Proteinsyntes är en viktig process i alla eukaryota celler, eftersom proteinet bildar strukturella komponenter i varje cell och är viktigt för livet. Protein kallas ofta byggstenen för celler. Tre huvudsakliga former av RNA finns - budbärar-RNA, överförings-RNA och ribosomalt RNA. DNA: n kontrollerar alla cellaktiviteter och det syntetiseras när cellen behöver mer protein. Små bitar av DNA ändras till RNA genom proteinsyntesprocessen.
Är RNA tillverkat av DNA?
När en cell följer sina genetiska instruktioner kopierar den en del av DNA som en gen för att ändra den till en RNA-nukleotid. RNA skiljer sig från DNA på två olika sätt. Nukleotiderna i RNA är gjorda av sockerribosen och kallas ribonukleotider. DNA har deoxiribos som sitt sockerinnehåll. RNA har samma baser som DNA från adenin, guanin och cytosin, men det har basen eller uracilen istället för tyminen som finns i DNA. Strukturen för DNA och RNA är väldigt annorlunda, eftersom DNA är en dubbelsträngad spiral och RNA är enkelsträngad. RNA-kedjor kan vikas i en mängd olika former på samma sätt som en polypeptidkedja viks upp för att bilda ett proteins slutliga form.
Hur många huvudtyper av RNA finns det?
Det finns tre huvudtyper av RNA som produceras som molekyler i kärnan hos mänskliga och djurceller. RNA finns också i cytoplasman i en cell. En cells cytoplasma är allt innehåll utanför kärnan som är inneslutet av det enskilda cellmembranet. De tre huvudtyperna av RNA är budbärar-RNA, överförings-RNA och ribosomalt RNA eller rRNA. Var och en av de tre typerna av RNA har en tydlig roll i proteinsyntesen av transkription, avkodning och översättning av den genetiska kod som börjar med DNA.
Vad är processen med proteinsyntes?
Transkription är det första steget i proteinsyntes där budbärar-RNA spelar en mycket viktig roll. Messenger-RNA är instabilt och lever inte länge i en cell för att säkerställa att proteiner bara tillverkas när de behövs för tillväxt eller reparation av celler. Transkription är när den genetiska informationen i en cells DNA ändras till ett meddelande i form av RNA. Proteiner från transkriptionsfaktorer avlindar DNA-strängen så att enzymet RNA-polymeras kan transkribera en enda DNA-sträng. DNA är tillverkat av fyra nukleotidbaser av adenin, guanin, cytosin och tymin. De kombineras i par av adenin plus guanin och cytosin plus tymin. När RNA transkriberar DNA till en budbärar-RNA-molekyl, parar adeninen med uracil och cytosinpar med guanin. I slutet av transkriptionsprocessen transporteras budbärar-RNA ut ur kärnan och in i cytoplasman.
Nästa är översättningsprocessen, under vilken överförings-RNA spelar en viktig roll i proteinsyntesen. Transfer RNA är den minsta typen av RNA och är vanligtvis cirka 70 till 90 nukleotider lång. Det översätter meddelandet inom nukleotidsekvenserna av budbärar-RNA till sekvenser av aminosyror. Aminosyror kopplas ihop med andra aminosyror för att bilda proteiner, som behövs för alla cellfunktioner. Proteiner bildas av en uppsättning av 20 aminosyror. Överförings-RNA är i samma form som ett klöverblad med tre hårnålsslingor i. Överförings-RNA har en aminosyrafästsida i ena änden av den och en sektion i mittslingan som kallas antikodonplatsen. Antikodonsidan känner igen kodonerna på budbärar-RNA. Ett kodon har tre kontinuerliga nukleotidbaser som skapar en aminosyra och signalerar slutet på translationsprocessen. Överförings-RNA och ribosomerna läser budbärar-RNA-kodonerna för att producera en polypeptidkedja, som genomgår flera förändringar innan det kan bli ett fullt fungerande protein.
Ribosomalt RNA (eller rRNA) har en specifik funktion. Ribosomer är gjorda av ribosomala proteiner och ribosomalt RNA. Ribosomalt RNA utgör cirka 60 procent av ribosomens massa. De består vanligtvis av en stor underenhet och en liten underenhet. Underenheterna syntetiseras i kärnan av kärnan. Ribosomer är unika till sin natur, eftersom de innehåller ett bindningsställe för budbärar-RNA och två bindningsställen för överföring av RNA i RNA-platsen i den stora ribosomala subenheten. En liten ribosomal subenhet fäster vid en budbärar-RNA-molekyl och samtidigt en initiatoröverförings-RNA molekyl känner igen och binder till en viss kodonsekvens på samma ribosomala RNA-molekyl under översättning. Därefter inkluderar rRNA-funktionen en stor ribosomal subenhet förenar det nybildade komplexet då båda ribosomala subenheterna färdas längs budbärar-RNA-molekylen när de översätter kodonerna i hela polypeptidkedjan när de passerar över dem. Ribosomalt RNA skapar peptidbindningarna mellan aminosyror i polypeptidkedjan. När ett avslutningskodon uppnås på messenger-RNA-molekylen kommer translationsprocessen att sluta och polypeptidkedjan kommer att frigöras från överförings-RNA-molekylen vid vilken tidpunkt ribosomen delas upp i de stora och små underenheterna som de var i början av översättningen fas.
Hur lång tid tar processen med proteinsyntes?
