Desoxyribonukleinsäure, am häufigsten bekannt als DNA, ist das, was als genetisches Material des zellulären Lebens verwendet wird. Es ist die DNA, die all unsere Gene enthält, die uns zu dem machen, was wir sind. Es sind die Proteine, die aus diesen Genen hergestellt werden, die es unseren Zellen ermöglichen, zu funktionieren, die uns unsere Haarfarbe geben, die uns helfen zu wachsen und uns zu entwickeln, Infektionen abzuwehren usw.
Aber sagt die DNA unseren Zellen wirklich, welche Proteine sie herstellen sollen? Die Antwort ist Ja und Nein.
Während DNA die Informationen kodiert, die zur Herstellung von Proteinen benötigt werden, ist die DNA selbst nur die Blaupause für Proteine. Damit die in der DNA kodierte Information zu einem Protein wird, muss sie zuerst transkribiert in mRNA und dann übersetzt an Ribosomen, um das Protein zu erzeugen.
Es ist dieser Prozess, der das so genannte zentrale Dogma der Genetik hervorgebracht hat: DNA ➝ RNA ➝ Protein
Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist die Blaupause
DNA ist das genetische Material, das von allem zellulären Leben verwendet wird und besteht aus Untereinheiten namens Nukleotide.
Diese Untereinheiten bestehen jeweils aus drei Teilen:
- Phosphatgruppe
- Desoxyribose-Zucker
- Stickstoffbase
Es gibt vier verschiedene stickstoffhaltige Basen: Adenin (A), Thymin (T), Guanin (C) und Cytosin (C). Adenin paart sich immer mit Thymin und Guanin immer mit Cytosin.
DNA ist eine Art von Nukleinsäure das aus diesen einzelnen Nukleotid-Untereinheiten besteht, die zusammenkommen, um zwei Stränge zu bilden. Die Phosphate und Zucker bilden das Rückgrat der DNA-Stränge. Die beiden Stränge werden durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten, die sich zwischen den stickstoffhaltigen Basen bilden.
Es sind diese stickstoffhaltigen Basen, die den Code für Proteine enthalten. Es ist die spezifische Reihenfolge der stickstoffhaltigen Basen, auch DNA-Sequenz genannt, die wie eine Fremdsprache in eine Proteinsequenz übersetzt werden kann. Jede DNA-Länge, die die "Anweisungen" für ein Protein ausmacht, wird als a. bezeichnet Gen.
Transkription in mRNA
Wo also beginnt die Proteinproduktion? Technisch fängt es an mit Transkription.
Die Transkription tritt auf, wenn ein Enzym namens RNA-Polymerase eine DNA-Sequenz "liest" und sie in einen komplementären entsprechenden mRNA-Strang umwandelt. mRNA steht für "Messenger RNA", weil sie als Bote oder Mittelsmann zwischen dem DNA-Code und dem späteren Protein dient.
Der mRNA-Strang ist komplementär zu dem von ihm kopierten DNA-Strang, außer dass die RNA anstelle von Thymin Uracil (U) verwendet, um Adenin zu komplementieren. Sobald dieser Strang kopiert wurde, wird er als Prä-mRNA-Strang bezeichnet.
Vor dem mRNA verlässt den Zellkern, nicht-kodierende Sequenzen, die als "Introns" bezeichnet werden, werden aus der Sequenz herausgenommen. Was übrig bleibt, sogenannte Exons, wird dann zusammengefügt, um die endgültige mRNA-Sequenz zu bilden.
Diese mRNA verlässt dann den Zellkern und findet ein Ribosom, das der Ort der Proteinsynthese ist. Im Prokaryotische Zellen, es gibt keinen Kern. Die Transkription von mRNA erfolgt im Zytoplasma und tritt gleichzeitig auf.
mRNA wird dann an Ribosomen in Proteine übersetzt
Sobald das mRNA-Transkript hergestellt ist, gelangt es zu einem Ribosom. Ribosomen sind als Proteinfabrik der Zelle bekannt, da hier das Proteinprodukt tatsächlich synthetisiert wird.
mRNA besteht aus Tripletts von Basen, die als "Codons" bezeichnet werden. Jedes Codon entspricht einer Aminosäure in einer Aminosäurekette (auch bekannt als Protein). Das ist wo "Übersetzung" des mRNA-Codes erfolgt über Transfer-RNA (tRNA).
Da die mRNA durch die Ribosom, entspricht jedes Codon einem Anticodon (der komplementären Sequenz zum Codon) auf einem tRNA-Molekül. Jedes tRNA-Molekül trägt eine spezifische Aminosäure, die jedem Codon entspricht. AUG ist beispielsweise ein Codon, das der Aminosäure Methionin entspricht.
Wenn das Codon auf der mRNA mit dem Anticodon auf a. übereinstimmt tRNA, diese Aminosäure wird der wachsenden Aminosäurekette hinzugefügt. Sobald die Aminosäure der Kette hinzugefügt wurde, verlässt die tRNA das Ribosom, um Platz für die nächste mRNA- und tRNA-Übereinstimmung zu schaffen.
Dies setzt sich fort und die Aminosäurekette wächst, bis das gesamte mRNA-Transkript translatiert und das Protein synthetisiert ist.