Fact Sheet: DNA-RNA-Protein

podsumowanie/kluczowe punkty

  • DNA jest materiałem genetycznym wszystkich organizmów komórkowych.
  • RNA funkcjonuje jako nośnik informacji lub „posłaniec”.
  • RNA ma wiele ról.
  • Rybosomalny RNA (rRNA) bierze udział w syntezie białek.

wprowadzenie

w swoim jądrze wszystkie organizmy na planecie mają bardzo podobne mechanizmy, dzięki którym przetwarzają swoją informację genetyczną i wykorzystują ją do tworzenia bloków budulcowych komórki. Organizmy przechowują informacje jako DNA, uwalniają lub przenoszą informacje jako RNA i przekształcają informacje w białka, które pełnią większość funkcji komórek (na przykład niektóre białka mają również dostęp do biblioteki DNA i ją obsługują). Ten „centralny dogmat” biologii molekularnej jest niezwykle uproszczonym modelem, ale przydatnym do śledzenia przepływu informacji w systemach biologicznych. Wśród podstawowych funkcji:

1. DNA jest materiałem genetycznym wszystkich organizmów komórkowych.

cytozyna
cytozyna, nukleotyd

kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) jest substancją materialną dziedziczenia. Wszystkie organizmy komórkowe używają DNA do kodowania i przechowywania informacji genetycznej. DNA jest związkiem chemicznym, który przypomina długi łańcuch, z ogniwami w łańcuchu składa się z pojedynczych jednostek chemicznych zwanych nukleotydami. Same nukleotydy mają trzy składniki: cukier (deoksyryboza), fosforan i nukleobazę (często zwaną po prostu zasadą).

Zasady występują w czterech formach chemicznych znanych jako adenina, cytozyna, guanina i tymina, które często są po prostu skracane jako A, C, G I T. kolejność lub „Sekwencja” zasad koduje informacje w DNA.

podwójna helisa DNA
podwójna helisa DNA

wszystkie żywe organizmy przechowują DNA w bezpiecznej, stabilnej, dupleksowej formie: słynnej „podwójnej helisy”, w której dwa łańcuchy (znane również jako nici) owijania DNA wokół siebie. Dwie nici DNA są ułożone z podstawami z jednej w kolejce z podstawami z drugiej. Składniki cukru i fosforanów biegną na zewnątrz jak zakrzywione szyny, a dopasowane podstawy tworzą drabinowe szyny w centrum. (Uwaga-niektóre wirusy posiadają swój materiał genetyczny w postaci pojedynczej nici DNA).

parowanie zasad nukleotydowych
parowanie zasad nukleotydowych

kształt i ładunek zasad powoduje, że a słabo wiąże się z T, A C Słabo wiąże się z G. Zasady z jednej nici helisy DNA są w istocie lustrzanym odbiciem zasad w drugiej nici-gdy jest a w jednej nici, jest T w drugiej; gdy jest C w jednej nici, jest G w drugiej. Te zasady „parowania bazowego” są kluczem do zrozumienia, w jaki sposób DNA przenosi informacje i jest kopiowane do nowej nici DNA (komórka musi skopiować swoje DNA, zanim podzieli się na dwie komórki). Kiedy organizmy kopiują swoje genomy, enzymy oddzielają dwie nici podwójnej helisy, rozrywając sparowane Zasady. Inne enzymy uruchamiają nowe nici DNA, wykorzystując podstawowe zasady parowania, aby stworzyć nowe lustrzane odbicie każdej z oryginalnych nici. Błędy w tym procesie mogą prowadzić do mutacji (zmian w sekwencji genomowej między pokoleniami). Wiele organizmów posiada mechanizmy sprawdzania błędów, które skanują nowo replikowane DNA w poszukiwaniu błędów i korygują je, co znacznie ogranicza liczbę mutacji, które powstają w wyniku błędów replikacyjnych.

2. RNA „przenosi” informacje
DNA przechowuje informacje, ale generalnie nie stosuje aktywnie tych informacji. DNA nie tworzy rzeczy. Aby wyodrębnić informacje i dostarczyć je do lokalizacji maszynerii komórkowej, która może wykonywać jej instrukcje (Zwykle plany białka, jak zobaczymy poniżej), kod DNA jest „transkrybowany” w odpowiednią sekwencję w cząsteczce „nośnika” zwanej kwasem rybonukleinowym lub RNA. Części DNA, które są transkrybowane do RNA, nazywane są „genami”.

transkrypcja
DNA jest transkrybowane do RNA

RNA jest bardzo podobny do DNA. Przypomina długi łańcuch, którego ogniwa składają się z pojedynczych nukleotydów. Nukleotydy w RNA, podobnie jak w DNA, składają się z trzech składników – cukru, fosforanu i zasady. Cukier w RNA jest rybozą zamiast bardziej stabilnej deksoyribozy w DNA, co pomaga uczynić RNA bardziej elastycznym i mniej trwałym.

podobnie jak w DNA, w RNA Zasady występują w czterech formach chemicznych, a Informacja w RNA jest kodowana w sekwencji, w której zasady te są ułożone. Podobnie jak w DNA, w RNA znajduje się adenina (a), cytozyna (C) i guanina (G). Jednak w RNA uracyl (w skrócie U) zastępuje tyminę (T) (przełącznik pozwala RNA na pewne specjalne właściwości, do których nie wejdziemy, kosztem uczynienia go mniej stabilnym niż DNA). Komórki wytwarzają wiadomości RNA w procesie podobnym do replikacji DNA. Nici DNA są rozdzielane w miejscu transkrypcji genu, a enzymy tworzą posłaniec RNA z sekwencji zasad DNA przy użyciu zasad parowania zasad.

