Sinteza beljakovin je pomemben proces v vseh evkariontskih celicah, saj beljakovine tvorijo strukturne sestavine vsake celice in so bistvenega pomena za življenje. Beljakovine pogosto imenujemo gradnik celic. Obstajajo tri glavne oblike RNA - prenosna RNA, prenosna RNA in ribosomska RNA. DNK nadzoruje vse aktivnosti celice in se sintetizira, ko celica potrebuje več beljakovin. Majhni koščki DNA se s postopkom sinteze beljakovin spremenijo v RNA.
Ali je RNA narejena iz DNK?
Ko celica sledi svojim genetskim navodilom, kopira del DNA kot gen, da ga spremeni v nukleotid RNA. RNA se od DNA razlikuje na dva različna načina. Nukleotidi v RNA so sestavljeni iz sladkorne riboze in se imenujejo ribonukleotidi. Vsebnost sladkorja v DNK ima deoksiribozo. RNA ima enake osnove kot DNA adenina, gvanina in citozina, vendar ima osnovo ali uracil namesto timina, ki je v DNK. Struktura DNA in RNA se močno razlikuje, saj je DNA dvoverižna vijačnica, RNA pa je enoverižna. Verige RNA se lahko zložijo v veliko različnih oblik na enak način, da se polipeptidna veriga zloži, da tvori končno obliko beljakovin.
Koliko glavnih vrst RNA obstaja?
Obstajajo tri glavne vrste RNA, ki nastajajo kot molekule v jedru človeških in živalskih celic. RNA se nahaja tudi v citoplazmi celice. Citoplazma celice je vsa vsebina zunaj jedra, ki jo zapira posamezna celična membrana. Tri glavne vrste RNA so prenosna RNA, prenosna RNA in ribosomska RNA ali rRNA. Vsaka od treh vrst RNK ima posebno vlogo pri sintezi beljakovin pri transkripciji, dekodiranju in prevajanju genetske kode, ki se začne z DNA.
Kaj je postopek sinteze beljakovin?
Transkripcija je prvi korak sinteze beljakovin, pri katerem ima messenger RNA zelo pomembno vlogo. Messenger RNA je nestabilna in ne živi dolgo v celici, da bi zagotovila, da beljakovine nastanejo le, če so potrebne za rast ali obnovo celic. Transkripcija je, ko se genetske informacije znotraj DNK celice spremenijo v sporočilo v obliki RNA. Beljakovine transkripcijskih faktorjev odvijejo verigo DNA, da lahko encim RNA polimeraza prepiše posamezno verigo DNA. DNA je narejena iz štirih nukleotidnih baz adenina, gvanina, citozina in timina. Združeni so v parih adenin plus gvanin in citozin ter timin. Ko RNA prepiše DNK v molekulo RNA, se adenin pari z uracilom, citozin pa z gvaninom. Na koncu transkripcijskega procesa se prenosna RNA prenese iz jedra v citoplazmo.
Sledi translacijski postopek, med katerim ima prenosna RNA pomembno vlogo pri sintezi beljakovin. Transferna RNA je najmanjša vrsta RNA in je običajno dolga približno 70 do 90 nukleotidov. Sporočilo prevede znotraj nukleotidnih zaporedij messenger RNA v zaporedja aminokislin. Aminokisline se povezujejo z drugimi aminokislinami in tvorijo beljakovine, ki so potrebne za delovanje vseh celic. Beljakovine nastajajo iz sklopa 20 aminokislin. Transferna RNA je v enaki obliki kot deteljica s tremi zankami v njej. Transfer RNA ima na enem koncu mesto za pritrditev aminokislin in odsek v srednji zanki, ki se imenuje mesto antikodona. Spletna stran antikodona prepozna kodone na messenger RNA. Kodon ima tri neprekinjene nukleotidne baze, ki tvorijo aminokislino in označujejo konec procesa prevajanja. Prenos RNA in ribosomi preberejo kodone RNA v messengerju, da nastane polipeptidna veriga, ki se pretvori v več sprememb, preden lahko postane popolnoma delujoč protein.
Ribosomska RNA (ali rRNA) ima določeno funkcijo. Ribosomi so narejeni iz ribosomskih proteinov in ribosomske RNA. Ribosomska RNA predstavlja približno 60 odstotkov mase ribosoma. Običajno jih sestavljata velika in majhna podenota. Podenote v jedru sintetizira jedro. Ribosomi so edinstvene narave, saj vsebujejo vezno mesto za messenger RNA in dve vezavni mesti za prenos RNA na lokaciji RNA v veliki ribosomski podenoti. Majhna ribosomska podenota se pritrdi na molekulo RNA in hkrati RNA, ki prenaša iniciator molekula med isto molekulo ribosomske RNA prepozna in se veže na določeno kodonsko zaporedje prevod. Nato funkcija rRNA vključuje veliko ribosomsko podenoto, ki se pridruži novonastalemu kompleksu, nato pa obe ribosomski podenoti potujejo po molekuli messenger RNA, ko pri prehodu prevajajo kodone v celotni polipeptidni verigi njim. Ribosomska RNA ustvarja peptidne vezi med aminokislinami v polipeptidni verigi. Ko dosežemo terminacijski kodon na molekuli prenosne RNA, se postopek prevajanja konča in polipeptidna veriga se sprosti iz prenosna molekula RNA, v tem času se ribosom razcepi nazaj v veliko in majhno podenoto, kot je bila na začetku prevoda fazi.
Kako dolgo traja proces sinteze beljakovin?
Proces DNA do RNA in produkt beljakovin se lahko zgodi z neverjetno hitro hitrostjo. RNA se skoraj takoj sprosti, ko se loči od verige DNA. Na ta način lahko v kratkem času iz istega gena naredimo veliko kopij RNA. Sinteza dodatnih molekul RNA se lahko začne, preden je prva RNA končana, tako da lahko hitro proizvede RNA. Ko si molekule RNA natančno sledijo, lahko pri ljudeh in živalih premikajo približno 20 nukleotidov na sekundo. V eni uri lahko iz enega gena nastane več kot 1000 transkripcij.
Kaj je zmanjšanje rRNA?
Izčrpavanje ribosomske RNA je najpogostejša sestavina RNA, saj obsega večino od 80 do 90 odstotkov celotne RNA v celici. Izpraznitev ribosomske RNA je, ko se rRNA delno odstrani iz celotnega vzorca RNA, tako da boljše preučevanje reakcije sekvenciranja RNA, da se osredotočimo na druga dva dela vzorca RNA v prepis.
Katere druge vrste RNA nastajajo v celicah?
Obstajajo še tri dodatne vrste RNA, ki jih lahko proizvedemo v celicah. Funkcija majhne jedrske RNA v različnih procesih jedra, kot je spajanje RNA pred sel. Majhna nukleolarna RNA obdeluje in kemično modificira ribisomsko RNA. Druge vrste RNA, ki niso nekodirajoče enote, delujejo v celičnih procesih, kot je telomer sinteza, inaktivacija X-kromosoma in transport beljakovin v endoplazemski retikulum za dobro celico zdravje.
Kaj so virusi RNA?
Virus RNA ima jedro genskega materiala, ki je pridobljen iz DNK celice. Običajno ima zaščitni kapsid beljakovin in lipidno ovojnico za še daljšo zaščito. Virus RNA se pritrdi na gostiteljsko celico, prodre vanjo, razmnoži genski material in ustvari zaščitni kapsid, ki nato izhaja iz celice. RNA virusi hranijo genski material RNA in ne DNA.
Vse zdrave celice hranijo genski material v DNK. RNA se uporablja le, če se DNA replicira, da tvori RNA in sintetizira beljakovine, ki jih zdrava celica potrebuje za življenje. DNA je veliko bolj stabilna kot RNA, zato DNA naredi zelo malo napak pri delitvi celic, vendar nestabilnost RNA in njeno razmnoževanje lahko naredi veliko napak in lahko celo medsebojno vpliva na množenje virus. RNA lahko naredi do ene napake več kot 10.000 nukleotidov vsakič, ko jo kopiramo. Prav tako je veliko manj sposoben odpraviti genske napake kot DNK. Ko se imunski sistem nauči prepoznati virus, tvori protitelesa za boj proti virusu. Virusi lahko mutirajo, tako da ga imunski sistem ne more prepoznati, nato pa se lahko razmnoži. To omogoča, da se virusi RNA širijo veliko hitreje kot virusi DNA.
Preživeli virus se lahko razmnoži v novih celicah skozi zaporedje RNA in povzroči tisoče celic, ki jih razmnoži, ki vsebujejo virus. Virusi RNA se razvijajo hitreje kot kateri koli dejanski živi organizem. Visoke stopnje mutacije celic, okuženih z virusom RNA, ne ogrožajo preživetja virusa.
Obstajata dve vrsti virusov RNA. Lahko so enojne ali zaznavne ali povezane kot protismiselne niti. Dvoverižni protitence RNA virusi se morajo najprej spremeniti in prevesti v enoverižno RNA. To omogoča, da je gostiteljska celica v obliki, ki jo lahko preberejo ribosomi. Virus gripe A hrani potrebne encime blizu jedra virusa nukleinske kisline. Ko se iz antisense spremeni v občutljivo RNA, jo lahko ribosomi v celici preberejo, da gradijo virusne beljakovine in se razmnožujejo.
Nekateri virusi RNA hranijo svoje podatke v določenem sklopu, tako da jih lahko celicini ribosomi preberejo neposredno in delujejo kot običajna selna RNA. V tem primeru ribosomi sintetizirajo prepis RNA in ustvarijo protismiselno virusno celico, da lahko uporabite ga kot predlogo za sintezo več virusnih RNA skupaj s potrebnimi beljakovinami, do katerih celice lahko v živo. Eden najbolj smrtonosnih virusov te vrste je hepatitis C.
Primeri retrovirusa so HIV in AIDS. Svoj genski material shranijo v obliki RNA, vendar z encimom reverzne transkripcije spremenijo svojo RNA v DNA v okuženi celici. To omogoča izdelavo številnih kopij v gostiteljskih celicah, tako da virus lahko hitro okuži veliko količino celic.
Koronavirusi so tudi virusi RNK. V prvi vrsti okužijo zgornja dihala in prebavila pri ljudeh. SARS-CoV je resen virus, ki okuži zgornja dihala in spodnja dihala, vključuje pa tudi prebavne motnje. Koronavirusi so pomemben odstotek vseh prehladov. Rinovirusi so glavni vzrok prehlada. Konronavirusi lahko povzročijo tudi pljučnico.
SARS je hud akutni respiratorni sindrom in vsebuje RNA gene, ki mutirajo zelo počasi. SARS se prenaša z dihalnimi kapljicami v zraku zaradi kihanja ali kašljanja, da okuži druge.
Norovirusne okužbe so zaslovele po tem, da so se pojavljale na potniških ladjah in so jih imenovali virusi, podobni Norwalku. Ti povzročajo gastroenteritis in se prenaša z ene na drugo fekalno-oralno pot. Če okužena oseba dela v kuhinji, lahko hrano onesnaži tako, da ima virus na rokah in ne nosi rokavic.