Синтезът на протеини е важен процес във всички еукариотни клетки, тъй като протеинът формира структурни компоненти на всяка клетка и е от съществено значение за живота. Протеинът често се нарича градивен елемент на клетките. Съществуват три основни форми на РНК - пратеник РНК, трансфер РНК и рибозомна РНК. ДНК контролира всички дейности на клетката и се синтезира, когато клетката се нуждае от повече протеин. Малки битове ДНК се променят в РНК чрез процеса на протеинов синтез.
Направена ли е РНК от ДНК?
Когато клетката следва своите генетични инструкции, тя копира част от ДНК като ген, за да я промени в РНК нуклеотид. РНК се различава от ДНК по два различни начина. Нуклеотидите в РНК са изградени от захарната рибоза и се наричат рибонуклеотиди. ДНК съдържа дезоксирибоза като съдържание на захар. РНК има същите основи като ДНК на аденин, гуанин и цитозин, но има основата или урацила вместо тимина, който е в ДНК. Структурата на ДНК и РНК са значително различни, тъй като ДНК е двуверижна спирала, а РНК е едноверижна. РНК веригите могат да се сгънат в голямо разнообразие от много форми по същия начин, по който полипептидната верига се сгъва, за да образува крайната форма на протеина.
Колко са основните видове РНК?
Има три основни типа РНК, които се произвеждат като молекули в ядрото на човешки и животински клетки. РНК се намира и в цитоплазмата на клетката. Клетъчната цитоплазма е цялото съдържание извън ядрото, затворено от отделната клетъчна мембрана. Трите основни типа РНК са информационна РНК, трансферна РНК и рибозомна РНК или рРНК. Всеки от трите типа РНК има отделна роля в синтеза на протеини на транскрипция, декодиране и транслация на генетичния код, който започва с ДНК.
Какъв е процесът на протеинов синтез?
Транскрипцията е първата стъпка на синтеза на протеини, в която информационната РНК играе много важна роля. Messenger РНК е нестабилна и не живее дълго в клетка, за да гарантира, че протеините се произвеждат само когато са необходими за растежа или възстановяването на клетките. Транскрипцията е, когато генетичната информация в ДНК на клетката се променя в съобщение под формата на РНК. Протеините на транскрипционните фактори развиват ДНК веригата, за да дадат възможност на ензима РНК полимераза да транскрибира единична верига ДНК. ДНК е направена от четири нуклеотидни основи на аденин, гуанин, цитозин и тимин. Те се комбинират по двойки аденин плюс гуанин и цитозин плюс тимин. Когато РНК транскрибира ДНК в пратеник РНК молекула, аденинът се сдвоява с урацил, а цитозинът се сдвоява с гуанин. В края на процеса на транскрипция, пратената РНК се транспортира от ядрото и в цитоплазмата.
Следва процесът на транслация, по време на който трансферната РНК играе важна роля в синтеза на протеини. Трансферната РНК е най-малкият тип РНК и обикновено е с дължина около 70 до 90 нуклеотида. Той превръща съобщението в нуклеотидните последователности на информационната РНК в последователности на аминокиселини. Аминокиселините се свързват заедно с други аминокиселини, за да образуват протеини, които са необходими за всички клетъчни функции. Протеините се образуват от набор от 20 аминокиселини. Трансферната РНК е в същата форма като детелина с три бримки в нея. Трансферната РНК има място за свързване на аминокиселини в единия й край и участък в средния контур, който се нарича антикодонен сайт. Сайтът за антикодон разпознава кодоните на пратеника РНК. Кодонът има три непрекъснати нуклеотидни основи, които създават аминокиселина и сигнализират за края на процеса на транслация. Трансферната РНК и рибозомите отчитат кодоните на пратеника РНК, за да произведат полипептидна верига, която претърпява няколко промени, преди да стане напълно функциониращ протеин.
Рибозомната РНК (или рРНК) има специфична функция. Рибозомите са изградени от рибозомни протеини и рибозомна РНК. Рибозомната РНК съставлява около 60 процента от масата на рибозомата. Те обикновено са съставени от голяма и малка субединица. Субединиците се синтезират в ядрото от ядрото. Рибозомите са уникални по своята същност, тъй като съдържат свързващо място за пратеника РНК и две места за свързване за прехвърляне на РНК в местоположението на РНК в голямата рибозомна субединица. Малка рибозомна субединица се прикрепя към пратеник РНК молекула и едновременно инициатор трансфер РНК молекула разпознава и се свързва с определена кодонова последователност на същата рибозомна РНК молекула по време на превод. След това функцията rRNA включва голяма рибозомна субединица, която се присъединява към новообразувания комплекс, след което и двете рибозомни субединици пътуват по молекулата на пратеника РНК, докато превеждат кодоните в цялата полипептидна верига, докато преминават тях. Рибозомната РНК създава пептидните връзки между аминокиселините в полипептидната верига. Когато се постигне терминиращ кодон на молекулата на пратеника РНК, процесът на транслация ще приключи и полипептидната верига ще бъде освободена от прехвърлящата РНК молекула, по това време рибозомата се разделя обратно на големите и малките субединици, каквито са били в началото на транслацията фаза.
Колко време отнема процесът на протеинов синтез?
