Syntéza bielkovín je dôležitý proces vo všetkých eukaryotických bunkách, pretože proteín tvorí štrukturálne zložky každej bunky a je nevyhnutný pre život. Bielkoviny sa často nazývajú stavebnou jednotkou buniek. Existujú tri hlavné formy RNA - messengerová RNA, prenosová RNA a ribozomálna RNA. DNA riadi všetky činnosti bunky a syntetizuje sa, keď bunka potrebuje viac bielkovín. Malé kúsky DNA sa procesom syntézy proteínov menia na RNA.
Je RNA vyrobená z DNA?
Keď bunka dodržiava svoje genetické pokyny, skopíruje časť DNA ako gén a zmení ju na nukleotid RNA. RNA sa líši od DNA dvoma odlišnými spôsobmi. Nukleotidy v RNA sú vyrobené z ribózy cukru a nazývajú sa ribonukleotidy. DNA má ako obsah cukru deoxyribózu. RNA má rovnaké zásady ako DNA adenínu, guanínu a cytozínu, ale namiesto tymínu, ktorý je v DNA, má bázu alebo uracil. Štruktúra DNA a RNA je úplne odlišná, pretože DNA je dvojvláknová skrutkovica a RNA je jednovláknová. Reťazce RNA sa môžu skladať do najrôznejších tvarov rovnakým spôsobom, ako sa skladá polypeptidový reťazec a vytvára tak konečný tvar proteínu.
Koľko hlavných typov RNA existuje?
Existujú tri hlavné typy RNA, ktoré sa vytvárajú ako molekuly v jadre ľudských a zvieracích buniek. RNA sa tiež nachádza v cytoplazme bunky. Cytoplazma bunky je všetok obsah mimo jadra, ktorý je obklopený individuálnou bunkovou membránou. Tri hlavné typy RNA sú mediálna RNA, prenosová RNA a ribozomálna RNA alebo rRNA. Každý z troch typov RNA má zreteľnú úlohu pri syntéze proteínov pri transkripcii, dekódovaní a translácii genetického kódu, ktorý začína DNA.
Aký je proces syntézy bielkovín?
Transkripcia je prvým krokom syntézy proteínov, v ktorom hrá veľmi dôležitú úlohu mediálna RNA. Messenger RNA je nestabilná a nežije dlho v bunke, aby zabezpečila, že bielkoviny sa tvoria iba vtedy, keď sú potrebné na rast alebo opravu buniek. Prepis je, keď sa genetická informácia v DNA bunky zmení na správu vo forme RNA. Proteíny transkripčných faktorov odvíjajú vlákno DNA, aby umožnili enzýmu RNA polymerázy transkribovať jedno vlákno DNA. DNA je vyrobená zo štyroch nukleotidových báz adenínu, guanínu, cytozínu a tymínu. Kombinujú sa v pároch adenín plus guanín a cytozín plus tymín. Keď RNA prepisuje DNA na molekulu messengerovej RNA, adenín sa páruje s uracilom a cytozín sa spája s guanínom. Na konci transkripčného procesu je transportná RNA transportovaná z jadra do cytoplazmy.
Ďalej nasleduje translačný proces, počas ktorého hrá prenosová RNA dôležitú úlohu v syntéze proteínov. Transfer RNA je najmenší typ RNA a obvykle je dlhý asi 70 až 90 nukleotidov. Prekladá správu v nukleotidových sekvenciách mediálnej RNA do sekvencií aminokyselín. Aminokyseliny sa spájajú s inými aminokyselinami za vzniku proteínov, ktoré sú potrebné pre všetky bunkové funkcie. Proteíny sa tvoria zo súboru 20 aminokyselín. Transferová RNA je v rovnakom tvare ako štvorlístok s tromi vlásenkovými slučkami. Transfer RNA má na jednom konci aminokyselinové pripájacie miesto a časť v strednej slučke, ktorá sa nazýva antikodónové miesto. Antikodónové miesto rozpoznáva kodóny na mediátorovej RNA. Kodón má tri súvislé nukleotidové bázy, ktoré vytvárajú aminokyselinu a signalizujú koniec procesu translácie. Transfer RNA a ribozómy čítajú mediálne kodóny RNA za vzniku polypeptidového reťazca, ktorý prechádza niekoľkými zmenami, kým sa z neho stane plne funkčný proteín.
