번역 (생물학): 정의, 단계, 다이어그램

DNA(데 옥시 리보 핵산) 가장 단순한 단세포 박테리아에서 아프리카 평원에서 가장 웅장한 5 톤 코끼리에 이르기까지 알려진 모든 생명체의 유전 물질입니다. "유전 물질"은 두 가지 중요한 지침 세트를 포함하는 분자를 말합니다. 단백질 만들기 셀의 현재 요구 사항에 대한 것이고 다른 하나는 자신의 사본 만들기, 또는 복제, 똑같은 유전 코드를 미래 세대의 세포에서 사용할 수 있습니다.

세포를 번식 할 수있을만큼 오래 살아남 으려면 이러한 단백질 산물이 많이 필요합니다. mRNA (메신저 리보 핵산) 단백질이 실제로 합성되는 리보솜에 대한 특사로 생성됩니다.

DNA에 의한 유전 정보를 메신저 RNA로 암호화하는 것을 전사, mRNA의 방향을 기반으로 단백질을 만드는 것을 번역.

번역에는 단백질 펩티드 결합을 통해 아미노산 또는이 계획의 단량체. 20 개의 서로 다른 아미노산이 존재하며 인체는 이들 중 일부가 생존해야합니다.

번역에서 단백질 합성은 다른 플레이어들 중에서 mRNA, 아미노 아실 -tRNA 복합체 및 한 쌍의 리보솜 서브 유닛의 조정 된 회의를 포함합니다.

핵산: 개요

핵산은 반복되는 소단위 또는 단량체로 구성됩니다. 뉴클레오타이드. 각 뉴클레오타이드는 고유 한 세 가지 구성 요소로 구성됩니다. 리보스 (탄소 5 개) 설탕, 1 ~ 3 개 인산기 그리고 질소 염기.

각 핵산에는 다음 중 하나가 있습니다. 네 가지 가능한 기지 각 뉴클레오타이드에서 2 개는 퓨린이고 2 개는 피리 미딘입니다. 뉴클레오타이드 간의 염기 차이는 서로 다른 뉴클레오타이드에 본질적인 특성을 부여하는 것입니다.

뉴클레오타이드는 핵산 외부에 존재할 수 있으며 실제로 이러한 뉴클레오타이드 중 일부는 모든 신진 대사의 중심입니다. 뉴클레오타이드 아데노신 디 포스페이트 (ADP) 및 아데노신 삼인산 (ATP) 세포 사용을위한 에너지가 영양소의 화학적 결합에서 추출되는 방정식의 핵심입니다.

뉴클레오타이드 핵산그러나, 핵산 가닥의 다음 뉴클레오티드와 공유되는 인산염이 하나만 있습니다.

DNA와 RNA의 기본적인 차이점

분자 수준에서 DNA는 두 가지면에서 RNA와 다릅니다. 하나는 DNA의 당이 데 옥시 리보스, RNA에서는 리보스 (따라서 각각의 이름)입니다. 데 옥시 리보스는 2 번 탄소 위치에 하이드 록실 (-OH) 그룹을 갖는 대신 수소 원자 (-H)를 갖는다는 점에서 리보스와 다릅니다. 따라서 데 옥시 리보스는 리보스보다 부족한 하나의 산소 원자이므로 "데 옥시"입니다.

핵산 간의 두 번째 구조적 차이점은 핵산의 구성에 있습니다. 질소 염기. DNA와 RNA는 모두 두 개의 퓨린 염기 인 아데닌 (A)과 구아닌 (G)과 피리 미딘 염기 사이토 신 (C)을 포함합니다. 그러나 DNA의 두 번째 피리 미딘 염기는 RNA의 티민 (T)이지만이 염기는 우라실 (U)입니다.

핵산에서 A는 T (또는 분자가 RNA 인 경우 U)에만 결합하고 C는 G에만 결합합니다. 이 특별하고 독특한 상보적인 염기쌍 DNA 정보를 전사에서 mRNA 정보로, mRNA 정보를 tRNA 정보로 번역하는 동안 적절한 전송을 위해서는 배열이 필요합니다.

DNA와 RNA의 다른 차이점

보다 거시적 수준에서 DNA는 이중 가닥이고 RNA는 단일 가닥입니다. 구체적으로 DNA는 이중 나선 형태를 띠는데, 마치 양 끝이 서로 다른 방향으로 꼬인 사다리와 같습니다.

가닥은 각각의 질소 염기에 의해 각 뉴클레오티드에서 결합됩니다. 이것은 "A"함유 뉴클레오티드가 "파트너"뉴클레오티드에 "T"함유 뉴클레오티드 만 가질 수 있음을 의미합니다. 이것은 요약하면 두 개의 DNA 가닥이 보완적인 서로에게.

