Eiwitsynthese is een belangrijk proces in alle eukaryote cellen, aangezien het eiwit structurele componenten van elke cel vormt en essentieel is voor het leven. Eiwit wordt vaak de bouwsteen van cellen genoemd. Er zijn drie hoofdvormen van RNA: boodschapper-RNA, transfer-RNA en ribosomaal RNA. Het DNA regelt alle activiteiten van de cel en wordt gesynthetiseerd wanneer de cel meer eiwitten nodig heeft. Door het proces van eiwitsynthese worden kleine stukjes DNA in RNA veranderd.
Is RNA gemaakt van DNA?
Wanneer een cel zijn genetische instructies volgt, kopieert het een deel van het DNA als een gen om het te veranderen in een RNA-nucleotide. RNA verschilt op twee verschillende manieren van DNA. De nucleotiden in RNA zijn gemaakt van de suikerribose en worden ribonucleotiden genoemd. DNA heeft deoxyribose als suikergehalte. RNA heeft dezelfde basen als DNA van adenine, guanine en cytosine, maar het heeft de base of uracil in plaats van de thymine die in DNA zit. De structuur van DNA en RNA is enorm verschillend, aangezien DNA een dubbelstrengs helix is en RNA enkelstrengs is. RNA-ketens kunnen in een groot aantal verschillende vormen vouwen op dezelfde manier als een polypeptideketen zich opvouwt om de uiteindelijke vorm van een eiwit te vormen.
Hoeveel hoofdtypen RNA zijn er?
Er zijn drie hoofdtypen RNA die worden geproduceerd als moleculen in de kern van menselijke en dierlijke cellen. RNA bevindt zich ook in het cytoplasma van een cel. Het cytoplasma van een cel is alle inhoud buiten de kern die wordt omsloten door het individuele celmembraan. De drie belangrijkste soorten RNA zijn boodschapper-RNA, transfer-RNA en ribosomaal RNA of rRNA. Elk van de drie soorten RNA speelt een duidelijke rol in de eiwitsynthese van transcriptie, decodering en vertaling van de genetische code die begint met DNA.
Wat is het proces van eiwitsynthese?
Transcriptie is de eerste stap van eiwitsynthese waarbij het boodschapper-RNA een zeer belangrijke rol speelt. Messenger-RNA is onstabiel en leeft niet lang in een cel om ervoor te zorgen dat eiwitten alleen worden gemaakt als ze nodig zijn voor groei of herstel van cellen. Transcriptie is wanneer de genetische informatie in het DNA van een cel wordt omgezet in een bericht in de vorm van RNA. Eiwitten van transcriptiefactoren wikkelen de DNA-streng af om het enzym RNA-polymerase in staat te stellen een enkele DNA-streng te transcriberen. DNA is gemaakt van vier nucleotidebasen van adenine, guanine, cytosine en thymine. Ze worden gecombineerd in paren van adenine plus guanine en cytosine plus thymine. Wanneer het RNA het DNA transcribeert in een boodschapper-RNA-molecuul, paren de adenine met uracil en cytosine met guanine. Aan het einde van het transcriptieproces wordt boodschapper-RNA uit de kern naar het cytoplasma getransporteerd.
Het volgende is het translatieproces, waarbij transfer-RNA een belangrijke rol speelt bij de eiwitsynthese. Transfer-RNA is het kleinste type RNA en is gewoonlijk ongeveer 70 tot 90 nucleotiden lang. Het vertaalt de boodschap binnen de nucleotidesequenties van het boodschapper-RNA in sequenties van aminozuren. Aminozuren verbinden zich met andere aminozuren om eiwitten te vormen, die nodig zijn voor alle celfuncties. Eiwitten worden gevormd uit een set van 20 aminozuren. Transfer-RNA heeft dezelfde vorm als een klaverblad met drie haarspeldlussen erin. Transfer-RNA heeft een aminozuuraanhechtingsplaats aan het ene uiteinde ervan en een sectie in de middelste lus die de anticodonplaats wordt genoemd. De anticodonplaats herkent de codons op het boodschapper-RNA. Een codon heeft drie continue nucleotidebasen die een aminozuur vormen en het einde van het translatieproces aangeven. Transfer-RNA en de ribosomen lezen de messenger-RNA-codons om een polypeptideketen te produceren, die verschillende veranderingen ondergaat voordat het een volledig functionerend eiwit kan worden.
