Çeviri (Biyoloji): Tanım, Adımlar, Diyagram

DNA(deoksiribonükleik asit) en basit tek hücreli bakterilerden Afrika ovasındaki en görkemli beş tonluk file kadar bilinen tüm yaşamın genetik materyalidir. "Genetik materyal", iki önemli talimat seti içeren molekülleri ifade eder: protein yapmak hücrenin mevcut ihtiyaçları için, diğeri ise kendi kopyalarını yapmak, veya kopyalama, böylece aynı genetik kod gelecek nesil hücreler tarafından kullanılabilir.

Hücreyi çoğaltacak kadar uzun süre canlı tutabilmek için DNA'nın sipariş ettiği bu protein ürünlerinden çok fazla olması gerekir. mRNA (haberci ribonükleik asit) proteinlerin fiilen sentezlendiği ribozomlara elçi olarak oluşturur.

Genetik bilginin DNA tarafından haberci RNA'ya kodlanmasına ne ad verilir? transkripsiyonmRNA'dan gelen yönlere göre protein yapımına denir. tercüme.

Çeviri, proteinler uzun zincirler oluşturmak için peptit bağları aracılığıyla amino asitler veya bu şemadaki monomerler. 20 farklı amino asit vardır ve insan vücudunun hayatta kalabilmesi için bunlardan her birine ihtiyacı vardır.

Çevirideki protein sentezi, diğer oyuncular arasında mRNA, aminoasil-tRNA kompleksleri ve bir çift ribozomal alt birimin koordineli bir toplantısını içerir.

Nükleik asitler, tekrar eden alt birimlerden veya monomerlerden oluşur. nükleotidler. Her nükleotid, kendine ait üç farklı bileşenden oluşur: a riboz (beş karbonlu) şeker, bir ila üç fosfat grupları ve bir azotlu baz.

Her nükleik asitte bir tane bulunur. dört olası üs her nükleotidde ikisi pürin, ikisi pirimidin olmak üzere. Nükleotitler arasındaki baz farklılıkları, farklı nükleotitlere temel karakterlerini veren şeydir.

Nükleotidler, nükleik asitlerin dışında bulunabilir ve aslında bu nükleotidlerin bazıları tüm metabolizmanın merkezinde yer alır. nükleotidler adenozin difosfat (ADP) ve adenosin trifosfat (ATP) Hücresel kullanım için enerjinin besinlerin kimyasal bağlarından elde edildiği denklemlerin merkezinde yer alır.

içindeki nükleotidler nükleik asitlerancak, nükleik asit zincirindeki bir sonraki nükleotit ile paylaşılan yalnızca bir fosfata sahiptir.

Moleküler düzeyde DNA, RNA'dan iki şekilde farklıdır. Birincisi, DNA'daki şeker deoksiriboz, oysa RNA'da ribozdur (dolayısıyla ilgili adları). Deoksiribozun ribozdan farkı, 2 numaralı karbon pozisyonunda bir hidroksil (-OH) grubuna sahip olmak yerine bir hidrojen atomuna (-H) sahip olmasıdır. Dolayısıyla deoksiriboz, ribozdan bir oksijen atomudur, dolayısıyla "deoksi"dir.

Nükleik asitler arasındaki ikinci yapısal fark, bunların bileşiminde yatmaktadır. azotlu bazlar. DNA ve RNA'nın her ikisi de iki pürin bazı adenin (A) ve guanin (G) ve ayrıca pirimidin baz sitozin (C) içerir. Ancak DNA'daki ikinci pirimidin bazı RNA'da timin (T) iken bu baz urasildir (U).

Olduğu gibi, nükleik asitlerde A, yalnızca T'ye (veya molekül RNA ise U) bağlanır ve C, yalnızca G'ye ve yalnızca G'ye bağlanır. Bu özel ve benzersiz tamamlayıcı baz eşleşmesi DNA bilgisinin transkripsiyonda mRNA bilgisine ve çeviri sırasında mRNA bilgisinin tRNA bilgisine düzgün bir şekilde iletilmesi için düzenleme gereklidir.

Daha makro düzeyde, DNA çift sarmallı iken RNA tek sarmallıdır. Spesifik olarak DNA, her iki ucunda farklı yönlerde bükülmüş bir merdiven gibi çift sarmal şeklini alır.

İpler, her bir nükleotide, ilgili azotlu bazlarla bağlanır. Bu, "A" taşıyan bir nükleotidin, "partner" nükleotidi üzerinde yalnızca "T" taşıyan bir nükleotide sahip olabileceği anlamına gelir. Bu, özetle, iki DNA zincirinin tamamlayıcı birbirlerine.

