Sinteza proteinelor este un proces important în toate celulele eucariote, deoarece proteina formează componente structurale ale fiecărei celule și este esențială pentru viață. Proteinele sunt adesea numite elemente de bază ale celulelor. Există trei forme principale de ARN - ARN mesager, ARN de transfer și ARN ribozomal. ADN-ul controlează toate activitățile celulei și este sintetizat atunci când celula are nevoie de mai multe proteine. Micile bucăți de ADN sunt transformate în ARN prin procesul de sinteză a proteinelor.
ARN-ul este fabricat din ADN?
Când o celulă își urmează instrucțiunile genetice, copiază o porțiune a ADN-ului ca genă pentru a-l schimba într-o nucleotidă de ARN. ARN diferă de ADN în două moduri distincte. Nucleotidele din ARN sunt formate din zahăr riboză și se numesc ribonucleotide. ADN are ca conținut de zahăr dezobiroză. ARN are aceleași baze ca ADN-ul adeninei, guaninei și citozinei, dar are baza sau uracilul în locul timinei din ADN. Structura ADN-ului și a ARN-ului este foarte diferită, deoarece ADN-ul este o helică dublu catenară, iar ARN-ul este monocatenar. Lanțurile de ARN se pot plia într-o mare varietate de multe forme în același mod în care un lanț polipeptidic se pliază pentru a forma forma finală a unei proteine.
Câte tipuri principale de ARN există?
Există trei tipuri principale de ARN care sunt produse ca molecule în nucleul celulelor umane și animale. ARN-ul este localizat și în citoplasma unei celule. Citoplasma unei celule este tot conținutul din afara nucleului care este închis de membrana celulară individuală. Cele trei tipuri principale de ARN sunt ARN mesager, ARN de transfer și ARN ribozomal sau ARNr. Fiecare dintre cele trei tipuri de ARN are un rol distinct în sinteza proteinelor de transcriere, decodificare și traducere a codului genetic care începe cu ADN-ul.
Care este procesul de sinteză a proteinelor?
Transcrierea este primul pas al sintezei proteinelor în care ARN-ul mesager joacă un rol foarte important. ARN-ul Messenger este instabil și nu trăiește mult într-o celulă pentru a se asigura că proteinele sunt fabricate numai atunci când sunt necesare pentru creșterea sau repararea celulelor. Transcrierea se produce atunci când informațiile genetice din ADN-ul unei celule sunt transformate într-un mesaj sub formă de ARN. Proteinele factorilor de transcripție desfășoară catena ADN pentru a permite enzimei ARN polimerază să transcrie o singură catena ADN. ADN-ul este format din patru baze nucleotidice de adenină, guanină, citozină și timină. Ele sunt combinate în perechi de adenină plus guanină și citozină plus timină. Când ARN transcrie ADN-ul într-o moleculă de ARN mesager, adenina se împerechează cu uracil și citozina se pereche cu guanină. La sfârșitul procesului de transcripție, ARN-ul mesager este transportat în afara nucleului și în citoplasmă.
Urmează procesul de traducere, în timpul căruia ARN-ul de transfer joacă un rol important în sinteza proteinelor. ARN-ul de transfer este cel mai mic tip de ARN și are de obicei o lungime de aproximativ 70 până la 90 de nucleotide. Acesta traduce mesajul din secvențele nucleotidice ale ARN mesager în secvențe de aminoacizi. Aminoacizii se leagă împreună cu alți aminoacizi pentru a forma proteine, care sunt necesare pentru toate funcțiile celulare. Proteinele sunt formate dintr-un set de 20 de aminoacizi. ARN-ul de transfer este în aceeași formă ca o trifoi cu trei bucle de ac de păr în el. ARN-ul de transfer are un situs de atașare a aminoacizilor la un capăt al acestuia și o secțiune în bucla din mijloc care se numește situl anticodon. Site-ul anticodon recunoaște codonii de pe ARN-ul messenger. Un codon are trei baze nucleotidice continue care creează un aminoacid și semnalează sfârșitul procesului de traducere. ARN-ul de transfer și ribozomii citesc codonii ARN mesager pentru a produce un lanț polipeptidic, care suferă mai multe modificări înainte ca acesta să devină o proteină pe deplin funcțională.
