Dažnai cituojama „centrinė dogma molekulinė biologija"užfiksuotas paprastoje schemoje DNR į RNR į baltymą. Šiek tiek išplėstas, tai reiškia, kad Deoksiribonukleorūgštis, kuri yra genetinė medžiaga jūsų ląstelių branduolyje, naudojama panašiai molekulei RNR (ribonukleino rūgštis) procese, vadinamame transkripcija. Tai atlikus, RNR naudojama nukreipti baltymų sintezę kitur ląstelėje, vadinamame procese vertimas.
Kiekvienas organizmas yra baltymų, kuriuos jis gamina, ir visko, kas gyva ir kada nors žinoma, suma gyveno, informacija apie šiuos baltymus yra saugoma to organizmo ir tik jame DNR. Jūsų DNR yra tai, kas daro jus tuo, kuo esate, ir tai, ką perduodate visiems turimiems vaikams.
Į eukariotas organizmų, pasibaigus pirmajam transkripcijos etapui, naujai susintetinta pasiuntinė RNR (mRNR) turi atsidurti už branduolio ribų į citoplazmą, kurioje vyksta vertimas. (Prokariotuose, kuriuose trūksta branduolių, taip nėra.) Kadangi plazmos membrana, supanti branduolio turinį, gali būti pasirinkta, šiam procesui reikalingas aktyvus pačios ląstelės indėlis.
Nukleino rūgštys
Du nukleorūgštys egzistuoja gamtoje, DNR ir RNR. Nukleorūgštys yra makromolekulės, nes jas sudaro labai ilgos pasikartojančių subvienetų arba monomerų grandinės, vadinamos nukleotidai. Nukleotidai patys susideda iš trijų skirtingų cheminių komponentų: penkių anglių cukraus, nuo vienos iki trijų fosfatų grupių ir vienos iš keturių azoto turinčių (azoto) bazių.
DNR cukraus komponentas yra dezoksiribozė, tuo tarpu RNR yra ribozė. Šie cukrūs skiriasi tik tuo, kad ribozė turi hidroksilo (-OH) grupę, prijungtą prie anglies, esančios už penkių narių žiedo, kur dezoksiribozė turi tik vandenilio atomą (-H).
Keturi galimi azoto bazės DNR yra adeninas (A), citozinas (C), guaninas (G) ir timinas (T). RNR turi pirmuosius tris, bet apima uracilas (U) vietoje timino. DNR yra dvigubos grandinės, abi grandinės yra sujungtos azoto bazėse. A visada poruojasi su T, o C - poroje su G. Cukraus ir fosfato grupės sukuria kiekvieno vadinamojo pagrindą papildoma kryptis. Gautas darinys yra dviguba spiralė, kurios forma buvo atrasta 1950-aisiais.
- DNR ir RNR kiekviename nukleotide yra viena fosfato grupė, tačiau laisvieji nukleotidai dažnai turi du (pvz., ADP arba adenozino difosfatą) arba tris (pvz., ATP arba adenozino trifosfatas).
Messenger RNR sintezė: transkripcija
Transkripcija yra RNR molekulės, vadinamos, sintezė pasiuntinio RNR (mRNR), iš vienos iš papildomų DNR molekulės grandinių. Yra ir kitų tipų RNR, dažniausiai tRNR (pernešti RNR) ir ribosominė RNR (rRNR), kurie abu atlieka svarbų vaidmenį verčiant ribosomą.
MRNR tikslas yra sukurti mobilų, užkoduotą baltymų sintezės krypčių rinkinį. DNR ilgis, apimantis vieno baltymo produkto „projektą“, vadinamas genu. Kiekvienoje trijų nukleotidų sekoje yra nurodymai, kaip pagaminti tam tikrą aminorūgštį su amino grupe rūgštys, kurios yra baltymų statybinis elementas, tuo pačiu būdu yra nukleotidai rūgštys.
Yra 20 aminorūgščių leidžiant iš esmės neribotą derinių ir baltymų produktų skaičių.
