Læringsmål

Hovedmål

  • Forklar prosessen som en celle bygger proteiner ved HJELP AV DNA-koden

ved slutten av denne delen vil du kunne:

  • Forklar hvordan den genetiske koden i DNA bestemmer proteinene som dannes
  • Beskriv transkripsjonsprosessen
  • Forklar oversettelsesprosessen
  • Diskuter funksjonen til ribosomer

DET ble tidligere nevnt AT DNA gir EN «blåkopi» for cellestrukturen og fysiologien. DETTE refererer til DET FAKTUM AT DNA inneholder informasjonen som er nødvendig for at cellen skal bygge en svært viktig type molekyl: proteinet. De fleste strukturelle komponenter i cellen består i det minste delvis av proteiner, og nesten alle funksjonene som en celle utfører, er fullført ved hjelp av proteiner. En av de viktigste klassene av proteiner er enzymer, som bidrar til å fremskynde nødvendige biokjemiske reaksjoner som finner sted inne i cellen. Noen av disse kritiske biokjemiske reaksjonene inkluderer å bygge større molekyler fra mindre komponenter (for eksempel hva som skjer UNDER DNA-replikasjon eller syntese av mikrotubuli) og bryte ned større molekyler i mindre komponenter (for eksempel ved høsting av kjemisk energi fra næringsmolekyler). Uansett hva den cellulære prosessen kan være, er det nesten sikkert å involvere proteiner. Akkurat som cellens genom beskriver sitt fulle komplement AV DNA, er en celles proteom dets fulle komplement av proteiner. Proteinsyntese begynner med gener. Et gen er et funksjonelt SEGMENT AV DNA som gir den genetiske informasjonen som er nødvendig for å bygge et protein. Hvert bestemt gen gir koden som er nødvendig for å konstruere et bestemt protein. Genuttrykk, som forvandler informasjonen kodet i et gen til et endelig genprodukt, dikterer til slutt strukturen og funksjonen til en celle ved å bestemme hvilke proteiner som er laget.

tolkningen av gener fungerer på følgende måte. Husk at proteiner er polymerer, eller kjeder, av mange aminosyre byggesteiner. Sekvensen av baser i et gen (det vil si dens sekvens Av a, T, C, g nukleotider) oversetter til en aminosyresekvens. En triplett er en del av tre DNA-baser på rad som koder for en bestemt aminosyre. FOR EKSEMPEL spesifiserer DNA triplett CAC (cytosin, adenin og cytosin) aminosyren valin. Derfor gir et gen, som består av flere tripletter i en unik sekvens, koden for å bygge et helt protein, med flere aminosyrer i riktig rekkefølge (Figur 3.4.1). Mekanismen som celler gjør DNA-koden til et proteinprodukt er en to-trinns prosess, MED ET RNA-molekyl som mellomprodukt.

dette diagrammet viser oversettelsen AV RNA til proteiner. EN DNA-malstreng er vist å bli EN RNA-streng gjennom transkripsjon. DERETTER gjennomgår rna-strengen oversettelse og blir proteiner.Figur 3.4.1-Den Genetiske Koden: DNA inneholder all den genetiske informasjonen som er nødvendig for å bygge en celles proteiner. Nukleotidsekvensen av et gen blir til slutt oversatt til en aminosyresekvens av genets tilsvarende protein.

Fra DNA TIL RNA: Transkripsjon

DNA er plassert i kjernen, og proteinsyntese finner sted i cytoplasma, og dermed må det være en slags mellomliggende budbringer som forlater kjernen og styrer proteinsyntese. Denne mellomliggende messenger er messenger RNA (mRNA), (Figur 3.29), en enkeltstrenget nukleinsyre som bærer en kopi av den genetiske koden for et enkelt gen ut av kjernen og inn i cytoplasma der den brukes til å produsere proteiner.

DET finnes flere FORSKJELLIGE TYPER RNA, som hver har forskjellige funksjoner i cellen. Strukturen TIL RNA er lik DNA med NOEN få små unntak. For en TING, i motsetning TIL DNA, er de fleste typer RNA, inkludert mRNA, enkeltstrenget og inneholder ingen komplementær streng. For DET ANDRE inneholder ribosesukker I RNA et ekstra oksygenatom sammenlignet MED DNA. Til slutt, i stedet for basetymin, inneholder RNA basen uracil. Dette betyr at adenin alltid vil koble opp med uracil under proteinsynteseprosessen.