3. Cząsteczki RNA wytworzone w komórce są wykorzystywane na wiele sposobów.

dla naszych celów istnieją trzy kluczowe typy RNA: messenger RNA, rybosomal RNA i transfer RNA. Messenger RNA (mRNA) zawiera instrukcje tworzenia białek. Podobnie jak DNA, białka są polimerami: długimi łańcuchami złożonymi z prefabrykowanych jednostek molekularnych, które w przypadku białek są aminokwasami. Wielkocząsteczkowa maszyna * zwana rybosomem tłumaczy kod mRNA i montuje białka. Rybosomy odczytują wiadomość w mRNA w trzyliterowych „słowach” zwanych kodonami, które przekładają się na konkretne aminokwasy lub instrukcję zaprzestania wytwarzania białka. Każdy możliwy układ trzech liter A, C, U, G (np., AAA, AAU, GGC, etc) jest specyficzną instrukcją, a zgodność tych instrukcji i aminokwasów jest znana jako ” kod genetyczny.”Chociaż istnieją wyjątki lub różnice w kodzie, standardowy kod genetyczny jest prawdziwy w większości organizmów .

kodony
kodony mRNA

rybosomy występują we wszystkich organizmach komórkowych i są niesamowicie podobne pod względem struktury i funkcji w całym życiu. W rzeczywistości ekstremalne podobieństwo rybosomów w całym życiu jest jednym z dowodów na to, że całe życie na planecie pochodzi od wspólnego przodka.

* biolodzy często odnoszą się do białek, zwłaszcza dużych kompleksów białek, które poruszają się, obracają, dźwigają lub ogólnie wykorzystują energię do wykonywania pracy, jako „maszyny”. Biolodzy nie chcą sugerować, że takie cząsteczki są zaprojektowane. „Maszyna” jest użyteczną metaforą dla takich funkcji, a także prostszą i bardziej oświetlającą niż „kompleks dużych cząsteczek, który przekłada chemicznie zmagazynowaną energię na ruchome części”.

4. Rybosomy wytwarzają białka za pomocą rybosomalnego RNA (rRNA).
rybosom odczytuje instrukcje znajdujące się w cząsteczkach Posłańca RNA w komórce i buduje białka z tych mRNA poprzez chemiczne łączenie ze sobą aminokwasów (są to budulce białek) w kolejności określonej przez mRNA. Posłańcze cząsteczki RNA są dłuższe niż instrukcje kodowanej sekwencji białka i zawierają instrukcje dla rybosomu, aby „rozpocząć” i „zatrzymać” budowę białka. W każdym konkretnym organizmie mogą istnieć setki, tysiące, dziesiątki tysięcy odrębnych mRNA, które prowadzą do odrębnych białek. Różnorodność formy i funkcji w organizmach zależy w dużej mierze od typów białek wytwarzanych, a także od tego, gdzie i kiedy białka te są wytwarzane.

rybosom, który przekształca mRNA w białka, jest duży i złożony. Zawiera ponad pięćdziesiąt białek (dokładna liczba różni się w zależności od gatunku) w dwóch głównych podjednostkach (znanych ogólnie jako duża i mała podjednostka). Oprócz białek, każda podjednostka zawiera specjalne cząsteczki RNA, znane jako rybosomalne RNA (rRNA), ponieważ działają one w rybosomie. Nie zawierają instrukcji wytwarzania określonego białka (tzn. nie są one przekaźnikami RNA), lecz stanowią integralną część maszynerii rybosomów, która jest używana do wytwarzania białek z mRNA. Więcej informacji na temat rybosomalnego RNA można znaleźć tutaj. Aby uzyskać informacje o tym, jak używamy sekwencji rybosomalnego RNA w badaniach ewolucyjnych i próbkowaniu środowiskowym, przejdź tutaj.

Transfer RNA (tRNA)
Transfer RNA (tRNA)

rybosomy nie odczytują bezpośrednio instrukcji zawartych w mRNA – potrzebują pomocy jeszcze innego typu RNA w komórkach. Przenieść RNA (tRNA) para aminokwasów do ich kodów RNA. Każdy kodon ma być przekształcony w określony aminokwas w białku lub konkretną instrukcję do rybosomu (np. start, stop, pauza itp.). Na jednym końcu transferowy RNA przedstawia kodon trój zasadowy. Z drugiej strony chwyta odpowiedni aminokwas. Przeniesienie RNA” odczytuje”, lub” tłumaczy”, Posłańca RNA poprzez parowanie Zasady, chemiczne przyciąganie a do T I C do G, tak jak Sekwencja RNA jest” transkrybowana ” z DNA przez parowanie Zasady. Rybosom działa jak gigantyczny zacisk, utrzymując wszystkich graczy w pozycji i ułatwiając zarówno parowanie zasad między Posłańcem i RNA transferowym, jak i wiązanie chemiczne między aminokwasami. Wytwarzanie białek przez czytanie instrukcji w mRNA jest ogólnie znane jako ” translacja.”

tłumaczenie
mRNA jest tłumaczone na białko

ten dokument został wyprodukowany przez firmę microBEnet. Został napisany przez Jonathana Eisena i zredagowany przez Davida Coil ’ a i Elizabeth Lester z feedbackiem od Hala Levina.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.