DNA 분자는 수천 개의 염기 (또는 더 적절하게는 염기쌍) 길다. 사실, 인간 염색체 많은 단백질과 결합 된 매우 긴 DNA 가닥에 지나지 않습니다. 반면에 모든 유형의 RNA 분자는 비교적 작은 경향이 있습니다.

또한 DNA는 주로 진핵 생물의 핵뿐만 아니라 미토콘드리아와 엽록체에서도 발견됩니다. 반면에 대부분의 RNA는 핵과 세포질에서 발견됩니다. 또한 곧 알게 되겠지만 RNA는 다양한 유형으로 제공됩니다.

RNA의 유형

RNA는 세 가지 주요 유형으로 제공됩니다. 첫 번째는 mRNA, 이는 핵에서 전사하는 동안 DNA 템플릿으로 만들어집니다. 일단 완성되면, mRNA 가닥은 핵 외피의 구멍을 통해 핵에서 빠져 나가고, 그 장소 인 리보솜에서 쇼를 지시합니다. 단백질 번역.

두 번째 유형의 RNA는 RNA 전달 (tRNA). 이것은 더 작은 핵산 분자이며 각 아미노산에 대해 하나씩 20 개의 하위 유형이 있습니다. 그것의 목적은 "할당 된"아미노산을 리보솜의 번역 부위로 이동시켜 성장하는 폴리펩티드 (종종 진행중인 작은 단백질) 사슬에 추가 될 수 있도록하는 것입니다.

세 번째 유형의 RNA는 리보 소말 RNA (rRNA). 이 유형의 RNA는 나머지 질량을 구성하는 리보솜에 특이적인 단백질로 리보솜 질량의 상당 부분을 구성합니다.

번역 전: mRNA 템플릿 생성

자주 인용되는 분자 생물학의 "중심 교리"는 DNA에서 RNA에서 단백질로. 더 간결하게 표현하면 번역에 전사. 전사 단백질 합성을 향한 첫 번째 결정적인 단계이며 모든 세포의 지속적인 필수품 중 하나입니다.

이 과정은 DNA 분자를 단일 가닥으로 풀어서 전사에 참여하는 효소와 뉴클레오타이드가 장면으로 이동할 공간을 갖도록 시작합니다.

그런 다음 DNA 가닥 중 하나를 따라 mRNA 가닥이 효소 RNA 중합 효소의 도움으로 조립됩니다. 이 mRNA 가닥은 T가 DNA에서 나타날 때마다 U가 나타나는 사실을 제외하고는 주형 가닥의 염기 서열과 상보적인 염기 서열을 가지고 있습니다.

  • 예를 들어, 전사중인 DNA 서열이 ATTCGCGGTATGTC 인 경우 생성 된 mRNA 가닥은 UAAGCGCCAUACAG 서열을 특징으로합니다.

mRNA 가닥이 합성 될 때, 인트론이라고하는 특정 길이의 DNA는 단백질 산물을 코딩하지 않기 때문에 결국 mRNA 서열에서 분리됩니다. 엑손이라고하는 무언가를 실제로 코딩하는 DNA 가닥 부분 만이 최종 mRNA 분자에 기여합니다.

번역에 관련된 것

성공적인 번역을 위해서는 단백질 합성 부위에 다양한 구조가 필요합니다.

리보솜 : 각 리보솜은 작은 리보솜 서브 유닛과 큰 리보솜 서브 유닛으로 구성됩니다. 이들은 번역이 시작된 후에 만 ​​쌍으로 존재합니다. 그들은 단백질뿐만 아니라 많은 양의 rRNA를 포함합니다. 이들은 원핵 생물과 진핵 생물 모두에 존재하는 몇 안되는 세포 구성 요소 중 하나입니다.

mRNA : 이 분자는 특정 단백질을 제조하기 위해 세포의 DNA에서 직접 지시를 전달합니다. DNA가 전체 유기체의 청사진으로 생각 될 수 있다면 mRNA 가닥에는 그 유기체의 결정적인 구성 요소를 만들기에 충분한 정보가 들어 있습니다.

tRNA : 이 핵산은 일대일 기반으로 아미노산과 결합을 형성하여 아미노 아실 -tRNA 복합체를 형성합니다. 이것은 단지 택시 (tRNA)가 현재 근처에있는 20 개의 "유형"사람들 중에서 의도하고 유일한 종류의 승객 (특정 아미노산)을 운반하고 있음을 의미합니다.

아미노산: 이들은 아미노 (-NH2) 기, 카르 복실 산 (-COOH) 기 및 수소 원자와 함께 중심 탄소 원자에 결합 된 측쇄. 중요한 것은 20 개 아미노산 각각에 대한 코드가 다음과 같은 3 개의 mRNA 염기 그룹으로 전달된다는 것입니다. 삼중 항 코돈.

번역은 어떻게 작동합니까?

