkrypcje i tłumaczenie to dwa główne kroki. Transkrypcja i translacja współpracują ze sobą, aby uzyskać ekspresję genów.
• Informacje zawarte w DNA genu są przenoszone do podobnej cząsteczki zwanej RNA (kwas rybonukleinowy) w jądro komórkowe podczas transkrypcji.
• RNA i DNA składają się z szeregu jednostek budujących nukleotydy, mimo że ich skład chemiczny nieznacznie się od siebie różni.
• Ponieważ informacyjne RNA (mRNA) przekazuje informacje z jądra do cytoplazmy, to właśnie ten rodzaj RNA zawiera instrukcje potrzebne do wytworzenia białka.
• W cytoplazmie ma miejsce translacja, drugi etap przekształcania genu w białko. Rybosom, wyspecjalizowany kompleks, który „odczytuje” sekwencję nukleotydową mRNA, oddziałuje z informacyjnym RNA (mRNA).
• Trzy sekwencje nukleotydowe tworzą kodon, który zazwyczaj koduje jeden aminokwas. (Aminokwasy są budulcem białek.) Jeden aminokwas na raz, przenoszący RNA (tRNA), rodzaj RNA, składa białko.
• Synteza białek trwa do A kodon „stop”. napotyka rybosom (układ 3 nukleotydów, który nie koduje aminokwasu).

Przenoszenie informacji z DNA na RNA do białek to jedna z fundamentalnych idei biologii molekularnej. Ze względu na swoje znaczenie jest zwykle określany jako „centralny dogmat”.

Czy białko jest syntetyzowane z RNA?

Mechanizmy katalityczne syntezy białek, polegające na łączeniu aminokwasów w cząsteczki białek, są regulowane przez cząsteczki rRNA rybosomu. Aby określić tę rolę, rRNA jest często określany jako rybozym lub katalityczny RNA.

Czy białka są syntetyzowane z mRNA?

Podczas transkrypcji DNA służy jako matryca do budowy cząsteczki informacyjnego RNA (mRNA). Cząsteczka mRNA wędruje do rybosom cytoplazmatyczny gdzie translacja następuje po opuszczeniu jądra. Kod genetyczny znaleziony w mRNA jest analizowany i wykorzystywany do wytworzenia białka podczas translacji.

ex: Reguły kodowania genetycznego przekształcają sekwencję nukleotydową genu w sekwencję aminokwasową białka za pośrednictwem mRNA.

• Synteza białek to proces, w którym komórki wytwarzają białka. Dwa etapy to transkrypcja i tłumaczenie.
• Transkrypcja to proces, w którym informacja genetyczna w DNA jest przekształcana w mRNA w jądrze. Inicjacja, wydłużenie i zakończenie składają się na trzy etapy. Po rozbiciu instrukcji mRNA wysyła je do rybosomu w cytoplazmie.
• Translacja odbywa się na rybosomie, który składa się z białek i rRNA. Instrukcje mRNA są odczytywane podczas translacji, a tRNA wysyła prawidłową sekwencję aminokwasów do rybosomu. Następnie rRNA przyczynia się do tworzenia połączeń aminokwasowych, które skutkują łańcuchem polipeptydowym.
• Łańcuch polipeptydowy może podlegać dodatkowej obróbce po zsyntetyzowaniu w celu wytworzenia kompletnego białka.

Wnioski

W powyższym artykule badaliśmy transkrypcję, translację i rolę DNA/RNA w syntezie białek. Etapy procesu „Tłumaczenia” – centralnego dogmatu biologii molekularnej.

Przeczytaj także:

• Przykłady chemoautotrofów
• Funkcja spliceosomu
• Superskręcenie DNA, kluczowy mechanizm pakowania DNA
• Wakuola pokarmowa w komórce roślinnej
• Czy komórki zwierzęce mają rzęski
• Przykład egzocytozy
• Przykład rośliny nasiennej
• Czy błona komórkowa zawiera lipidy?
• Przykłady roślin naczyniowych
• Czy bakterie mają lizosomy