Όταν σκέφτεστε για το γενετικό σας υλικό, πιθανώς φαντάζεστε τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για το χρώμα των ματιών σας ή το ύψος σας. Ενώ το DNA σας καθορίζει σίγουρα πτυχές της εμφάνισής σας, κωδικοποιεί επίσης όλα τα μόρια που επιτρέπουν τη λειτουργία του συστήματος του σώματός σας. Η σύνθεση αυτών των μορίων απαιτεί έναν ενδιάμεσο για να μεταφέρει το σχεδιάγραμμα DNA από τον πυρήνα και στο υπόλοιπο κύτταρο. Αυτή η σημαντική δουλειά ανήκει στο messenger RNA.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Το δίκλωνο DNA περιέχει βάσεις (A, T, G και C) που συνδέονται πάντα στα ίδια ζεύγη (A-T και G-C). Κατά τη μεταγραφή, η πολυμεράση RNA ταξιδεύει κατά μήκος του κλώνου DNA, κωδικοποιώντας ένα σύντομο, μονόκλωνο αγγελιοφόρο RNA που ταιριάζει με τον κλώνο κωδικοποίησης DNA με μια πέμπτη βάση (U) υποκατεστημένη κάθε Τ. Μια ακολουθία κωδικοποιητών DNA AGCAATC ζευγών με αλληλουχία κλώνου DNA προτύπου TCGTTAG. Η αλληλουχία mRNA AGCAAUC ταιριάζει με την κωδικοποιητική ακολουθία κλώνου με την αλλαγή U / T.
Τι είναι η μεταγραφή;
Η διαδικασία μεταγραφής επιτρέπει σε ένα ένζυμο που ονομάζεται RNA πολυμεράση να συνδέεται με το DNA σας και να αποσυνδέει τους δεσμούς υδρογόνου που συγκρατούν τους δύο κλώνους μεταξύ τους. Αυτό σχηματίζει μια φούσκα ανοιχτού DNA μήκους περίπου δέκα βάσεων. Καθώς το ένζυμο κινείται κάτω από αυτή τη μικρή ακολουθία DNA, διαβάζει τον κώδικα και παράγει ένα σύντομο σκέλος του messenger RNA (mRNA) που ταιριάζει με τον κωδικοποιητικό κλώνο του DNA σας. Στη συνέχεια, το mRNA ταξιδεύει έξω από τον πυρήνα, φέρνοντας αυτό το κομμάτι του γενετικού σας κώδικα στο κυτόπλασμα όπου ο κώδικας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία μορίων όπως οι πρωτεΐνες.
Κατανόηση των ζευγών βάσης
Η πραγματική κωδικοποίηση της μεταγραφής mRNA είναι πολύ απλή. Το DNA περιέχει τέσσερις βάσεις: αδενίνη (Α), θυμίνη (Τ), γουανίνη (G) και κυτοσίνη (C). Δεδομένου ότι το DNA είναι διπλόκλωνο, οι κλώνοι συγκρατούνται μαζί όπου οι βάσεις συνδέονται. Ένα πάντοτε ζευγαρώνει με το Τ και το G πάντοτε ζευγαρώνεται με το C.
Οι επιστήμονες αποκαλούν τους δύο κλώνους του DNA σας τον κλώνο κωδικοποίησης και τον κλώνο προτύπου. Η RNA πολυμεράση δημιουργεί το μεταγραφικό mRNA χρησιμοποιώντας τον κλώνο του προτύπου. Για να οπτικοποιήσετε, φανταστείτε το σκέλος κωδικοποίησης που διαβάζει AGCAATC. Δεδομένου ότι το σκέλος προτύπου πρέπει να περιέχει ζεύγη βάσεων που συνδέονται ακριβώς με το σκέλος κωδικοποίησης, το πρότυπο διαβάζει TCGTTAG.
Δημιουργία μεταγραφών mRNA
Ωστόσο, το mRNA περιέχει μια ουσιαστική διαφορά στην ακολουθία του: Στη θέση κάθε θυμίνης (Τ), το mRNA περιέχει υποκατάσταση ουρακίλης (U). Η θυμίνη και η ουρακίλη είναι σχεδόν πανομοιότυπα. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ο δεσμός Α-Τ είναι υπεύθυνος για το σχηματισμό της διπλής έλικας. δεδομένου ότι το mRNA είναι μόνο ένα μικρό σκέλος και δεν χρειάζεται να στρίψει, αυτή η αντικατάσταση διευκολύνει τη μεταφορά πληροφοριών για τα μηχανήματα του κινητού σας.
Κοιτάζοντας την προηγούμενη ακολουθία, θα μπορούσε να διαβάσει ένα αντίγραφο mRNA που κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας τον κλώνο προτύπου AGCAAUC δεδομένου ότι περιέχει τις βάσεις που συνδυάζονται με το πρότυπο κλώνο του DNA (με την ουρακίλη υποκατάσταση). Εάν συγκρίνετε το σκέλος κωδικοποίησης (AGCAATC) με αυτό το αντίγραφο (AGCAAUC), μπορείτε να δείτε ότι είναι ακριβώς το ίδιο εκτός από την αλλαγή θυμίνης / ουρακίλης. Όταν το mRNA ταξιδεύει στο κυτόπλασμα για να παραδώσει αυτό το σχεδιάγραμμα, ο κώδικας που φέρει ταιριάζει με την αρχική κωδικοποιητική ακολουθία.
Γιατί έχει σημασία η μεταγραφή
Μερικές φορές οι μαθητές λαμβάνουν εργασίες ζητώντας τους να γράψουν τις αλλαγές ακολουθίας από την κωδικοποίηση strand to template strand to mRNA, πιθανώς ως τρόπος να βοηθήσετε τον μαθητή να μάθει τη διαδικασία του μεταγραφή. Στην πραγματική ζωή, η κατανόηση αυτών των αλληλουχιών είναι ζωτικής σημασίας, διότι ακόμη και οι εξαιρετικά μικρές αλλαγές (όπως μια υποκατάσταση μιας βάσης) μπορούν να αλλάξουν τη συντεθειμένη πρωτεΐνη. Μερικές φορές οι επιστήμονες εντοπίζουν ακόμη και ανθρώπινες ασθένειες πίσω σε αυτές τις μικροσκοπικές αλλαγές ή μεταλλάξεις. Αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετήσουν την ανθρώπινη ασθένεια και να διερευνήσουν πώς λειτουργούν διαδικασίες όπως η μεταγραφή και η σύνθεση πρωτεϊνών.
Το DNA σας είναι υπεύθυνο για εμφανή χαρακτηριστικά όπως το χρώμα των ματιών ή το ύψος, αλλά και για τα μόρια που το σώμα χτίζει και χρησιμοποιεί. Η εκμάθηση της ακολουθίας αλλάζει από κωδικοποίηση DNA σε πρότυπο DNA σε mRNA είναι το πρώτο βήμα για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας αυτών των διεργασιών.