번역 비교적 간단한 삼중 항 코드를 기반으로합니다. 연속 된 3 개의 염기로 구성된 그룹은 64 개의 가능한 조합 (예: AAG, CGU 등) 중 하나를 포함 할 수 있습니다.

이는 20 개의 아미노산을 생성하기에 충분한 조합이 있음을 의미합니다. 사실, 하나 이상의 코돈이 동일한 아미노산을 코딩하는 것이 가능할 것입니다.

실제로 이것이 사실입니다. 일부 아미노산은 하나 이상의 코돈에서 합성됩니다. 예를 들어, 류신은 6 개의 서로 다른 코돈 서열과 연관되어 있습니다. 삼중 항 코드는 "퇴화"입니다.

그러나 중요한 것은 불필요한. 즉, 같은 mRNA 코돈 할 수 없다 코드 하나 이상 아미노산.

번역 역학

모든 유기체에서 번역의 물리적 위치는 리보솜. 리보솜의 일부는 효소 특성도 가지고 있습니다.

원핵 생물의 번역은 개시 START 코돈이라고 적절하게 불리는 코돈의 개시 인자 신호를 통해. 이것은 진핵 생물에는 존재하지 않으며, 대신에 선택된 첫 번째 아미노산은 일종의 START 코돈으로 기능하는 AUG에 의해 코딩 된 메티오닌입니다.

추가로 3 분할의 mRNA 스트립이 리보솜의 표면에 노출됨에 따라 요청 된 아미노산을 포함하는 tRNA가 현장으로 방황하고 승객을 떨어 뜨립니다. 이 결합 부위를 리보솜의 "A"부위라고합니다.

이러한 tRNA 분자는 들어오는 mRNA에 상보적인 염기 서열을 가지므로 mRNA에 쉽게 결합하기 때문에 이러한 상호 작용은 분자 수준에서 발생합니다.

폴리펩티드 사슬 구축

에서 연장 번역 단계에서 리보솜은 번역이라고하는 과정 인 3 개의 염기로 이동합니다. 이것은 "A"부위를 새롭게 노출시키고이 사고 실험에서 길이에 관계없이 "P"부위로 이동되는 폴리펩티드로 이어진다.

새로운 aminoacyl-tRNA 복합체가 "A"부위에 도착하면 전체 폴리 펩타이드 사슬이 "P"부위이고 펩티드를 통해 "A"부위에 방금 침착 된 아미노산에 부착 됨 노예. 따라서 mRNA 분자의 "트랙"아래로 리보솜의 전위가 다시 발생하면주기가 완료되고 성장하는 폴리펩티드 사슬은 이제 한 아미노산만큼 더 길어집니다.

에서 종료 단계에서 리보솜은 mRNA (UAG, UGA 및 UAA)에 통합 된 3 개의 종결 코돈 또는 STOP 코돈 중 하나를 만납니다. 이것은 tRNA가 아니라 방출 인자라고 불리는 물질이 그 부위로 몰려 들게하여 폴리 펩타이드 사슬의 방출로 이어집니다. 리보솜은 구성 하위 단위로 분리되고 번역이 완료됩니다.

번역 후에 일어나는 일

번역 과정은 새로운 단백질로 제대로 작동하기 전에 여전히 수정이 필요한 폴리펩티드 사슬을 만듭니다. 의 기본 구조 단백질, 아미노산 서열은 최종 기능의 작은 부분만을 나타냅니다.

단백질은 번역 후 특정 모양으로 접혀 변형되며, 종종 발생하는 과정입니다. 인접하지 않은 부분에서 아미노산 사이의 정전기 상호 작용으로 인해 자발적으로 폴리펩티드 사슬.

유전 적 돌연변이가 번역에 미치는 영향

리보솜은 훌륭한 일꾼이지만 품질 관리 엔지니어는 아닙니다. 그들은 주어진 mRNA 템플릿에서만 단백질을 만들 수 있습니다. 해당 템플릿에서 오류를 감지 할 수 없습니다. 따라서 완벽하게 작동하는 리보솜의 세계에서도 번역 오류가 불가피합니다.

돌연변이 단일 아미노를 변화시키는 것은 겸상 적혈구 빈혈을 유발하는 돌연변이와 같은 단백질 기능을 방해 할 수 있습니다. 염기쌍을 추가하거나 삭제하는 돌연변이는 전체 삼중 항 코드를 제거하여 대부분의 또는 모든 후속 아미노산도 잘못 될 수 있습니다.

돌연변이는 초기 STOP 코돈을 생성 할 수 있으며, 이는 단백질의 일부만 합성된다는 것을 의미합니다. 이러한 모든 상태는 다양한 정도로 쇠약해질 수 있으며, 이와 같은 선천적 오류를 정복하려는 시도는 의학 연구자들에게 지속적이고 복잡한 도전을 나타냅니다.

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