Ribosomaal RNA (of rRNA) heeft een specifieke functie. Ribosomen zijn gemaakt van ribosomale eiwitten en ribosomaal RNA. Ribosomaal RNA vormt ongeveer 60 procent van de massa van het ribosoom. Ze zijn meestal samengesteld uit een grote subeenheid en een kleine subeenheid. De subeenheden worden in de kern gesynthetiseerd door de nucleolus. Ribosomen zijn uniek van aard, omdat ze een bindingsplaats voor het boodschapper-RNA en twee bindingsplaatsen voor transfer-RNA op de RNA-locatie in de grote ribosomale subeenheid bevatten. Een kleine ribosomale subeenheid hecht zich aan een boodschapper-RNA-molecuul en tegelijkertijd aan een initiator-transfer-RNA molecuul herkent en bindt zich aan een bepaalde codonsequentie op hetzelfde ribosomale RNA-molecuul tijdens vertaling. Vervolgens omvat de rRNA-functie een grote ribosomale subeenheid die zich bij het nieuw gevormde complex voegt en vervolgens beide ribosomale subeenheden reizen langs het boodschapper-RNA-molecuul terwijl ze de codons in de hele polypeptideketen vertalen als ze passeren hen. Ribosomaal RNA creëert de peptidebindingen tussen aminozuren in de polypeptideketen. Wanneer een terminatiecodon wordt bereikt op het boodschapper-RNA-molecuul, zal het translatieproces eindigen en zal de polypeptideketen worden vrijgemaakt van het transfer-RNA-molecuul op welk moment het ribosoom zich weer splitst in de grote en kleine subeenheden zoals ze waren aan het begin van de translatie fase.
Hoe lang duurt het proces van eiwitsynthese?
Het proces van DNA naar RNA en het product van eiwitten kan met een verbazingwekkend hoge snelheid plaatsvinden. Het RNA komt vrijwel onmiddellijk vrij wanneer het zich van de DNA-streng scheidt. Op deze manier kunnen in korte tijd veel RNA-kopieën van exact hetzelfde gen worden gemaakt. De synthese van extra RNA-moleculen kan worden gestart voordat het eerste RNA is voltooid, zodat het snel RNA kan produceren. Wanneer de RNA-moleculen elkaar nauw volgen, kunnen ze bij mens en dier elk ongeveer 20 nucleotiden per seconde verplaatsen. Meer dan 1.000 transcripties kunnen binnen een uur plaatsvinden vanaf een enkel gen.
Wat is rRNA-uitputting?
Ribosomale RNA-depletie is de meest voorkomende component in RNA, aangezien het de meerderheid van meer dan 80 tot 90 procent van het totaal van het RNA in een cel omvat. Ribosomale RNA-uitputting is wanneer het rRNA gedeeltelijk wordt verwijderd uit een volledig RNA-monster om beter de RNA-sequencingreactie bestuderen om je te concentreren op de andere twee delen van een RNA-monster in de transcriptie.
Wat zijn de andere soorten RNA die in cellen worden geproduceerd?
Er zijn nog drie extra soorten RNA die in cellen kunnen worden geproduceerd. Kleine nucleaire RNA's functioneren in een verscheidenheid aan processen van de kern, zoals het splitsen van de pre-messenger RNA's. Klein nucleolair RNA verwerkt en wijzigt chemisch het ribisomale RNA. Andere soorten RNA die niet-coderende eenheden zijn, dienen om te functioneren in cellulaire processen zoals telomeer synthese, inactivering van het X-chromosoom en transport van eiwitten naar het endoplasmatisch reticulum voor een goede cel good Gezondheid.
Wat zijn RNA-virussen?
Een RNA-virus heeft een kern van het genetische materiaal dat wordt verkregen uit het DNA van een cel. Het heeft meestal een beschermende capside van eiwit en een lipide-envelop voor nog meer bescherming. Een RNA-virus hecht zich aan een gastheercel, dringt erin, reproduceert het genetische materiaal en creëert de beschermende capside die vervolgens uit de cel komt. RNA-virussen slaan het genetische materiaal van RNA op en niet van DNA.
Alle gezonde cellen slaan genetisch materiaal op in het DNA. Het RNA wordt alleen gebruikt wanneer DNA wordt gerepliceerd om RNA te vormen en eiwitten te synthetiseren die een gezonde cel nodig heeft om te leven. DNA is veel stabieler dan RNA, dus DNA maakt heel weinig fouten wanneer cellen zich delen, maar de instabiliteit van RNA en zijn replicatie kan veel fouten maken en het kan zelfs met zichzelf interageren om zich te vermenigvuldigen een virus. RNA kan elke keer dat het wordt gekopieerd tot één fout van meer dan 10.000 nucleotiden maken. Het is ook veel minder in staat om genetische fouten te corrigeren dan DNA. Wanneer een immuunsysteem een virus leert herkennen, vormt het antilichamen om het virus te bestrijden. Virussen kunnen muteren zodat het immuunsysteem het niet kan herkennen en vervolgens kan het zich vermenigvuldigen. Hierdoor kunnen RNA-virussen zich veel sneller verspreiden dan DNA-virussen.
Een virus dat overleeft, kan zichzelf reproduceren in nieuwe cellen via de RNA-sequentie en resulteren in duizenden cellen die het reproduceert die het virus bevatten. RNA-virussen evolueren sneller dan enig echt levend organisme. Hoge mutatiesnelheden van met RNA-virus geïnfecteerde cellen vormen geen bedreiging voor het voortbestaan van het virus.
Er bestaan twee soorten RNA-virussen. Ze kunnen enkelstrengs of sense-strengen zijn of gepaard als antisense-strengen. De dubbelstrengs antisence-RNA-virussen moeten eerst veranderen en zichzelf vertalen in enkelstrengs sense-RNA. Hierdoor kan de gastheercel in een vorm zijn die de ribosomen kunnen lezen. Influenza A-virus houdt de benodigde enzymen dicht bij de nucleïnezuurkern van het virus. Wanneer het verandert van een antisense- naar een sense-RNA, kan het vervolgens worden gelezen door de ribosomen in de cel om virale eiwitten te bouwen en te repliceren.
Sommige RNA-virussen slaan hun informatie op in een sense-streng, zodat het direct kan worden gelezen door de ribosomen van de cel en het functioneert als een normaal boodschapper-RNA. In dit geval synthetiseren de ribosomen het RNA-transcript en creëren een antisense virale cel zodat het kan gebruik het als een sjabloon om meer virale RNA's samen met de noodzakelijke eiwitten voor de cellen te synthetiseren leven. Een van de meest dodelijke virussen van dit type is Hepatitis C.
Voorbeelden van retrovirussen zijn HIV en AIDS. Ze slaan hun genetisch materiaal op in de vorm van RNA, maar ze gebruiken het reverse transcriptie-enzym om hun RNA in de geïnfecteerde cel om te zetten in DNA. Hierdoor kunnen veel kopieën in de gastheercellen worden gemaakt, waardoor het virus snel een groot aantal cellen kan infecteren.
Coronavirussen zijn ook RNA-virussen. Ze infecteren voornamelijk de bovenste luchtwegen en het maagdarmkanaal bij mensen. SARS-CoV is een ernstig virus dat zowel de bovenste luchtwegen als de onderste luchtwegen infecteert en ook maag-darmklachten omvat. Coronavirussen vormen een aanzienlijk percentage van alle gewone verkoudheden. Rhinovirussen zijn de belangrijkste oorzaak van verkoudheid. Conronavirussen kunnen ook leiden tot longontsteking.
SARS is een ernstig acuut respiratoir syndroom en het bevat RNA-genen die zeer langzaam muteren. SARS wordt overgedragen door ademhalingsdruppeltjes in de lucht van niezen of hoesten om anderen te infecteren.
Norovirusinfecties werden beroemd omdat ze op cruiseschepen verschenen en Norwalk-achtige virussen werden genoemd. Deze veroorzaken gastro-enteritis en het wordt van de ene persoon naar de andere verspreid via fecaal-orale route. Als een besmette persoon in een keuken werkt, kunnen ze het voedsel besmetten door het virus op hun handen te hebben en geen handschoenen te dragen.