Процесът на ДНК към РНК и продуктът на протеините може да се случи с удивително бърза скорост. РНК се освобождава почти веднага, когато се отдели от ДНК веригата. По този начин много РНК копия могат да бъдат направени от точно същия ген за кратък период от време. Синтезът на допълнителни РНК молекули може да започне преди завършването на първата РНК, за да може тя бързо да произведе РНК. Когато молекулите на РНК се следят отблизо, всяка от тях може да движи около 20 нуклеотида в секунда при хора и животни. Над 1 000 транскрипции могат да се получат за един час от един ген.
Какво е изчерпване на рРНК?
Изчерпването на рибозомната РНК е най-разпространеният компонент в РНК, тъй като съставлява по-голямата част от над 80 до 90 процента от общата РНК в клетката. Изчерпването на рибозомната РНК е, когато рРНК е частично отстранена от цяла проба от РНК, така че да по-добре проучете реакцията на секвениране на РНК, за да се съсредоточите върху другите две части на проба от РНК в транскрипция.
Какви са другите видове РНК, произведени в клетки?
Има още три допълнителни типа РНК, които могат да бъдат произведени в клетките. Функцията на малката ядрена РНК в различни процеси на ядрото, като например сплайсинг на РНК, преди да изпрати съобщението. Малката ядрена РНК обработва и химически модифицира рибизомната РНК. Други видове РНК, които не са кодиращи единици, служат за функциониране в клетъчни процеси като теломери синтез, инактивиране на Х хромозомата и транспортиране на протеини до ендоплазмения ретикулум за добра клетка здраве.
Какво представляват РНК вирусите?
РНК вирусът има ядро от генетичния материал, който се получава от ДНК на клетката. Обикновено има защитен капсид на протеин и липидна обвивка за още по-далечна защита. РНК вирусът се прикрепя към клетката гостоприемник, прониква в нея, възпроизвежда генетичния материал и създава защитния капсид, след което излиза от клетката. РНК вирусите съхраняват генетичния материал на РНК, а не на ДНК.
Всички здрави клетки съхраняват генетичен материал в ДНК. РНК се използва само когато ДНК се репликира, за да образува РНК и да синтезира протеини, необходими на здравата клетка да живее. ДНК е много по-стабилна от РНК, така че ДНК прави много малко грешки, когато клетките се делят, обаче нестабилността на РНК и нейното репликиране може да направи много грешки и дори може да взаимодейства със себе си, за да се размножава вирус. РНК може да направи до една грешка над 10 000 нуклеотида всеки път и всеки път, когато е копирана. Освен това е много по-малко способна да коригира генетични грешки, отколкото ДНК. Когато имунната система се научи да разпознава вирус, тя образува антитела за борба с вируса. Вирусите могат да мутират, така че имунната система не може да го разпознае и след това може да се размножава. Това позволява на РНК вирусите да се разпространяват много по-бързо от ДНК вирусите.
Вирусът, който оцелява, може да се размножава в нови клетки чрез РНК последователността и да доведе до хиляди клетки, които той възпроизвежда, съдържащи вируса. РНК вирусите се развиват по-бързо от всеки действителен жив организъм. Високите нива на мутация на заразени с РНК вирус клетки не застрашават оцеляването на вируса.
Съществуват два вида РНК вируси. Те могат да бъдат едноверижни или чувствителни или двойки като антисмислени нишки. Двуверижните антисенсцентни РНК вируси трябва първо да се променят и да се транслират в едноверижна РНК. Това позволява на клетката гостоприемник да бъде във форма, която рибозомите могат да разчитат. Вирусът на грип А поддържа необходимите ензими близо до ядрото на нуклеиновата киселина на вируса. Когато се промени от антисенс до смислова РНК, тя може да бъде разчетена от рибозомите в клетката за изграждане на вирусни протеини и репликация.
Някои РНК вируси съхраняват информацията си в определен смисъл, така че тя може да се чете директно от рибозомите на клетката и тя функционира като нормална пратена РНК. В този случай рибозомите синтезират РНК транскрипта и създават антисенс вирусна клетка, за да може използвайте го като шаблон за синтезиране на повече вирусни РНК заедно с необходимите протеини за клетките на живо. Един от най-смъртоносните вируси от този тип е хепатит С.
Примери за ретровирус са ХИВ и СПИН. Те съхраняват генетичния си материал под формата на РНК, но използват ензима за обратна транскрипция, за да превърнат РНК в ДНК в заразената клетка. Това позволява да се правят много копия в клетките гостоприемници, така че вирусът да може бързо да зарази голямо количество клетки.
Коронавирусите също са РНК вируси. Те заразяват предимно горните дихателни пътища и стомашно-чревния тракт при хората. SARS-CoV е сериозен вирус, който заразява горните дихателни пътища, както и долните дихателни пътища и включва също стомашно-чревен дистрес. Коронавирусите са значителен процент от всички обикновени настинки. Риновирусите са основната причина за настинката. Конронавирусите също могат да доведат до пневмония.
ТОРС е тежък остър респираторен синдром и съдържа РНК гени, които мутират много бавно. ТОРС се предава чрез дихателни капчици във въздуха от кихане или кашляне, за да зарази другите.
Норовирусните инфекции стават известни с това, че се появяват на круизни кораби и се наричат вируси, подобни на Норуолк. Те причиняват гастроентерит и той се разпространява от един човек на друг по фекално-орален път. Ако заразен човек работи в кухня, той може да замърси храната, като има вирус на ръцете си и не носи ръкавици.