Genuttrykk begynner med prosessen kalt transkripsjon, som er syntesen av en streng av mRNA som er komplementær til genet av interesse. Denne prosessen kalles transkripsjon fordi mRNA er som et transkripsjon, eller kopi, av genets DNA-kode. Transkripsjon begynner på en måte noe SOM DNA-replikasjon, ved at EN REGION AV DNA unwinds og de to trådene skille, derimot, bare at liten del AV DNA vil bli delt fra hverandre. Trillingene i genet på DENNE delen AV DNA-molekylet brukes som mal for å transkribere den komplementære strengen AV RNA (Figur 3.4.2). Et kodon er en tre-base sekvens av mRNA, såkalt fordi de direkte koder for aminosyrer. SOM DNA-replikasjon er det tre stadier til transkripsjon: initiering, forlengelse og avslutning.

i dette diagrammet vises RNA-polymerase som transkriberer EN DNA-malstreng til dens tilsvarende rna-transkripsjon.Figur 3.4.2-Transkripsjon: FRA DNA til mRNA: i det første av de to stadiene for å lage protein FRA DNA, transkriberes et gen PÅ DNA-molekylet til et komplementært mRNA-molekyl.

i det første av de to stadiene for å lage protein FRA DNA, transkriberes et gen PÅ DNA-molekylet til et komplementært mRNA-molekyl.

Trinn 1: Initiering. En region i begynnelsen av genet kalt en promotor—en bestemt sekvens av nukleotider-utløser starten på transkripsjonen.

Trinn 2: Forlengelse. Transkripsjon starter når rna polymerase vikler DNA-segmentet. En tråd, referert til som kodende tråd, blir malen med gener som skal kodes. Polymerasen justerer deretter den riktige nukleinsyren (A, C, G eller U) med sin komplementære base på dna-kodende streng. RNA-polymerase er et enzym som legger til nye nukleotider til en voksende streng AV RNA. Denne prosessen bygger en streng av mRNA.

Trinn 3: Avslutning. Når polymerasen har nådd slutten av genet, koder en av tre spesifikke tripletter (UAA, UAG eller UGA) et» stopp » – signal, som utløser enzymene for å avslutte transkripsjonen og frigjøre mRNA-transkripsjonen.transkripsjonsprosessen reguleres av en klasse proteiner som kalles transkripsjonsfaktorer, som binder seg til gensekvensen og enten fremmer eller hemmer transkripsjonen. (flytt Figur 3.35 her).

før mrna-molekylet forlater kjernen og fortsetter til proteinsyntese, blir det modifisert på en rekke måter. Av denne grunn kalles det ofte en pre-mRNA på dette stadiet. FOR EKSEMPEL INNEHOLDER DNA, og dermed komplementær mRNA, lange regioner kalt ikke-kodende regioner som ikke koder for aminosyrer. Deres funksjon er fortsatt et mysterium, men prosessen kalt spleising fjerner disse ikke-kodende områdene fra pre-mRNA-transkripsjonen (Figur 3.4.3). Et spliceosom—en struktur bestående av forskjellige proteiner og andre molekyler-festes til mRNA og «splices» eller kutter ut de ikke-kodende områdene. Det fjernede segmentet av transkripsjonen kalles en intron. De resterende eksonene limes sammen. En exon er et SEGMENT AV RNA som gjenstår etter spleising. Interessant, noen introner som fjernes fra mRNA, er ikke alltid ikke-kodende. Når forskjellige kodende regioner av mRNA er spleiset ut, vil forskjellige variasjoner av proteinet til slutt resultere, med forskjeller i struktur og funksjon. Denne prosessen resulterer i et mye større utvalg av mulige proteiner og proteinfunksjoner. Når mrna-transkripsjonen er klar, reiser den ut av kjernen og inn i cytoplasma.

Eksternt Nettsted

denne videoen vil vise deg de viktige enzymer og biomolekyler som er involvert i transkripsjonsprosessen, prosessen med å lage et mRNA-molekyl FRA DNA.

i dette diagrammet vises et pre-mRNA-transkripsjon øverst i et flytskjema. Dette pre-mRNA-transkriptet inneholder introner og eksoner. I neste trinn er intronen i en struktur kalt spliceosomet. I det siste trinnet vises intronen separert fra det spleise RNA.
Figur 3.4.3-Spleising DNA: I kjernen kutter en struktur kalt et spliceosom ut introner (ikke-kodende regioner) innenfor et pre-mRNA-transkripsjon og kobler eksonene igjen.

