Превод (биологија): дефиниција, кораци, дијаграм

ДНК(дезоксирибонуклеинска киселина) је генетски материјал свих познатих живота од најједноставнијих једноћелијских бактерија до највеличанственијег слона од пет тона на афричкој равници. „Генетски материјал“ односи се на молекуле који садрже два важна скупа упутстава: једно за прављење протеина за тренутне потребе ћелије, а друга за правећи копије себе, или реплицирају, тако да потпуно исти генетски код могу користити будуће генерације ћелија.

Одржавање ћелије у животу довољно дуго да се репродукује захтева велики број ових протеинских производа, које ДНК наручује путем мРНК (мессенгер рибонуцлеиц ацид) ствара као изасланик у рибосомима, где се протеини заправо синтетишу.

Позвано је кодирање генетских информација ДНК у мессенгер РНА транскрипција, док се назива прављење протеина на основу праваца од мРНК превод.

Превод укључује калдрмисање заједно протеини преко пептидних веза формирајући дугачке ланце амино киселине или мономера у овој шеми. Постоји 20 различитих аминокиселина, а људском телу су потребне неке од њих да би преживело.

Синтеза протеина у преводу укључује координирани састанак мРНК, аминоацил-тРНК комплекса и пар рибосомских подјединица, између осталих играча.

Нуклеинске киселине се састоје од понављајућих подјединица, или мономера, тзв нуклеотиди. Сваки нуклеотид се састоји од три засебне компоненте: а рибоза (петоугљенични) шећер, један до три фосфатне групе и а азотна база.

Свака нуклеинска киселина има једну од четири могуће основе у сваком нуклеотиду, од којих су два пурини, а два пиримидини. Разлике у основама између нуклеотида је оно што различитим нуклеотидима даје њихов суштински карактер.

Нуклеотиди могу постојати изван нуклеинских киселина, а заправо су неки од ових нуклеотида централни у целокупном метаболизму. Нуклеотиди аденозин дифосфат (АДП) и аденозин трифосфат (АТП) су у срцу једначина у којима се енергија за ћелијску употребу издваја из хемијских веза хранљивих састојака.

Нуклеотиди у нуклеинске киселине, међутим, имају само један фосфат, који се дели са следећим нуклеотидом у ланцу нуклеинске киселине.

На молекуларном нивоу, ДНК се разликује од РНК на два начина. Једна је да је шећер у ДНК деоксирибоза, док је у РНК то рибоза (отуда њихова одговарајућа имена). Деоксирибоза се разликује од рибозе по томе што, уместо да има хидроксилну (-ОХ) групу на положају угљеника број 2, има атом водоника (-Х). Тако је деоксирибози један атом кисеоника кратак од рибозе, отуда „деокси“.

Друга структурна разлика између нуклеинских киселина лежи у саставу њихових азотне базе. ДНК и РНК садрже две пуринске базе аденин (А) и гванин (Г), као и пиримидинску базу цитозин (Ц). Али док је друга пиримидинска база у ДНК тимин (Т) у РНК, та база је урацил (У).

Како се то догађа, у нуклеинским киселинама А се везује за и само за Т (или У, ако је молекул РНК), а Ц се везује за и само за Г. Ово специфично и јединствено комплементарно упаривање базе потребан је аранжман за правилан пренос ДНК информација на мРНК информације у транскрипцији и мРНК информација на тРНК информације током превођења.

На макро нивоу, ДНК је дволанчана док је РНК једноланчана. Конкретно, ДНК има облик двоструке завојнице, која је попут лестви увијених у различитим правцима на оба краја.

Ланци су везани за сваки нуклеотид одговарајућим азотним базама. То значи да нуклеотид који носи "А" може да има нуклеотид који носи "Т" на свом "партнерском" нуклеотиду. То значи да су сумирано два ланца ДНК комплементарни једни другима.

Молекули ДНК могу бити хиљаде основа (или тачније, парови основа) дуго. У ствари, човек хромозом није ништа више од једног веома дугог ланца ДНК заједно са великом количином протеина. С друге стране, молекули РНК свих врста имају тенденцију да буду релативно мали.

Такође, ДНК се налази првенствено у језгрима еукариота, али и у митохондријима и хлоропластима. Већина РНК се, пак, налази у језгру и цитоплазми. Такође, као што ћете ускоро видети, РНК има разне врсте.

РНК долази у три примарна типа. Прво је мРНК, који је направљен од ДНК шаблона током транскрипције у језгру. Једном завршен, мРНК ланац излази из нуклеуса кроз поре у нуклеарном омотачу и завршава усмеравајући емисију на рибосом, место превођење протеина.

Други тип РНК је преносе РНК (тРНА). Ово је мањи молекул нуклеинске киселине и долази у 20 подтипова, по један за сваку аминокиселину. Његова сврха је да транспортује своју „додељену“ аминокиселину на место транслације на рибозому, тако да се може додати растућем ланцу полипептида (мали протеин, често у току).

Трећи тип РНК је рибосомска РНК (рРНА). Ова врста РНК чини значајан део масе рибозома са протеинима специфичним за рибосоме који чине остатак масе.

Често цитирана „централна догма“ молекуларне биологије је ДНК у РНК у протеин. Изречено још сажетије, могло би се рећи транскрипција у превод. Транскрипција је први коначни корак ка синтези протеина и једна је од сталних потреба било које ћелије.

Овај процес започиње одмотавањем молекула ДНК у појединачне ланце, тако да ензими и нуклеотиди који учествују у транскрипцији имају простора за пресељење на сцену.