DNA molekülleri binlerce baz olabilir (veya daha doğrusu, baz çiftleri) uzun. Aslında, bir insan kromozom bol miktarda proteinle birleşmiş çok uzun tek bir DNA dizisinden başka bir şey değildir. Öte yandan her türden RNA molekülü nispeten küçük olma eğilimindedir.

Ayrıca DNA, öncelikle ökaryotların çekirdeğinde, aynı zamanda mitokondri ve kloroplastlarda bulunur. Çoğu RNA ise çekirdekte ve sitoplazmada bulunur. Ayrıca, yakında göreceğiniz gibi, RNA çeşitli tiplerde gelir.

RNA üç ana tipte gelir. İlk olarak mRNAçekirdekte transkripsiyon sırasında bir DNA şablonundan yapılır. Tamamlandığında, mRNA ipliği, nükleer zarftaki bir gözenek yoluyla çekirdekten dışarı çıkar ve gösteriyi ribozomda yönlendiren rüzgarlar. protein çevirisi.

İkinci RNA türü ise transfer RNA'sı (tRNA). Bu daha küçük bir nükleik asit molekülüdür ve her amino asit için bir tane olmak üzere 20 alt tipte gelir. Amacı, büyüyen polipeptit (genellikle devam eden küçük protein) zincirine eklenebilmesi için "atanmış" amino asidini ribozom üzerindeki translasyon bölgesine taşımaktır.

Üçüncü RNA türü, ribozomal RNA (rRNA). Bu tip RNA, kütlenin geri kalanını oluşturan ribozomlara özgü proteinlerle birlikte ribozom kütlesinin önemli bir kısmını oluşturur.

Moleküler biyolojinin sık sık alıntılanan "merkezi dogması", DNA'dan RNA'ya proteine. Daha da özlü bir şekilde ifade edilirse, şu şekilde ifade edilebilir: çeviri için transkripsiyon. Transkripsiyon protein sentezine yönelik ilk kesin adımdır ve herhangi bir hücrenin devam eden gereksinimlerinden biridir.

Bu süreç, transkripsiyona katılan enzimlerin ve nükleotidlerin olay yerine hareket etmek için yerlerinin olması için DNA molekülünün tek ipliklere çözülmesiyle başlar.

Daha sonra, DNA ipliklerinden biri boyunca, RNA polimeraz enziminin yardımıyla bir mRNA ipliği birleştirilir. Bu mRNA ipliği, DNA'da T'nin göründüğü her yerde U'nun ortaya çıkması gerçeği dışında, şablon ipliğin tamamlayıcısı olan bir baz dizisine sahiptir.

• Örneğin, transkripsiyona uğrayan DNA dizisi ATTCGCGGTATGTC ise, o zaman ortaya çıkan mRNA dizisi UAAGCGCCAUACAG dizisini içerecektir.

Bir mRNA zinciri sentezlenirken, intronlar olarak adlandırılan belirli DNA uzunlukları, herhangi bir protein ürününü kodlamadıkları için sonunda mRNA dizisinden ayrılır. Yalnızca DNA zincirinin ekson adı verilen bir şeyi gerçekten kodlayan kısımları nihai mRNA molekülüne katkıda bulunur.

Başarılı bir çeviri için protein sentezi bölgesinde çeşitli yapılara ihtiyaç vardır.

ribozom: Her ribozom, küçük bir ribozomal alt birimden ve büyük bir ribozomal alt birimden oluşur. Bunlar sadece çeviri başladığında bir çift olarak var olur. Proteinin yanı sıra büyük miktarda rRNA içerirler. Bunlar hem prokaryotlarda hem de ökaryotlarda bulunan birkaç hücre bileşeninden biridir.

mRNA: Bu molekül, belirli bir proteini üretmek için hücrenin DNA'sından doğrudan talimatlar taşır. DNA, tüm organizmanın planı olarak düşünülebilirse, bir mRNA dizisi, o organizmanın belirleyici bir bileşenini oluşturmaya yetecek kadar bilgi içerir.

tRNA: Bu nükleik asit, aminoasil-tRNA kompleksleri olarak adlandırılanları oluşturmak için bire bir bazda amino asitlerle bağlar oluşturur. Bu sadece, taksinin (tRNA) şu anda civardaki 20 "tip" insan arasından amaçlanan ve tek yolcu türünü (spesifik amino asit) taşıdığı anlamına gelir.

Amino asitler: Bunlar amino (-NH) içeren küçük asitlerdir.₂) grubu, bir karboksilik asit (-COOH) grubu ve bir hidrojen atomu ile birlikte bir merkezi karbon atomuna bağlı bir yan zincir. Daha da önemlisi, 20 amino asidin her biri için kodlar, adı verilen üç mRNA bazından oluşan gruplar halinde taşınır. üçlü kodonlar.