Ribozomálna RNA (alebo rRNA) má špecifickú funkciu. Ribozómy sú vyrobené z ribozomálnych proteínov a ribozomálnej RNA. Ribozomálna RNA tvorí asi 60 percent hmoty ribozómu. Spravidla sa skladajú z veľkej podjednotky a malej podjednotky. Podjednotky sú syntetizované v jadre jadrom. Ribozómy sú svojou povahou jedinečné, pretože obsahujú väzobné miesto pre messenger RNA a dve väzbové miesta pre prenos RNA v mieste RNA vo veľkej ribozomálnej podjednotke. Malá ribozomálna podjednotka sa pripojí k molekule messengerovej RNA a súčasne k iniciátorovej prenosovej RNA molekula rozpoznáva a viaže sa na určitú kodónovú sekvenciu na tej istej molekule ribozomálnej RNA počas preklad. Ďalej funkcia rRNA obsahuje veľkú ribozomálnu podjednotku, ktorá sa pripája k novovytvorenému komplexu, potom obe ribozomálne podjednotky cestujú pozdĺž mediátorovej molekuly RNA, keď prechádzajú kodóny v celom polypeptidovom reťazci ich. Ribozomálna RNA vytvára peptidové väzby medzi aminokyselinami v polypeptidovom reťazci. Keď sa na molekule messengerovej RNA dosiahne terminačný kodón, translačný proces sa ukončí a polypeptidový reťazec sa uvoľní z molekula prenosovej RNA, kedy sa ribozóm rozdelí späť na veľkú a malú podjednotku tak, ako na začiatku translácie fáza.
Ako dlho trvá proces syntézy bielkovín?
Proces DNA na RNA a produkt bielkovín sa môže uskutočniť neuveriteľne vysokou rýchlosťou. RNA sa takmer okamžite uvoľní, keď sa oddelí od reťazca DNA. Týmto spôsobom je možné v krátkom čase vytvoriť veľa kópií RNA z presne rovnakého génu. Syntézu ďalších molekúl RNA je možné zahájiť skôr, ako je dokončená prvá RNA, aby mohla rýchlo produkovať RNA. Keď molekuly RNA za sebou tesne nasledujú, môžu sa u ľudí a zvierat pohybovať približne 20 nukleotidmi za sekundu. Z jedného génu sa môže za hodinu vyskytnúť viac ako 1 000 transkripcií.
Čo je vyčerpanie rRNA?
Deplécia ribozomálnej RNA je najpočetnejšou zložkou RNA, pretože predstavuje väčšinu z viac ako 80 až 90 percent z celkovej RNA v bunke. K deplécii ribozomálnej RNA dochádza, keď je rRNA čiastočne odstránená z celej vzorky RNA tak, že je lepšie študovať reakciu sekvenovania RNA a zamerať sa na ďalšie dve časti vzorky RNA v teste prepis.
Aké sú ďalšie typy RNA produkovanej v bunkách?
V bunkách môžu byť produkované ďalšie tri typy RNA. Funkcia malej jadrovej RNA v rôznych procesoch jadra, ako napríklad spájanie RNA pred poslom. Malá nukleolárna RNA spracováva a chemicky modifikuje ribizomálnu RNA. Iné typy RNA, ktoré nie sú kódujúcimi jednotkami, slúžia na fungovanie v bunkových procesoch, ako je napríklad telomer syntéza, inaktivácia chromozómu X a transport proteínov do endoplazmatického retikula pre dobrú bunku zdravie.
Čo sú vírusy RNA?
RNA vírus má jadro genetického materiálu, ktoré sa získava z DNA bunky. Zvyčajne má ochrannú kapsulu z bielkovín a lipidový obal pre ešte väčšiu ochranu. RNA vírus sa viaže na hostiteľskú bunku, preniká do nej, reprodukuje genetický materiál a vytvára ochrannú kapsidu, ktorá potom z bunky vystupuje. RNA vírusy ukladajú genetický materiál RNA a nie DNA.