Processen med DNA till RNA och produkten av proteiner kan hända i en otroligt snabb hastighet. RNA frigörs nästan omedelbart när det separeras från DNA-strängen. På detta sätt kan många RNA-kopior göras från exakt samma gen på kort tid. Syntesen av ytterligare RNA-molekyler kan startas innan det första RNA är klart så att det snabbt kan producera RNA. När RNA-molekylerna följer varandra noga kan de var och en flytta cirka 20 nukleotider per sekund hos människor och djur. Över 1000 transkriptioner kan förekomma på en timme från en enda gen.
Vad är rRNA-utarmning?
Ribosomal RNA-utarmning är den vanligaste komponenten i RNA, eftersom den utgör majoriteten av över 80 till 90 procent av den totala mängden RNA i en cell. Ribosomal RNA-utarmning är när rRNA delvis avlägsnas från ett helt RNA-prov så att studera bättre RNA-sekvenseringsreaktionen för att fokusera på de andra två delarna av ett RNA-prov i transkription.
Vilka är de andra typerna av RNA som produceras i celler?
Det finns ytterligare tre typer av RNA som kan produceras i celler. Liten nukleär RNA-funktion i en mängd olika processer i kärnan, såsom att skarva för-messenger-RNA: n. Små nukleolära RNA bearbetar och modifierar kemiskt ribisomalt RNA. Andra typer av RNA som är icke-kodande enheter tjänar till att fungera i cellulära processer såsom telomer syntes, inaktivera X-kromosomen och transportera proteiner till det endoplasmiska retikulumet för god cell hälsa.
Vad är RNA-virus?
Ett RNA-virus har en kärna av det genetiska materialet som erhålls från DNA i en cell. Det har vanligtvis en skyddande proteinkapsid och ett lipidhölje för ännu längre skydd. Ett RNA-virus fäster vid en värdcell, tränger igenom det, reproducerar det genetiska materialet och skapar den skyddande kapsiden som sedan kommer ut ur cellen. RNA-virus lagrar det genetiska materialet av RNA och inte DNA.
Alla friska celler lagrar genetiskt material i DNA. RNA används endast när DNA replikeras för att bilda RNA och syntetisera proteiner som behövs av en frisk cell för att leva. DNA är mycket mer stabilt än RNA så DNA gör mycket få misstag när celler delar sig, dock instabilitet hos RNA och dess replikering kan göra många misstag och det kan till och med interagera med sig själv för att föröka sig ett virus. RNA kan göra upp till ett misstag över 10 000 nukleotider varje gång det kopieras. Det är också mycket mindre kapabelt att korrigera genetiska misstag än DNA. När ett immunsystem lär sig att känna igen ett virus bildar det antikroppar för att bekämpa viruset. Virus kan muteras så att immunsystemet inte kan känna igen det och sedan kan det föröka sig. Detta gör att RNA-virus kan spridas mycket snabbare än DNA-virus.
Ett virus som överlever kan reproducera sig själv i nya celler genom RNA-sekvensen och resultera i tusentals celler som det reproducerar innehåller viruset. RNA-virus utvecklas snabbare än någon levande organism. Höga mutationsgrader av RNA-virusinfekterade celler hotar inte virusets överlevnad.
Det finns två typer av RNA-virus. De kan vara enkelsträngade eller känna sig strängade eller parade som antisenssträngar. De dubbelsträngade antisens-RNA-virusen måste först förändras och översättas till enkelsträngat sense-RNA. Detta gör att värdcellen kan vara i en form som ribosomerna kan läsa. Influensa A-virus håller de nödvändiga enzymerna nära virusets nukleinsyrakärna. När det ändras från en antisense till ett sense-RNA kan det sedan läsas av ribosomerna i cellen för att bygga virala proteiner och replikera.
Vissa RNA-virus lagrar sin information i en meningsträng så att den kan läsas direkt av cellens ribosomer och den fungerar som ett normalt budbärar-RNA. I det här fallet syntetiserar ribosomerna RNA-transkriptet och skapar en antisense viral cell så att den kan använd den som en mall för att syntetisera mer virala RNA tillsammans med de proteiner som cellerna behöver leva. Ett av de mest dödliga virusen av denna typ är hepatit C.
Retrovirusexempel är hiv och aids. De lagrar sitt genetiska material i form av RNA men de använder det omvända transkriptionsenzymet för att förvandla sitt RNA till DNA i den infekterade cellen. Detta gör att många kopior kan göras i värdcellerna så att viruset snabbt kan infektera en stor mängd celler.
Koronvirus är också RNA-virus. De infekterar främst de övre luftvägarna och mag-tarmkanalen hos människor. SARS-CoV är ett allvarligt virus som infekterar de övre luftvägarna såväl som de nedre luftvägarna och det inkluderar också mag-tarmbesvär. Koronvirus är en betydande andel av all vanlig förkylning. Rhinovirus är den främsta orsaken till förkylning. Conronavirus kan också leda till lunginflammation.
SARS är ett allvarligt akut andningssyndrom och det innehåller RNA-gener som muterar mycket långsamt. SARS överförs av andningsdroppar i luften från att nysa eller hosta för att smitta andra.
Norovirusinfektioner blev kända för att uppträda på kryssningsfartyg och kallas Norwalk-liknande virus. Dessa orsakar gastroenterit och det sprids från en person till en annan via fekal-oral väg. Om en smittad person arbetar i ett kök kan de förorena maten genom att ha viruset i händerna och inte bära handskar.