Tercüme nispeten basit bir üçlü koda dayanmaktadır. Ardışık üç bazın herhangi bir grubunun 64 olası kombinasyondan birini (örneğin, AAG, CGU, vb.) içerebileceğini düşünün, çünkü üçüncü kuvvete yükseltilmiş dört tanesi 64'tür.

Bu, 20 amino asit üretmek için fazlasıyla yeterli kombinasyon olduğu anlamına gelir. Aslında, birden fazla kodonun aynı amino asidi kodlaması mümkün olacaktır.

Aslında durum bu. Bazı amino asitler birden fazla kodondan sentezlenir. Örneğin, lösin altı farklı kodon dizisi ile ilişkilidir. Üçlü kod bu "dejenere"dir.

Önemli olan, ancak, değil gereksiz. yani, aynı mRNA kodonu olumsuz için kod birden fazla amino asit.

Tüm organizmalarda translasyonun fiziksel yeri, ribozom. Ribozomun bazı kısımları da enzimatik özelliklere sahiptir.

Prokaryotlarda çeviri ile başlar inisiyasyon uygun şekilde BAŞLAT kodonu olarak adlandırılan bir kodondan bir başlatma faktörü sinyali aracılığıyla. Bu ökaryotlarda yoktur ve bunun yerine seçilen ilk amino asit, bir tür BAŞLANGIÇ kodonu olarak işlev gören AUG tarafından kodlanan metionindir.

Her ek üç segmentli mRNA şeridi ribozomun yüzeyinde açığa çıkarken, çağrılan amino asidi taşıyan bir tRNA olay yerine girer ve yolcusunu bırakır. Bu bağlanma bölgesine ribozomun "A" bölgesi denir.

Bu etkileşim moleküler düzeyde gerçekleşir, çünkü bu tRNA molekülleri, gelen mRNA'yı tamamlayıcı baz dizilerine sahiptir ve dolayısıyla mRNA'ya kolayca bağlanır.

İçinde uzama translasyonun fazında, ribozom, translasyon adı verilen bir süreç olan üç bazda hareket eder. Bu, "A" bölgesini yeniden ortaya çıkarır ve bu düşünce deneyindeki uzunluğu ne olursa olsun polipeptidin "P" bölgesine kaydırılmasına yol açar.

"A" bölgesine yeni bir aminoasil-tRNA kompleksi geldiğinde, tüm polipeptit zinciri buradan çıkarılır. "P" bölgesi ve bir peptit aracılığıyla "A" bölgesinde henüz depolanmış olan amino aside bağlı bağ. Böylece, ribozomun mRNA molekülünün "iz"inden aşağı translokasyonu tekrar meydana geldiğinde, bir döngü tamamlanmış olacaktır ve büyüyen polipeptit zinciri artık bir amino asit kadar daha uzundur.

İçinde sonlandırma fazda, ribozom, mRNA'ya (UAG, UGA ve UAA) dahil olan üç sonlandırma kodonundan veya STOP kodonundan biriyle karşılaşır. Bu tRNA'nın değil, salınım faktörleri adı verilen maddelerin bölgeye akın etmesine ve bu da polipeptit zincirinin salınmasına neden olur. Ribozomlar, kurucu alt birimlerine ayrılır ve çeviri tamamlanır.

Çeviri süreci, yeni bir protein olarak düzgün çalışabilmesi için hala değiştirilmesi gereken bir polipeptit zinciri oluşturur. Birincil yapı bir proteinamino asit dizisi, nihai işlevinin sadece küçük bir bölümünü temsil eder.

Protein, translasyondan sonra belirli şekillere katlanarak değiştirilir; bu genellikle meydana gelen bir işlemdir. boyunca komşu olmayan noktalarda amino asitler arasındaki elektrostatik etkileşimler nedeniyle kendiliğinden polipeptit zinciri.

Ribozomlar harika çalışanlardır, ancak kalite kontrol mühendisleri değildirler. Sadece kendilerine verilen mRNA şablonundan protein oluşturabilirler. Bu şablondaki hataları tespit edemezler. Bu nedenle, mükemmel işleyen ribozomların olduğu bir dünyada bile çevirideki hatalar kaçınılmaz olacaktır.

mutasyonlar Tek bir aminoyu değiştiren, orak hücreli anemiye neden olan mutasyon gibi protein işlevini bozabilir. Bir baz çifti ekleyen veya silen mutasyonlar, üçlü kodun tamamını atabilir, böylece sonraki amino asitlerin çoğu veya tümü de yanlış olur.

Mutasyonlar erken bir STOP kodonu oluşturabilir, yani proteinin sadece bir kısmı sentezlenir. Tüm bu koşullar çeşitli derecelerde zayıflatıcı olabilir ve bunlar gibi doğuştan gelen hataların üstesinden gelmeye çalışmak, tıp araştırmacıları için devam eden ve karmaşık bir mücadeleyi temsil eder.