ARN ribozomal (sau ARNr) are o funcție specifică. Ribozomii sunt compuși din proteine ribozomale și ARN ribozomal. ARN ribozomal reprezintă aproximativ 60% din masa ribozomului. De obicei, acestea sunt compuse dintr-o subunitate mare și o subunitate mică. Subunitățile sunt sintetizate în nucleu de către nucleol. Ribozomii sunt unici în natură, deoarece conțin un situs de legare pentru ARN mesager și două situsuri de legare pentru ARN de transfer în locația ARN în subunitatea ribozomală mare. O mică subunitate ribozomală se atașează la o moleculă de ARN mesager și simultan la un ARN de transfer inițiator molecula recunoaște și se leagă de o anumită secvență de codoni de pe aceeași moleculă de ARN ribozomal în timpul traducere. Apoi, funcția ARNr include o subunitate ribozomală mare care se alătură complexului nou format, apoi ambele subunități ribozomale călătoresc de-a lungul moleculei de ARN mesager pe măsură ce traduc codonii din întregul lanț polipeptidic pe măsură ce trec lor. ARN ribozomal creează legăturile peptidice între aminoacizii din lanțul polipeptidic. Când se ajunge la un codon de terminare pe molecula ARN mesager, procesul de traducere se va încheia și lanțul polipeptidic va fi eliberat din molecula de ARN de transfer, moment în care ribozomul se desparte în subunități mari și mici așa cum erau la începutul traducerii fază.
Cât durează procesul de sinteză a proteinelor?
Procesul ADN-ului către ARN și produsul proteinelor se poate întâmpla cu o viteză uimitor de rapidă. ARN-ul este eliberat aproape imediat când se separă de catena de ADN. În acest mod, multe copii de ARN pot fi făcute din aceeași genă într-o perioadă scurtă de timp. Sinteza moleculelor de ARN suplimentare poate fi pornită înainte ca primul ARN să fie finalizat, astfel încât să poată produce ARN rapid. Atunci când moleculele de ARN se urmăresc îndeaproape, fiecare poate deplasa aproximativ 20 de nucleotide pe secundă la oameni și animale. Peste 1.000 de transcripții pot apărea într-o oră dintr-o singură genă.
Ce este epuizarea ARNr?
Depleția de ARN ribozomal este componenta cea mai abundentă în ARN, deoarece cuprinde majoritatea a peste 80 până la 90 la sută din totalul ARN-ului dintr-o celulă. Depleția de ARN ribozomal este atunci când ARNr este parțial îndepărtat dintr-o întreagă probă de ARN, astfel încât să studiați mai bine reacția de secvențiere a ARN pentru a vă concentra asupra celorlalte două părți ale unei probe de ARN din transcriere.
Care sunt celelalte tipuri de ARN produse în celule?
Există încă trei tipuri suplimentare de ARN care pot fi produse în celule. Funcția de ARN nuclear mic într-o varietate de procese ale nucleului, cum ar fi îmbinarea ARN pre-mesager. ARN nucleolar mic procesează și modifică chimic ARN ribisomal. Alte tipuri de ARN care sunt unități necodificate servesc să funcționeze în procese celulare, cum ar fi telomerii sinteza, inactivarea cromozomului X și transportul proteinelor către reticulul endoplasmatic pentru o celulă bună sănătate.
Ce sunt virusurile ARN?
Un virus ARN are un nucleu al materialului genetic care este obținut din ADN-ul unei celule. De obicei are o capsidă protectoare de proteine și un înveliș lipidic pentru o protecție chiar mai îndepărtată. Un virus ARN se atașează de o celulă gazdă, o pătrunde, reproduce materialul genetic și creează capsidă protectoare, apoi iese din celulă. Virușii ARN stochează materialul genetic al ARN și nu ADN-ul.
