Δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ, πιο γνωστό ως DNA, είναι αυτό που χρησιμοποιείται ως γενετικό υλικό της κυτταρικής ζωής. Είναι το DNA που κρατά όλα τα γονίδια μας που μας κάνουν να είμαστε. Είναι οι πρωτεΐνες που παράγονται από αυτά τα γονίδια που επιτρέπουν στα κύτταρα μας να λειτουργούν, που μας δίνουν το χρώμα των μαλλιών μας, που μας βοηθούν να μεγαλώσουμε και να αναπτύξουμε, να καταπολεμήσουμε λοιμώξεις κ.λπ.
Αλλά το DNA λέει πραγματικά στα κύτταρα μας ποιες πρωτεΐνες πρέπει να παράγουν; Η απάντηση είναι Ναί και όχι.
Ενώ το DNA κωδικοποιεί τις πληροφορίες που απαιτούνται για την παραγωγή πρωτεϊνών, το ίδιο το DNA είναι μόνο το προσχέδιο για τις πρωτεΐνες. Προκειμένου οι πληροφορίες που κωδικοποιούνται στο DNA να γίνουν πρωτεΐνες, πρέπει πρώτα να είναι μεταγράφεται σε mRNA και μετά μεταφρασμένο στα ριβοσώματα για τη δημιουργία της πρωτεΐνης.
Αυτή η διαδικασία γεννήθηκε αυτό που είναι γνωστό ως το κεντρικό δόγμα της γενετικής: DNA ➝ RNA ➝ Πρωτεΐνη
Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) είναι το προσχέδιο
Το DNA είναι το γενετικό υλικό που χρησιμοποιείται από όλη την κυτταρική ζωή και αποτελείται από υπομονάδες που ονομάζονται νουκλεοτίδια.
Αυτές οι υπομονάδες αποτελούνται από τρία μέρη:
- Φωσφορική ομάδα
- Ζάχαρη δεοξυριβόζης
- Άζωτο βάση
Υπάρχουν τέσσερα διαφορετικά αζωτούχες βάσεις: αδενίνη (Α), θυμίνη (Τ), γουανίνη (C) και κυτοσίνη (C). Η αδενίνη ζευγαρώνεται πάντα με θυμίνη και η γουανίνη συνδυάζεται πάντα με κυτοσίνη.
Το DNA είναι ένας τύπος νουκλεϊκό οξύ που αποτελείται από αυτές τις μεμονωμένες νουκλεοτιδικές υπομονάδες που ενώνονται για να σχηματίσουν δύο σκέλη. Τα φωσφορικά και σάκχαρα σχηματίζουν τη ραχοκοκαλιά των κλώνων του DNA. Οι δύο κλώνοι συγκρατούνται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου που σχηματίζονται μεταξύ των αζωτούχων βάσεων.
Αυτές οι αζωτούχες βάσεις διατηρούν τον κώδικα για τις πρωτεΐνες. Είναι η συγκεκριμένη σειρά των αζωτούχων βάσεων, επίσης γνωστή ως αλληλουχία DNA, η οποία είναι σαν μια ξένη γλώσσα που μπορεί να μεταφραστεί σε μια πρωτεϊνική αλληλουχία. Κάθε μήκος του DNA που αποτελεί τις "οδηγίες" για μια πρωτεΐνη ονομάζεται a γονίδιο.
Μεταγραφή σε mRNA
Λοιπόν, πού ξεκινά η παραγωγή πρωτεϊνών; Τεχνικά, ξεκινά με μεταγραφή.
Η μεταγραφή συμβαίνει όταν ένα ένζυμο που ονομάζεται RNA πολυμεράση "διαβάζει" μια αλληλουχία DNA και τη μετατρέπει σε ένα συμπληρωματικό αντίστοιχο κλώνο του mRNA. Το mRNA σημαίνει "messenger RNA" επειδή χρησιμεύει ως αγγελιοφόρος, ή ο μεσαίος, μεταξύ του κώδικα DNA και της τελικής πρωτεΐνης.
Ο κλώνος mRNA είναι συμπληρωματικός προς τον κλώνο DNA που αντιγράφει, εκτός του ότι αντί της θυμίνης, το RNA χρησιμοποιεί ουρακίλη (U) για να συμπληρώσει την αδενίνη. Μόλις αντιγραφεί αυτός ο κλώνος, είναι γνωστός ως κλώνος pre-mRNA.
Πριν το Το mRNA φεύγει από τον πυρήνα, οι μη κωδικοποιητικές αλληλουχίες που ονομάζονται "ιντρόνια" λαμβάνονται από την αλληλουχία. Αυτό που απομένει, γνωστό ως εξόνια, στη συνέχεια συνδυάζονται για να σχηματίσουν την τελική αλληλουχία mRNA.
Αυτό το mRNA στη συνέχεια αφήνει τον πυρήνα και βρίσκει ένα ριβόσωμα, το οποίο είναι το σημείο της πρωτεϊνικής σύνθεσης. Σε προκαρυωτικά κύτταρα, δεν υπάρχει πυρήνας. Η μεταγραφή του mRNA εμφανίζεται στο κυτόπλασμα και εμφανίζεται ταυτόχρονα.
Στη συνέχεια, το mRNA μεταφράζεται σε πρωτεΐνες στα ριβοσώματα
Μόλις γίνει η μεταγραφή mRNA, μεταβαίνει σε ένα ριβόσωμα. Τα ριβοσώματα είναι γνωστά ως το πρωτεϊνικό εργοστάσιο του κυττάρου από τότε που συντίθεται το πρωτεϊνικό προϊόν.
Το mRNA αποτελείται από τριπλές βάσεις, οι οποίες ονομάζονται «κωδικόνια». Κάθε κωδικόνιο αντιστοιχεί σε ένα αμινοξύ σε μια αλυσίδα αμινοξέων (γνωστή και ως πρωτεΐνη). Εδώ είναι που "μετάφραση"του κώδικα mRNA εμφανίζεται μέσω RNA μεταφοράς (tRNA).
Καθώς το mRNA τροφοδοτείται μέσω του ριβόσωμα, κάθε κωδικόνιο ταιριάζει με ένα αντίσωμα (η συμπληρωματική αλληλουχία του κωδικονίου) σε ένα μόριο tRNA. Κάθε μόριο tRNA φέρει ένα συγκεκριμένο αμινοξύ που αντιστοιχεί σε κάθε κωδικόνιο. Για παράδειγμα, το AUG είναι ένα κωδικόνιο που αντιστοιχεί στο αμινοξύ μεθειονίνη.
Όταν το κωδικόνιο στο mRNA ταιριάζει με το αντίσωμα στο a tRNA, το αμινοξύ προστίθεται στην αναπτυσσόμενη αλυσίδα αμινοξέων. Μόλις το αμινοξύ προστίθεται στην αλυσίδα, το tRNA εξέρχεται από το ριβόσωμα για να δώσει χώρο για τον επόμενο αγώνα mRNA και tRNA.
Αυτό συνεχίζεται και η αλυσίδα αμινοξέων μεγαλώνει μέχρις ότου μεταφραστεί ολόκληρο το αντίγραφο του mRNA και συντεθεί η πρωτεΐνη.