Садржај
- Преглед нуклеинских киселина
- Транскрипција ДНК вс. превод
- Кораци транскрипције
- Прокариотес вс. Еукариотес
Без обзира да ли сте придошлица у биологији или дугогодишњи љубитељ, велике су шансе да по дефаулту видите деоксирибонуклеинску киселину (ДНК) као можда најнеопходнији концепт у читавој науци о животу. У најмању руку, вероватно сте свесни да је ДНК оно што вас чини јединственим међу милионима људи на планети, дајући му улогу у свету кривичног правосуђа као и средишњу фазу у предавањима о молекуларној биологији. Готово да сте сигурно сазнали да је ДНК одговоран за то што вас обдарује било којим особинама које сте наследили од својих родитеља, и да је ваша сопствена ДНК ваша директна баштина будућим генерацијама уколико имате децу.
Оно о чему можда не знате пуно је пут који повезује ДНК у ћелијама са физичким особинама које манифестујете, превидјеним и прикривеним, и низом корака на том путу. Молекуларни биолози су произвели концепт „централне догме“ у свом пољу, који се може сажети једноставно као „ДНК у РНК протеину“. Први део овог процеса - генерисање РНА, или рибонуклеинске киселине, из ДНК - познат је под називом транскрипција, а овај добро проучен и координисан низ биохемијске гимнастике је једнако елегантан колико и научно дубок.
Преглед нуклеинских киселина
ДНК и РНА су нуклеинске киселине. Обоје је од суштинског значаја за цео живот; ове макромолекуле су уско повезане, али њихове функције, иако су изузетно испреплетене, веома су дивергентне и специјализоване.
ДНК је полимер, што значи да се састоји од великог броја понављајућих подјединица. Ове подјединице нису тачно идентичне, али су по облику идентичне. Размотрите дугачак низ куглица који се састоји од коцкица које се испоручују у четири боје и варирају тако мало по величини, а ви стекнете основни осећај како су ДНК и РНА распоређени.
Мономери (подјединице) нуклеинских киселина су познати као нуклеотиди. Сами нуклеотиди се састоје од триада из три различита молекула: фосфатне групе (или групе), шећера са пет угљеника и базе богате азотом („база“ не у смислу „темеља“, али значи „акцептор водоник-јона“ ). Нуклеотиди који чине нуклеинске киселине имају једну фосфатну групу, али неки имају два или чак три фосфата везана у низу. Молекули аденозин-дифосфат (АДП) и аденосин трифосфат (АТП) су нуклеотиди од изузетног значаја у ћелијском метаболизму енергије.
ДНК и РНА разликују се на неколико важних начина. Један, док сваки од ових молекула укључује четири различите азотне базе, ДНА укључује аденин (А), цитозин (Ц), гванин (Г) и тимин (Т), док РНА укључује прве три од њих, али замењује урацил (У) за Т. два, шећер у ДНК је деоксирибоза, док је у РНА рибоза. И три, ДНК је дволанчана у свом енергетски најстабилнијем облику, док је РНА једноланчана. Те разлике су од највећег значаја у специфичној транскрипцији и уопште у функцији тих нуклеинских киселина.
Базе А и Г се називају пурини, док су Ц, Т и У класификоване као пиримидини. Критично, А хемијски се везује за, и само на, Т (ако је ДНК) или У (ако РНА); Ц се везује за и само за Г. Две ланце ДНК молекула су комплементарне, што значи да се базе у сваком ланцу у сваком тренутку подударају са јединственом основом „партнера“ у супротном ланцу. Стога је ААЦТГЦГТАТГ комплементаран са ТТГАЦГЦАТАЦ (или УУГАЦГЦАУАЦ).
Транскрипција ДНК вс. превод
Пре него што се удубите у механику транскрипције ДНК, вреди издвојити тренутак за преглед терминологије која се повезује са ДНК и РНА, јер са толико много сличних звучних речи у мешавини, лако их можете збунити.
Репликација је чин стварања идентичне копије нечега. Када направите фотокопију писменог документа (стара школа) или користите функцију копирања и лепљења на рачунар (нова школа), копирате садржај у оба случаја.
ДНК се подвргава репликацији, али РНА, уколико модерна наука то може да утврди, то не чини; настаје само из транскрипције _._ Из латинског корена који значи „писање преко“, транскрипција је кодирање одређеног у копији оригиналног извора. Можда сте чули за медицинске транскрипционере, чији је посао уносити у писану форму медицинске белешке направљене као аудио снимак. У идеалном случају, речи и самим тим ће бити потпуно исте упркос промени медија. У ћелијама транскрипција укључује копирање генетске ДНК, написане језиком низова душичних база, у РНА облик - посебно, мессенгер РНА (мРНА). Ова РНА синтеза се дешава у језгру еукариотских ћелија, након чега мРНА напушта језгро и креће се ка структури која се зове рибосом. превод.
Док је транскрипција једноставно физичко шифрирање у различитом медијуму, превод, у биолошком смислу, је претварање тога у сврховиту акцију. Дужина ДНК или појединачне ДНК, а ген, на крају резултира тиме што ћелије производе јединствени протеински производ. ДНК то шаље у облику мРНА, која затим пребацује у рибосом да би се он претворио у стварање протеина. У овом погледу, мРНА је попут плаве боје или скупа упутстава за састављање комада намештаја.
То ће, надамо се, разјаснити све ваше мистерије о томе шта раде нуклеинске киселине. Али шта је са транскрипцијом посебно?