Затим се дуж једног од ДНК ланаца саставља ланац мРНК уз помоћ ензима РНК полимеразе. Овај ланац мРНК има секвенцу база комплементарну секвенци базе шаблона, осим чињенице да се У појављује где год би се Т појавио у ДНК.

• На пример, ако је ДНК секвенца која пролази кроз транскрипцију АТТЦГЦГГТАТГТЦ, тада би резултујући ланац мРНК имао секвенцу УААГЦГЦЦАУАЦАГ.

Када се синтетише мРНА ланац, одређене дужине ДНК, назване интрони, на крају се исцепе из секвенце мРНА, јер не кодирају никакве протеинске производе. Само делови ДНК ланца који заправо кодирају нешто, звани егзони, доприносе коначном молекулу мРНА.

За успешно превођење потребне су различите структуре на месту синтезе протеина.

Рибозом: Сваки рибосом је направљен од мале рибосомске подјединице и велике рибосомске подјединице. Они постоје у пару само када започиње превод. Садрже велику количину рРНК, као и протеине. То су једна од ретких ћелијских компоненти које постоје и код прокариота и код еукариота.

мРНА: Овај молекул носи директна упутства из ћелијске ДНК за производњу одређеног протеина. Ако се на ДНК може сматрати планом читавог организма, ланац мРНК садржи таман толико информација да створи једну одлучујућу компоненту тог организма.

тРНА: Ова нуклеинска киселина формира везе са аминокиселинама појединачно да би формирала такозване аминоацил-тРНК комплексе. То само значи да такси (тРНК) тренутно превози свог предвиђеног и јединственог типа путника (одређену аминокиселину) међу 20 „типова“ људи у близини.

Амино киселине: То су мале киселине са амино (-НХ₂) група, група карбоксилне киселине (-ЦООХ) и бочни ланац везан за централни атом угљеника заједно са атомом водоника. Важно је да се кодови за сваку од 20 аминокиселина носе у групама од три мРНК базе тројни кодони.

Превод заснива се на релативно једноставном троструком коду. Узмите у обзир да било која група од три узастопне базе може да садржи једну од 64 могуће комбинације (на пример, ААГ, ЦГУ, итд.), Јер су четири подигнуте на трећи степен 64.

То значи да постоји више него довољно комбинација за стварање 20 аминокиселина. У ствари, било би могуће да више од једног кодона кодира исту аминокиселину.

То је, у ствари, случај. Неке аминокиселине се синтетишу из више од једног кодона. На пример, леуцин је повезан са шест различитих секвенци кодона. Триплет код је овај „изрођени“.

Важно је, међутим, да није сувишан. То је исти кодон мРНК не може код за више од једног амино киселина.

Физичко место превођења у свим организмима је рибозом. Неки делови рибозома такође имају ензимска својства.

Превод код прокариота почиње са иницијација путем сигнала фактора иницијације из кодона који се на одговарајући начин назива СТАРТ кодон. То код еукариота нема, а уместо тога, прва изабрана аминокиселина је метионин, кодиран од АУГ, који функционише као нека врста СТАРТ кодона.

Како се свака додатна трака мРНК у три сегмента излаже на површини рибозома, тРНК која носи позвану аминокиселину одлута на сцену и испусти свог путника. Ово место везивања назива се "А" место рибозома.

Ова интеракција се дешава на молекуларном нивоу, јер ови молекули тРНК имају секвенце база комплементарне долазној мРНК и стога се лако везују за мРНК.

У издужење фазе транслације, рибозом се креће за три базе, процес који се назива транслација. Ово поново излаже место „А“ и доводи до тога да се полипептид, без обзира на његову дужину у овом мисаоном експерименту, премешта на место „П“.

Када нови аминоацил-тРНК комплекс стигне на место „А“, читав полипептидни ланац се уклања из место „П“ и везано за аминокиселину која је управо депонована на месту „А“, преко пептида обвезница. Дакле, када се поново догоди транслокација рибозома низ "колосек" молекула мРНК, циклус ће бити завршен, а растући полипептидни ланац је сада дужи за једну аминокиселину.

У Прекид фази, рибосом наилази на један од три терминациона кодона или СТОП кодона, који су уграђени у мРНК (УАГ, УГА и УАА). То узрокује да се на место не натапају тРНК, већ супстанце које се називају факторима ослобађања, а то доводи до ослобађања полипептидног ланца. Рибозоми се раздвајају у саставне подјединице и превод је завршен.

Процес превођења ствара полипептидни ланац који још увек треба модификовати пре него што буде могао правилно да функционише као нови протеин. Примарна структура а беланчевина, његова аминокиселинска секвенца, представља само мали део његове евентуалне функције.

Протеин се модификује након превођења преклапањем у одређене облике, процес који се често дешава спонтано захваљујући електростатичким интеракцијама између аминокиселина у суседним тачкама дуж полипептидни ланац.

Рибосоми су сјајни радници, али нису инжењери за контролу квалитета. Они могу створити протеине само из мРНК шаблона који им је дат. У том предлошку нису у стању да открију грешке. Стога би грешке у превођењу биле неизбежне чак и у свету савршено функционисања рибосома.

Мутације који мењају један амино може да поремети функцију протеина, као што је мутација која узрокује анемију српастих ћелија. Мутације које додају или бришу основни пар могу одбацити читав триплет код тако да ће већина или све наредне аминокиселине такође бити погрешне.

Мутације би могле створити рани СТОП кодон, што значи да се само део протеина синтетише. Сви ови услови могу бити исцрпљујући у различитом степену, а покушај победе урођених грешака као што је ова представља трајни и сложени изазов за медицинске истраживаче.