Transkripcija įvyksta branduolys, palei vieną DNR grandinę, kuri transkripcijos tikslais buvo atsieta nuo papildomos grandinės. Fermentai prie DNR molekulės prisijungia geno pradžioje, ypač RNR polimerazė. Sintetinta mRNR papildo DNR grandinę, naudojamą kaip šabloną, ir yra panaši į šablono grandinę savo komplementarios DNR grandinės, išskyrus tai, kad URNR atsiranda visur, kur T būtų buvęs, jei auganti molekulės DNR vietoj to.
iRNR pernaša branduolyje
Po to, kai transkripcijos vietoje sintezuojamos iRNR molekulės, jos turi keliauti į transliacijos vietas - ribosomas. Ribosomos pasirodo ir laisvi ląstelės citoplazmoje, ir pritvirtinti prie membraninės organelės, vadinamos endoplazminiu tinklu, kurie abu yra už branduolio.
Kad MRNR galėtų praeiti per dvigubą plazmos membraną, kuri sudaro branduolio apvalkalą (arba branduolio membraną), ji turi kažkaip pasiekti membraną. Tai įvyksta sujungiant naujas mRNR molekules su baltymų transportu.
Prieš gaunami MRN-baltymo (mRNP) kompleksai gali judėti į kraštą, jie kruopščiai sumaišomi branduolio medžiagos viduje, taigi tie MRNP kompleksai atsirandantys šalia branduolio krašto, neturi didesnių galimybių išeiti iš branduolio tam tikru metu po susidarymo, nei arti interjeras.
Kai mRNP kompleksai susiduria su sunkiais DNR branduolio regionais, kurie šioje aplinkoje egzistuoja kaip chromatinas (t. y. DNR, susieta su struktūriniais baltymais), ji gali užstrigti, kaip ir sunkvežimis, užstrigęs sunkiuose purvas. Šį strigimą galima įveikti įvedus energiją ATP pavidalu, kuris sukelia užstrigusį mRNP branduolio krašto kryptimi.
Branduolinių porų kompleksai
Branduolys turi apsaugoti labai svarbią genetinę ląstelės medžiagą, tačiau jis taip pat turi turėti galimybę baltymams ir nukleino rūgštims keistis su ląstelės citoplazma. Tai pasiekiama per "vartus", susidedančius iš baltymų ir žinomus kaip branduolio porų kompleksai (NPC). Šie kompleksai turi poras, einančias per dvigubą branduolio apvalkalo membraną, ir daugybę skirtingų struktūrų abiejose šių „vartų“ pusėse.
Pagal molekulinius standartus NPC yra didžiulis. Žmonių molekulinė masė yra 125 milijonai Daltonų. Priešingai, gliukozės molekulės molekulinė masė yra 180 Daltonų, todėl ji yra maždaug 700 000 kartų mažesnė nei NPC kompleksas. Tiek nukleorūgščių, tiek baltymų pernešimas į branduolį ir šių molekulių judėjimas iš branduolio vyksta per NPC.
Citoplazminėje pusėje NPC turi vadinamąjį citoplazminį žiedą, taip pat citoplazminius siūlus, kurie abu padeda NPC įtvirtinti branduolio membranoje. NPC branduolinėje pusėje yra branduolio žiedas, analogiškas priešingos pusės citoplazmos žiedui, taip pat branduolinis krepšelis.
Įvairūs atskiri baltymai dalyvauja MRN judėjime ir įvairūs kiti molekuliniai kroviniai iš branduolio, tas pats pasakytina ir apie medžiagų judėjimą į branduolį branduolys.
mRNR funkcija vertime
iRNR nepradeda tikrojo darbo, kol nepasiekia ribosomos. Kiekviena citoplazmos ribosoma arba pritvirtinta prie endoplazminis Tinklelis susideda iš didelio ir mažo subvieneto; jie susideda tik tada, kai ribosoma yra aktyvi transkripcijos metu.
Kai mRNR molekulė prisijungia prie a vertimas išilgai ribosomos, ją sujungia tam tikros rūšies tRNR, kuri perneša specifinę aminorūgštį (todėl yra 20 skirtingų skonių tRNR, po vieną kiekvienai aminorūgščiai). Taip atsitinka todėl, kad tRNR gali „nuskaityti“ trijų nukleotidų seką veikiamoje mRNR, kuri atitinka nurodytą aminorūgštį.
Kai tRNR ir mRNR „sutampa“, tRNR išskiria savo aminorūgštį, kuri pridedama prie augančios aminorūgščių grandinės, skirtos tapti baltymu, galo. Tai polipeptidas pasiekia nurodytą ilgį, kai perskaitoma visa MRNR molekulė, o polipeptidas išsiskiria ir perdirbamas į sąžiningą baltymą.