Všetky zdravé bunky ukladajú genetický materiál v DNA. RNA sa používa iba vtedy, keď sa DNA replikuje za vzniku RNA a syntézy proteínov potrebných pre život zdravých buniek. DNA je oveľa stabilnejšia ako RNA, takže pri delení buniek robí DNA len veľmi málo chýb nestabilita RNA a jej replikácie môže spôsobiť veľa chýb a môže dokonca interagovať sama so sebou a množiť sa vírus. RNA môže pri každej skopírovaní urobiť až jednu chybu, a to viac ako 10 000 nukleotidov. Je tiež oveľa menej schopný opraviť genetické chyby ako DNA. Keď sa imunitný systém naučí rozpoznávať vírus, vytvára protilátky proti vírusu. Vírusy môžu mutovať, takže imunitný systém to nedokáže rozpoznať a potom sa môže množiť. Toto umožňuje vírusom RNA šíriť sa oveľa rýchlejšie ako vírusy DNA.
Vírus, ktorý prežije, sa môže reprodukovať v nových bunkách prostredníctvom sekvencie RNA a spôsobiť, že tisíce buniek, ktoré reprodukuje, obsahujú vírus. RNA vírusy sa vyvíjajú rýchlejšie ako akýkoľvek iný živý organizmus. Vysoká miera mutácie buniek infikovaných vírusom RNA neohrozuje prežitie vírusu.
Existujú dva typy RNA vírusov. Môžu to byť jednovláknové alebo sense vlákna alebo spárované ako antisense vlákna. Dvojvláknové antisence RNA vírusy sa musia najskôr zmeniť a previesť sa do jednovláknovej sense RNA. To umožňuje hostiteľskej bunke byť vo forme, ktorú môžu ribozómy čítať. Vírus chrípky A udržuje potrebné enzýmy blízko jadra vírusu nukleovej kyseliny. Keď sa zmení z antisense na sense RNA, môže ju potom čítať ribozómy v bunke, aby sa vytvorili vírusové proteíny a replikovali sa.
Niektoré RNA vírusy ukladajú svoje informácie v určitom vlákne, aby ich bolo možné čítať priamo z bunkových ribozómov, a funguje ako normálna mediálna RNA. V tomto prípade ribozómy syntetizujú RNA transkript a vytvárajú tak antisense vírusovú bunku použite ho ako šablónu na syntézu väčšieho množstva vírusových RNA spolu s potrebnými proteínmi pre bunky žiť. Jedným z najsmrteľnejších vírusov tohto typu je hepatitída C.
Príkladmi retrovírusu sú HIV a AIDS. Skladujú svoj genetický materiál vo forme RNA, ale pomocou enzýmu reverznej transkripcie premieňajú svoju RNA na infikovanú bunku na DNA. To umožňuje vytvoriť veľa kópií v hostiteľských bunkách, aby vírus mohol rýchlo infikovať veľké množstvo buniek.
Koronavírusy sú tiež vírusy RNA. Infikujú primárne horné dýchacie cesty a gastrointestinálny trakt u ľudí. SARS-CoV je závažný vírus, ktorý infikuje horné dýchacie cesty aj dolné dýchacie cesty a zahŕňa tiež gastrointestinálne ťažkosti. Koronavírusy sú významným percentom všetkých bežných prechladnutí. Rinovírusy sú hlavnou príčinou bežného nachladnutia. Konronavírusy môžu tiež viesť k zápalu pľúc.
SARS je závažný akútny respiračný syndróm a obsahuje gény RNA, ktoré mutujú veľmi pomaly. SARS sa prenáša dýchacími kvapkami vo vzduchu z kýchania alebo kašľa na infikovanie ostatných.
Norovírusové infekcie sa preslávili objavením sa na výletných lodiach a nazývali sa vírusmi podobnými Norwalkovi. Spôsobujú gastroenteritídu a šíria sa z jednej osoby na druhú fekálno-orálnou cestou. Ak infikovaná osoba pracuje v kuchyni, môže kontaminovať jedlo tým, že má vírus na rukách a nemá rukavice.