Кораци транскрипције
ДНК, поприлично познато, уткан је у двоструку завојницу. Али у овом облику физички би било тешко из ње било шта изградити. Стога у иницијација фаза (или корак) транскрипције, молекул ДНК се одваја ензимима званим хеликаза. За синтезу РНА истовремено се користи само један од два добијена ланца ДНК. Овај прамен се назива и некодирање јер, захваљујући правилима спајања база ДНК и РНК, други ланац ДНК има исти низ азотних база као и мРНА која треба да се синтетише, чинећи овај ланац кодирање нит. На основу претходно изнетих тачака можете закључити да се низ ДНК и мРНА за који је одговоран за производњу комплементарни.
Са ланцем који је сада спреман за акцију, део ДНК назван промоторском секвенцом означава где треба започети транскрипцију дуж ланца. Ензим РНА полимераза стиже на ово место и постаје део промоторског комплекса. Све ово је да се осигура да синтеза мРНА започне тачно тамо где треба на молекули ДНК, и тиме се ствара РНА ланац који држи жељени кодирани.
Следеће, у издужење фаза, РНА полимераза "чита" ланац ДНК, почевши од промоторске секвенце и крећући се дуж ДНК ланца, попут учитеља који хода низ ученика и дели тестове, додајући нуклеотиде на растући крај новонасталог молекула РНА.
Везе створене између фосфатних група једног нуклеотида и групе рибозе или деоксирибозе на следећем нуклеотиду називају се фосфодиестерске везе. Имајте на уму да ДНК молекул има оно што се назива 3 ("три приме") крај на једном крају и 5 ("пет приме") крај на другом крају, при чему ови бројеви долазе из крајњих положаја атома угљеника у одговарајућа терминална рибоза "звони". Како сама молекула РНА расте у 3 смеру, креће се дуж ланца ДНК у 5 смеру. Требали бисте испитати дијаграм да бисте се уверили да у потпуности разумете механику синтезе мРНА.
Додавање нуклеотида - конкретно, нуклеозид трифосфата (АТП, ЦТП, ГТП и УТП; АТП је аденосин трифосфат, ЦТП је цитидин трифосфат и тако даље) - издужујућем ланцу мРНА захтева енергију. Ово се, попут толико биолошких процеса, обезбеђује фосфатним везама у самим нуклеозидним трифосфатима. Када се прекине високоенергетска фосфат-фосфатна веза, резултирајући нуклеотид (АМП, ЦМП, ГМП и УМП; у овим нуклеотидима "МП" означава "монофосфат") додаје се у мРНА и пар неорганских молекула фосфата , обично се пише ППја, венути.
Како се транскрипција дешава, то се чини, као што је наведено, дуж једног ланца ДНК. Будите свесни, међутим, да се цео молекул ДНК не одваја и не одваја у комплементарне нити; то се догађа само у непосредној близини транскрипције. Као резултат, можете визуелизовати „транскрипциони мехур“ који се креће дуж молекула ДНК. То је попут предмета који се креће дуж патентног затварача који се једним механизмом откопчава испред објекта, док другачији механизам поново затвара затварач у објектима.
Коначно, кад је мРНА достигла потребну дужину и облик, тхе Прекид фаза почиње. Као и иницијација, ова фаза је омогућена специфичним ДНК секвенцама које функционишу као зауставни знакови за РНА полимеразу.
Код бактерија се то може догодити на два општа начина. У једном од њих се транскрипциона секвенција преписује, генеришући дужину мРНА која се савија на себи и на тај начин се “гомила” док РНА полимераза наставља да ради свој посао. Ови пресавијени одсеци мРНА често се називају праменови длака и укључују комплементарно спајање базе унутар једноланчане, али искривљене молекуле мРНА. Низводно од овог одељка за шишање налази се продужени део У база или остатака. Ови догађаји приморају РНА полимеразу да заустави додавање нуклеотида и одвоји се од ДНК, окончавајући транскрипцију. То се назива рхо-неовисним прекидом јер се не ослања на протеин познат као рхо фактор.
У раскиду који зависи од рхоа, ситуација је једноставнија и нису потребни мРНА сегменти длаке или У остаци. Уместо тога, рхо фактор се веже на тражено место на мРНА и физички повлачи мРНА од РНА полимеразе. Да ли ће доћи до укидања неовисно о рхо-овисности или о рхо-зависи зависи од тачне верзије РНК полимеразе која делује на ДНК и мРНА (постоје различите подврсте), као и протеина и других фактора у непосредном ћелијском окружењу.
Обе каскаде догађаја на крају доводе до тога да се мРНА ослобађа ДНК на мехурићу за транскрипцију.
Прокариотес вс. Еукариотес
Постоје бројне разлике између транскрипције у прокариоте (готово све то су бактерије) и еукариоти (вишећелијски организми, као што су животиње, биљке и гљивице). На пример, иницијација у прокариотима обично укључује распоред базе ДН-а познат као Прибнов оквир, са базним низом ТАТААТ који се налази отприлике 10 базних парова далеко од места где се одвија иницијација транскрипције. Еукариоти, међутим, имају појачивачке секвенце позициониране на значајној удаљености од места иницијације, као и активаторне протеине који помажу деформисање ДНК молекула на начин који га чини приступачнијим за РНА полимеразу.
Поред тога, продужење се код бактерија (око 42 до 54 базе пара у минути, које граничи са једном у секунди) одвија приближно двоструко брже него у еукариота (око 22 до 25 базних парова у минути). Коначно, док су бактеријски механизми укидања описани горе, код еукариота ова фаза укључује специфичне факторе укидања, као и низ РНА назван поли-А (као у многим аденинским базама у низу) "реп". Још није јасно да ли престанак издуживања покреће цијепање мРНА из мјехурића или се нагло завршава процес издуживања.