Fra RNA Til Protein: Oversettelse

som å oversette en bok fra ett språk til et annet, må kodonene på en streng av mRNA oversettes til aminosyrealfabetet av proteiner. Oversettelse er prosessen med å syntetisere en kjede av aminosyrer kalt et polypeptid. Oversettelse krever to store hjelpemidler: først en» oversetter», molekylet som skal utføre oversettelsen, og for det andre et substrat som mRNA-strengen oversettes til et nytt protein, som oversetterens «skrivebord».»Begge disse kravene er oppfylt av andre TYPER RNA . Underlaget som oversettelsen finner sted på, er ribosomet.

Husk at mange av cellens ribosomer er funnet assosiert med den grove ER, og utfør syntesen av proteiner bestemt For Golgi-apparatet. Ribosomal RNA (rrna) er en TYPE RNA som sammen med proteiner komponerer strukturen av ribosomet. Ribosomer finnes i cytoplasma som to forskjellige komponenter, en liten og en stor underenhet. Når et mRNA-molekyl er klar til å bli oversatt, kommer de to underenhetene sammen og festes til mRNA. Ribosomet gir et substrat for oversettelse, og samler og justerer mRNA-molekylet med molekylære «oversettere» som må dechiffrere koden.

det andre store kravet til proteinsyntese er oversettermolekylene som fysisk «leser» mRNA-kodonene. Transfer RNA (tRNA) er en TYPE RNA som ferger de passende tilsvarende aminosyrene til ribosomet, og fester hver ny aminosyre til den siste, og bygger polypeptidkjeden en etter en. Dermed overfører tRNA spesifikke aminosyrer fra cytoplasma til et voksende polypeptid. TRNA-molekylene må kunne gjenkjenne kodonene på mRNA og matche dem med riktig aminosyre. TRNA er endret for denne funksjonen. På den ene enden av strukturen er et bindingssted for en bestemt aminosyre. På den andre enden er en basesekvens som samsvarer med kodonet som spesifiserer sin spesielle aminosyre. Denne sekvensen av tre baser på trna-molekylet kalles et anticodon. For eksempel inneholder en tRNA ansvarlig for shuttling aminosyren glycin et bindingssted for glycin i den ene enden. På den andre enden inneholder den en anticodon som utfyller glycine codon (GGA er et kodon for glysin, og så tRNAs anticodon ville lese CCU). Utstyrt med sin spesielle last og matchende anticodon, kan et trna-molekyl lese sitt anerkjente mRNA-kodon og bringe den tilsvarende aminosyren til den voksende kjeden (Figur 3.4.4).

den øverste delen av denne figuren viser en stor ribosomal underenhet som kommer i kontakt med mRNA som allerede har den lille ribosomale underenheten festet. En tRNA og en anticodon er i nærheten. I det andre panelet binder tRNA også til samme sted som de ribosomale underenhetene. I bunnpanelet vises en polypeptidkjede som kommer fra komplekset.
Figur 3.4.4-Oversettelse FRA RNA Til Protein: under oversettelse blir mRNA-transkripsjonen «lest» av et funksjonelt kompleks bestående av ribosomet og tRNA-molekylene. trnaer bringer de riktige aminosyrene i rekkefølge til den voksende polypeptidkjeden ved å matche deres anti-kodoner med kodoner på mRNA-strengen.

i likhet med PROSESSENE FOR DNA-replikasjon og transkripsjon består oversettelsen av tre hovedfaser: initiering, forlengelse og avslutning. Initiering skjer med bindingen av et ribosom til et mRNA-transkripsjon. Forlengelsesstadiet innebærer anerkjennelse av et trna-antikodon med det neste mRNA-kodonet i sekvensen. Når antikodon – og kodonsekvensene er bundet (husk, de er komplementære basepar), presenterer tRNA sin aminosyrelast og den voksende polypeptidstrengen er festet til denne neste aminosyren. Dette vedlegget foregår ved hjelp av ulike enzymer og krever energi. TRNA-molekylet frigjør deretter mRNA-strengen, mrna-strengen skifter en kodon over i ribosomet, og den neste passende tRNA kommer med sin matchende anticodon. Denne prosessen fortsetter til det endelige kodonet på mRNA er nådd, noe som gir en «stopp» – melding som signalerer avslutning av oversettelse og utløser utgivelsen av det komplette, nylig syntetiserte proteinet. Således transkriberes et gen i DNA-molekylet til mRNA, som deretter oversettes til et proteinprodukt (Figur 3.4.5).

