Kwas dezoksyrybonukleinowy, najczęściej znany jako DNA, jest tym, co jest używane jako materiał genetyczny życia komórkowego. To DNA zawiera wszystkie nasze geny, które czynią nas tym, kim jesteśmy. To białka wytworzone z tych genów pozwalają naszym komórkom funkcjonować, nadają nam kolor włosów, pomagają nam rosnąć i rozwijać się, zwalczać infekcje itp.
Ale czy DNA naprawdę mówi naszym komórkom, jakie białka mają wytworzyć? Odpowiedź to tak i Nie.
Podczas gdy DNA koduje informacje potrzebne do wytworzenia białek, sam DNA jest jedynie planem dla białek. Aby informacja zakodowana w DNA stała się białkiem, musi najpierw być transkrybowany w mRNA i wtedy przetłumaczony na rybosomach w celu wytworzenia białka.
To właśnie ten proces zrodził tak zwany centralny dogmat genetyki: DNA ➝ RNA ➝ Białko
Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) to plan
DNA to materiał genetyczny używany przez całe życie komórkowe i składa się z podjednostek zwanych nukleotydy.
Każda z tych podjednostek składa się z trzech części:
- Grupa fosforanowa
- Cukier dezoksyrybozowy
- Baza azotowa
Istnieją cztery różne zasady azotowe: adenina (A), tymina (T), guanina (C) i cytozyna (C). Adenina zawsze paruje z tyminą, a guanina zawsze paruje z cytozyną.
DNA jest rodzajem kwasu nukleinowego składa się z tych pojedynczych podjednostek nukleotydowych, które łączą się, tworząc dwie nici. Fosforany i cukry tworzą szkielet nici DNA. Dwie nici są utrzymywane razem przez wiązania wodorowe, które tworzą się między zasadami azotowymi.
To właśnie te zasady azotowe zawierają kod białek. Jest to specyficzna kolejność zasad azotowych, znana również jako sekwencja DNA, która jest jak język obcy, który można przetłumaczyć na sekwencję białkową. Każda długość DNA, która składa się na „instrukcje” dla białka, nazywa się a gen.
Transkrypcja do mRNA
Więc gdzie zaczyna się produkcja białka? Technicznie zaczyna się od transkrypcja.
Transkrypcja zachodzi, gdy enzym zwany polimerazą RNA „odczytuje” sekwencję DNA i zamienia ją w komplementarną odpowiednią nić mRNA. mRNA to skrót od „Messenger RNA”, ponieważ służy jako posłaniec lub pośrednik między kodem DNA a ostatecznym białkiem.
Nić mRNA jest komplementarna do nici DNA, którą kopiuje, z tym wyjątkiem, że zamiast tyminy RNA używa uracylu (U) w celu uzupełnienia adeniny. Po skopiowaniu tej nici jest ona znana jako nić pre-mRNA.
Zanim mRNA opuszcza jądro, niekodujące sekwencje zwane „intronami” są usuwane z sekwencji. To, co pozostało, znane jako eksony, łączy się następnie razem, tworząc ostateczną sekwencję mRNA.
To mRNA następnie opuszcza jądro i znajduje rybosom, który jest miejscem syntezy białek. W komórki prokariotyczne, nie ma jądra. Transkrypcja mRNA zachodzi w cytoplazma i występuje jednocześnie.
mRNA jest następnie tłumaczone na białka w rybosomach
Po utworzeniu transkryptu mRNA trafia on do rybosomu. Rybosomy są znane jako fabryka białek komórki, ponieważ to tutaj produkt białkowy jest faktycznie syntetyzowany.
mRNA składa się z trójek zasad, które nazywane są „kodonami”. Każdy kodon odpowiada jednemu aminokwasowi w łańcuchu aminokwasowym (tzw. białku). To tutaj „tłumaczenie" kodu mRNA następuje poprzez transfer RNA (tRNA).
Gdy mRNA jest podawany przez rybosom, każdy kodon pasuje do antykodonu (sekwencja komplementarna do kodonu) na cząsteczce tRNA. Każda cząsteczka tRNA zawiera określony aminokwas, który odpowiada każdemu kodonowi. Na przykład AUG jest kodonem odpowiadającym aminokwasowi metioninie.
Gdy kodon na mRNA pasuje do antykodonu na a tRNA, że aminokwas jest dodawany do rosnącego łańcucha aminokwasów. Po dodaniu aminokwasu do łańcucha, tRNA opuszcza rybosom, aby zrobić miejsce dla następnego dopasowania mRNA i tRNA.
To trwa, a łańcuch aminokwasów rośnie, aż cały transkrypt mRNA zostanie poddany translacji i białko zostanie zsyntetyzowane.