Toate celulele sănătoase stochează material genetic în ADN. ARN-ul este utilizat numai atunci când ADN-ul este reprodus pentru a forma ARN și sintetiza proteinele necesare unei celule sănătoase pentru a trăi. ADN-ul este mult mai stabil decât ARN-ul, astfel încât ADN-ul face foarte puține greșeli atunci când celulele se divid, cu toate acestea instabilitatea ARN-ului și replicarea acestuia pot face multe greșeli și poate chiar interacționa cu el însuși pentru a se multiplica Un virus. ARN poate face până la o greșeală peste 10.000 de nucleotide fiecare și de fiecare dată când este copiat. De asemenea, este mult mai puțin capabil să corecteze greșelile genetice decât ADN-ul. Când un sistem imunitar învață să recunoască un virus, acesta formează anticorpi pentru a lupta împotriva virusului. Virușii pot muta, astfel încât sistemul imunitar să nu-l recunoască și apoi se poate înmulți. Acest lucru permite virușilor ARN să se răspândească mult mai repede decât virusurile ADN.
Un virus care supraviețuiește se poate reproduce în celule noi prin secvența ARN și poate duce la mii de celule pe care le reproduce conținând virusul. Virușii ARN evoluează mai repede decât orice organism viu. Ratele ridicate de mutație a celulelor infectate cu virusul ARN nu amenință supraviețuirea virusului.
Există două tipuri de viruși ARN. Acestea pot fi unice catenare sau au sensul de a fi blocate sau asociate ca fire antisens. Virușii ARN antisențial dublu catenar trebuie mai întâi să se schimbe și să se traducă în ARN cu sens unic catenar. Acest lucru permite celulei gazdă să fie într-o formă pe care ribozomii o pot citi. Virusul gripal A menține enzimele necesare aproape de nucleul acidului nucleic al virusului. Când se schimbă de la un antisens la un ARN de sens, acesta poate fi apoi citit de ribozomi în celulă pentru a construi proteine virale și a se replica.
Unii viruși ARN își stochează informațiile într-un fir de sens, astfel încât să poată fi citite direct de ribozomii celulei și funcționează ca un ARN mesager normal. În acest caz, ribozomii sintetizează transcriptul ARN și creează o celulă virală antisens, astfel încât să poată folosiți-l ca șablon pentru a sintetiza mai multe ARN-uri virale împreună cu proteinele necesare pentru ca celulele să poată Trăi. Unul dintre cei mai letali viruși de acest tip este hepatita C.
Exemplele de retrovirus sunt HIV și SIDA. Ele își stochează materialul genetic sub formă de ARN, dar folosesc enzima de transcripție inversă pentru a-și transforma ARN-ul în ADN în celula infectată. Acest lucru permite efectuarea a numeroase copii în celulele gazdă, astfel încât virusul să poată infecta rapid o cantitate mare de celule.
Coronavirusurile sunt și viruși ARN. Acestea infectează în principal tractul respirator superior și tractul gastro-intestinal la om. SARS-CoV este un virus grav care infectează tractul respirator superior, precum și tractul respirator inferior și include, de asemenea, suferință gastro-intestinală. Coronavirusurile reprezintă un procent semnificativ din toate răcelile obișnuite. Rinovirusurile sunt principala cauză a răcelii obișnuite. Conronavirusurile pot duce și la pneumonie.
SARS este sindrom respirator acut sever și conține gene de ARN care mută foarte lent. SARS se transmite prin picături respiratorii în aer de la strănut sau tuse pentru a infecta pe alții.
Infecțiile cu Norovirus au devenit faimoase pentru apariția pe nave de croazieră și pentru a fi numite virusuri asemănătoare Norwalk. Acestea provoacă gastroenterită și se răspândesc de la o persoană la alta pe cale fecal-orală. Dacă o persoană infectată lucrează într-o bucătărie, aceasta poate contamina alimentele având virusul pe mâini și fără a purta mănuși.