Eksternt Nettsted

denne videoen viser deg viktige enzymer og biomolekyler som er involvert i oversettelsesprosessen, som bruker mRNA til å kode for et protein.

denne figuren viser en skjematisk av en celle hvor transkripsjon FRA DNA til mRNA foregår inne i kjernen og oversettelse fra mRNA til protein finner sted i cytoplasma.
Figur 3.4.5-FRA DNA Til Protein: Transkripsjon Gjennom Oversettelse: Transkripsjon i cellekjernen produserer et mRNA-molekyl, som modifiseres og deretter sendes inn i cytoplasma for oversettelse. Transkripsjonen dekodes til et protein ved hjelp av et ribosom og tRNA-molekyler.

vanligvis vil en mRNA-transkripsjon bli oversatt samtidig av flere tilstøtende ribosomer. Dette øker effektiviteten av proteinsyntese. Et enkelt ribosom kan oversette et mRNA-molekyl på omtrent ett minutt; så flere ribosomer ombord på et enkelt transkripsjon kan produsere flere ganger antall samme protein i samme minutt. Et polyribosom er en streng av ribosomer som oversetter en enkelt mRNA-streng.

Eksternt Nettsted

QR-Kode som representerer EN URL

Se denne videoen for å lære om ribosomer. Ribosomet binder seg til mrna-molekylet for å starte oversettelsen av koden til et protein. Hva skjer med de små og store ribosomale underenhetene på slutten av oversettelsen?

Kapittel Gjennomgang

DNA lagrer informasjonen som er nødvendig for å instruere cellen til å utføre alle sine funksjoner. Celler bruker den genetiske koden som er lagret I DNA for å bygge proteiner, som til slutt bestemmer strukturen og funksjonen til cellen. Denne genetiske koden ligger i den spesielle sekvensen av nukleotider som utgjør hvert gen langs DNA-molekylet. For å «lese» denne koden må cellen utføre to sekvensielle trinn. I det første trinnet, transkripsjon, BLIR DNA-koden omgjort til EN RNA-kode. Et molekyl av messenger RNA som er komplementært til et bestemt gen syntetiseres i en prosess som LIGNER PÅ DNA-replikasjon. Molekylet av mRNA gir koden for å syntetisere et protein. I prosessen med oversettelse festes mRNA til et ribosom. Deretter transporterer trna-molekyler de riktige aminosyrene til ribosomet, en etter en, kodet av sekvensielle tripletkodoner på mRNA, til proteinet er fullt syntetisert. Når det er ferdig, løsner mRNA fra ribosomet, og proteinet frigjøres. Vanligvis festes flere ribosomer til et enkelt mRNA-molekyl samtidig, slik at flere proteiner kan fremstilles fra mRNA samtidig.

Gjennomgå Spørsmål

Kritisk Tenkning Spørsmål

forklar kort likhetene mellom transkripsjon og DNA-replikasjon.

Transkripsjon og DNA-replikasjon involverer begge syntese av nukleinsyrer. Disse prosessene har mange fellestrekk-spesielt, lignende prosesser for initiering, forlengelse, og avslutning. I begge tilfeller MÅ DNA-molekylet være untwisted og separert, og kodingen (dvs. sense) strengen vil bli brukt som en mal. Polymeraser tjener også til å tilsette nukleotider til den voksende DNA – eller mRNA-strengen. Begge prosessene signaliseres å avslutte når de er fullført.

Kontrast transkripsjon og oversettelse. Nevn minst tre forskjeller mellom de to prosessene.Transkripsjon er egentlig en «kopi» prosess og oversettelse er virkelig en «tolkning» prosess, fordi transkripsjon innebærer å kopiere DNA-meldingen til en veldig lik RNA-melding mens oversettelse innebærer å konvertere RNA-meldingen til den svært forskjellige aminosyremeldingen. De to prosessene varierer også i deres plassering: transkripsjon skjer i kjernen og oversettelse i cytoplasma. Mekanismene som de to prosessene utføres på, er også helt forskjellige: transkripsjon benytter polymerase enzymer for å bygge mRNA mens oversettelse benytter forskjellige typer RNA for å bygge protein.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *