Zijn eiwitten gesynthetiseerd uit DNA? 7+ feiten die u moet weten

In dit artikel komen we meer te weten over 8 belangrijke feiten met betrekking tot 'zijn eiwitten gesynthetiseerd uit DNA', samen met het centrale dogma van de moleculaire biologie.

De productie van eiwitten staat bekend als eiwitsynthese. Wanneer toegepast op biologische systemen, komt het voor in de cel. Het vindt plaats in het prokaryotische cytoplasma. Net als bij eukaryoten wordt het coderende deel van het DNA eerst vertaald naar een transcript (mRNA) in de kern. Ribosomen transformeren het transcript in een eiwitcomplex met een vooraf bepaalde aminozuursequentie nadat het de kern heeft verlaten.

Het proces waarbij cellen eiwitten maken met behulp van DNA, RNA en verschillende enzymen, staat bekend als eiwitsynthese. Het omvat vaak eiwitvouwing, modificaties en proteolyse, evenals transcriptie-, translatie- en post-translationele processen.

Laten we wat bespreken feiten en probeer te begrijpen zijn eiwitten? Gesynthetiseerd uit DNA?

  • Hoe wordt eiwit gesynthetiseerd uit DNA?
  • Wanneer wordt eiwit gesynthetiseerd uit DNA?
  • Waar wordt eiwit gesynthetiseerd uit DNA?
  • Kan eiwit worden gesynthetiseerd zonder DNA?
  • Leidt DNA de eiwitsynthese?
  • Hoe stuurt DNA de eiwitsynthese aan?
  • Wordt eiwit gesynthetiseerd uit RNA?
  • Worden eiwitten gesynthetiseerd uit mRNA?

Prokaryotische versus eukaryote eiwitsynthese

  • Een cruciale klasse van biomoleculen die alle levende wezens nodig hebben om te overleven, zijn eiwitten. Prokaryoten en eukaryoten produceren beide eiwitten voor een aantal activiteiten en functies. Terwijl sommige eiwitten dienen als katalysatoren voor biologische reacties, worden bepaalde eiwitten gebruikt voor structurele functies.
  • De eiwitsynthese in prokaryoten en eukaryoten verschilt aanzienlijk. Prokaryoten bijvoorbeeld cytoplasma is waar eiwit productie plaatsvindt. De beginfase (transcriptie) vindt plaats in de kern in eukaryoten. Na vorming bereikt het transcript (mRNA) het cytoplasma, waar de ribosomen zich bevinden.
  • Hier wordt een aminozuurketen geproduceerd uit het mRNA. Het onderscheid tussen bacteriële en eukaryote eiwitsynthese wordt hieronder weergegeven.

Belangrijkste verschillen

Prokaryote eiwitsyntheseEukaryotische eiwitsynthese
De vertaling begint zelfs voordat de mRNA-transcriptie is voltooidEukaryote eiwitsynthese omvat transcriptie, gevolgd door translatie
Bacteriële mRNA-productie omvat niet het inbrengen van een kap en een poly A-staart, met uitzondering van archaebacteriënHet inbrengen van een poly A-staart en een 5'-dop aan het 3'-uiteinde van het mRNA-transcript.
Bij het AUG-codon begint de translatie; PIF-1, PIF-2 en PIF-3 zijn de initiërende factoren.De 5'-cap, die bij het eerste AUG-codon het mRNA verbindt met de ribosomale eenheid, activeert de start van de translatie;
PIF-1, PIF-2 en PIF-3 zijn de initiërende factoren.eIF1-6, eIF4B, eIF4C, eIF4D en eIF4F zijn de initiërende factoren.
Verschillen tussen prokaryotische v/s eukaryote eiwitsynthese

Hoe wordt eiwit gesynthetiseerd uit DNA?

Dit verbazingwekkende kunstwerk illustreert de synthese van eiwitten, een procedure die plaatsvindt in de cellen van alle levende wezens. Transcriptie en vertaling zijn de twee processen die deel uitmaken van het proces dat bekend staat als eiwitsynthese.

De kernen van eukaryote cellen zijn waar transcriptie vindt plaats. Tijdens transcriptie wordt een boodschapper-RNA-molecuul gemaakt met behulp van DNA als sjabloon (mRNA). Het vertaalproces begint bij een ribosoom in de cytoplasma nadat het mRNA-molecuul de kern verlaat. Tijdens translatie wordt toegang verkregen tot de genetische code die aanwezig is in mRNA en wordt deze gebruikt om een ​​eiwit te produceren. Het fundamentele principe van de moleculaire biologie, DNA→  RNA →  Eiwit, somt deze 2 processen op.

Transcriptie

Het eerste element van het fundamentele principe van de moleculaire biologie is transcriptie: DNA → RNA. Het overbrengen van genetische informatie van DNA naar mRNA heet dat. Tijdens de transcriptie wordt een mRNA-streng gemaakt om een ​​DNA-streng aan te vullen.

Transcriptiestappen

De drie fasen van transcriptie zijn initiatie, verlenging en beëindiging. Het volgende diagram toont de stappen.

  1. Initiatie is de eerste stap in transcriptie. Het vindt plaats wanneer de promotor, een gebied van een gen, een interactie aangaat met het RNA-polymerase-enzym. Om de enzym om te "lezen" de basen in een van de DNA-strengen, dit signaleert het DNA om te ontspannen. Het enzym is klaar om een ​​complementaire mRNA-streng met basensequentie te assembleren.
  2. Het toevoegen van nucleotidesequenties aan de mRNA-streng wordt elongatie genoemd.
  3. Transcriptie stopt na beëindiging. Wanneer de mRNA-streng is voltooid, scheidt deze zich van het DNA.

 

mRNA verwerken

Bij eukaryoten is het nieuw getranscribeerde mRNA nog niet klaar voor translatie. Pre-mRNA op dit niveau vereist extra verwerking voordat het evolueert naar volwassen mRNA en de kern verlaten. De verwerking kan polyadenylatie, bewerking en splitsing omvatten. Door deze mechanismen wordt het mRNA op verschillende manieren veranderd. Door deze veranderingen kan één gen nu meerdere eiwitten produceren.

  • Zoals te zien is in het onderstaande diagram, elimineert splicing introns uit mRNA. Het genoom bevat regio's die introns worden genoemd en die geen eiwitcodering hebben. Exons zijn de enige delen van het resterende mRNA die echt coderen voor het eiwit. Het diagram toont de ribonucleoproteïnen, kleine eiwitten die het RNA in de kern vormen en essentieel zijn voor het splitsingsproces.
  • Sommige nucleotiden in mRNA worden tijdens het bewerken gewijzigd. Zo heeft het bewerken geleid tot de ontwikkeling van twee verschillende varianten van het menselijke eiwit (APOB), dat helpt bij het transport van lipiden in het bloed. Vanwege het vroege stopsignaal, dat bewerking toevoegt aan mRNA, is de ene variant kleiner dan de andere.
  • Het mRNA krijgt een "staart" door polyadenylatie. In de staart zit een rij As (adeninebasen). Het laat zien dat het mRNA klaar is. Bovendien beschermt het mRNA tegen enzymen die het zouden afbreken en helpt het de overdracht van mRNA uit de kern.

Vertaling

De tweede component van het fundamentele principe van de moleculaire biologie is vertaling: RNA → Eiwit. Het is een procedure waarbij de genetische informatie van mRNA wordt gereciteerd om een ​​eiwit te produceren. Onderstaande figuur laat zien hoe vertalen werkt. mRNA gaat verder naar een ribosoom, dat is samengesteld uit eiwitten en rRNA, na het verlaten van de kern. Het ribosoom interpreteert de reeks codons in het mRNA nadat het de aminozuren van tRNA-moleculen in de juiste volgorde heeft ontvangen.

  • Je moet meer leren over de structurele samenstelling van tRNA om de functie ervan te begrijpen. Het aminozuur dat elk tRNA-molecuul draagt, wordt weergegeven door een anticodon.
  • Een anticodon is een aanvullend aminozuurcodon. Omdat het aminozuur lysine bijvoorbeeld het codon AAG heeft, is het anticodon UUC.
  • Als gevolg hiervan zou een tRNA-molecuul door het anticodon UUC lysine transporteren. Een UUC-anticodon van tRNA bindt tijdelijk aan elke locatie waar het codon AAG in het mRNA volgt. Het aminozuur in tRNA wordt verbeurd als het wordt gekoppeld aan mRNA.
  • Een polypeptideketen wordt gecreëerd als aminozuren één voor één naar het ribosoom worden gebracht met behulp van rRNA. Totdat een stopcodon is bereikt, blijft de keten van aminozuren zich ontwikkelen.
Zijn eiwitten gesynthetiseerd uit DNA?
Eiwitbiosynthese; centraal dogma van de moleculaire biologie oppompen van Wikipedia

Wat gebeurt er na vertaling?

Vertaling is vaak slechts de eerste fase van de levenscyclus van een eiwit. Soms moet een eiwit matige tot significante post-translationele modificatie ondergaan.

Bijvoorbeeld

  • Niet alle polypeptideketens kunnen worden beschouwd als "voltooide" eiwitten zonder toevoeging van extra componenten. Andere polypeptiden vereisen de verwijdering van bepaalde regio's door middel van een procedure die bekend staat als proteolyse.
  • Vaak omvat dit het verwijderen van het initiële aminozuur van de keten (meestal methionine, door middel van het specifieke aminozuur dat wordt aangeduid door het startcodon).

Wanneer wordt eiwit gesynthetiseerd uit DNA?

Tijdens transcriptie wordt een boodschapper-RNA-molecuul gemaakt met behulp van DNA als sjabloon (mRNA). Het vertaalproces begint bij een ribosoom in de cytoplasma nadat het mRNA-molecuul de kern verlaat. Tijdens translatie wordt toegang verkregen tot de genetische code die aanwezig is in mRNA en wordt deze gebruikt om een ​​eiwit te produceren.

Zijn eiwitten gesynthetiseerd uit DNA?
Er wordt getoond dat RNA-polymerase de matrijsstreng van DNA omzet in het pre-mRNA-molecuul van Wikipedia

Waar wordt eiwit gesynthetiseerd uit DNA?

Terwijl de meeste eiwitsynthese vindt plaats in het cytoplasma van de cel, wordt het grootste deel van zijn DNA in de kern gevonden (een klein percentage in de mitochondriën). Genetische informatie wordt via een bericht vanuit de kern naar het cytoplasma overgebracht omdat DNA-moleculen te groot zijn om door het kernmembraan te passen.

Bijvoorbeeld: Messenger RNA (mRNA; ribonucleïnezuur) moleculen, dit zijn kleine enkelstrengs nucleïnezuren die deze boodschap overbrengen via de coderende gebieden van specifieke genen. Omdat de DNA-sequentie van een bepaald gen daadwerkelijk wordt vertaald in een overeenkomstig RNA, vindt het proces van informatieoverdracht van DNA naar mRNA plaats in de kern en staat bekend als transcriptie.

Kan eiwit worden gesynthetiseerd zonder DNA?

Resultaten van een recente studie onthulden dat messenger RNA (mRNA), waarvan bekend is dat het de informatie bevat voor de assemblage van de aminozuren, niet nodig is voor de assemblage van aminozuren die worden beschouwd als de bouwstenen van eiwitten.

Bijv.: Het is al lang geaccepteerde informatie in de moleculaire biologie dat het DNA fungeert als de blauwdruk die de instructies doorgeeft voor het produceren van eiwitten in het lichaam. Nieuwe onderzoeksontdekkingen weerleggen dit conventionele denken echter door aan te tonen dat sommige eiwitten het vermogen hebben om andere eiwitten te produceren.

Doet DNA directe eiwitsynthese?

Uw cellen en praktisch elk ander organisme bevatten DNA als de belangrijkste genetische component. Het wordt gebruikt in het meerstapsproces van eiwitsynthese, dat de gecodeerde boodschap van het DNA omzet in een bruikbaar eiwitmolecuul.

Hoe DNA stuurt de eiwitsynthese aan?

Vertaling wordt uitgevoerd door ribosomen die ofwel aanwezig zijn in de cytoplasma of verbonden met het endoplasmatisch reticulum. Daarom wordt de productie van een eiwit gecontroleerd door de gegevens in het DNA met behulp van boodschappers (mRNA) en vertalers (tRNA). DNA wordt in de kern omgezet in RNA. De boodschap wordt door het mRNA van de kern naar het cytoplasmatische ribosoom gedragen, waar het door het tRNA wordt vertaald in een eiwit.

Zijn eiwitten gesynthetiseerd uit DNA?
Het centrale dogma geeft de transcriptie weer van DNA-code naar RNA-code naar eiwitten in de tweede stap en omvat het maken van eiwitten uit Wikipedia

Betrokken stappen:

  • De meeste genen leveren de informatie die nodig is om de bruikbare moleculen te bouwen die bekend staan ​​als eiwitten. (Een paar genen produceren regulerende materialen die de cel helpen eiwitten te maken.) Het proces om van gen naar eiwit te gaan in elke cel is ingewikkeld en staat onder strikt toezicht.
  • Transcripties en vertaling zijn de twee belangrijkste stappen. Transcriptie en translatie werken samen om genexpressie te produceren.
  • De informatie in het DNA van een gen wordt overgebracht naar een gelijkaardig molecuul genaamd RNA (ribonucleïnezuur) in de celkern tijdens transcriptie.
  • RNA en DNA bestaan ​​beide uit een reeks nucleotide-bouweenheden, ondanks het feit dat hun chemische samenstelling enigszins van elkaar verschilt.
  • Omdat boodschapper-RNA (mRNA) informatie van de kern naar het cytoplasma verzendt, is het dit type RNA dat de instructies bevat die nodig zijn om een ​​eiwit te maken.
  • Het cytoplasma is waar translatie, de tweede stap bij het omzetten van een gen in een eiwit, plaatsvindt. Het ribosoom, een gespecialiseerd complex dat de nucleotidesequentie van het mRNA "leest", interageert met het boodschapper-RNA (mRNA).
  • Drie nucleotidesequenties vormen een codon, dat typisch codeert voor één aminozuur. (Aminozuren zijn de bouwstenen van eiwitten.) Eén aminozuur per keer, transfer-RNA (tRNA), een soort RNA, assembleert het eiwit.
  • Eiwitsynthese gaat door tot a "stop"-codon wordt aangetroffen door het ribosoom (een rangschikking van 3 nucleotiden die niet codeert voor een aminozuur).

De overdracht van informatie van DNA naar RNA naar eiwitten is een van de fundamentele ideeën in de moleculaire biologie. Vanwege het belang ervan wordt het meestal het "centrale dogma" genoemd.

Wordt eiwit gesynthetiseerd uit RNA?

De katalytische mechanismen van eiwitsynthese, waarbij aminozuren worden samengevoegd om eiwitmoleculen te vormen, worden bepaald door de rRNA-moleculen van het ribosoom. Om deze rol aan te duiden, wordt rRNA vaak een ribozym of katalytisch RNA genoemd.

Worden eiwitten gesynthetiseerd uit mRNA?

Tijdens transcriptie dient DNA als een sjabloon voor de constructie van een boodschapper-RNA-molecuul (mRNA). Het mRNA-molecuul reist naar a cytoplasmatisch ribosoom waar translatie plaatsvindt na het verlaten van de kern. De genetische code die in het mRNA wordt gevonden, wordt geanalyseerd en gebruikt om tijdens de translatie een eiwit te maken.

ex: De genetische coderingsregels transformeren de nucleotidesequentie van een gen in de aminozuursequentie van een eiwit via het medium van mRNA.

  • Eiwitsynthese is het proces waarbij cellen eiwitten produceren. De twee stappen zijn transcriptie en translatie.
  • Transcriptie is het proces waarbij genetische informatie in DNA wordt omgezet in mRNA in de kern. De initiatie, verlenging en beëindiging vormen de drie stappen. Nadat de instructies zijn afgebroken, stuurt het mRNA ze naar een ribosoom in het cytoplasma.
  • Translatie vindt plaats op het ribosoom, dat bestaat uit eiwitten en rRNA. De mRNA-instructies worden tijdens de translatie gelezen en het tRNA stuurt de juiste volgorde van aminozuren naar het ribosoom. Vervolgens draagt ​​rRNA bij aan de vorming van aminozuurverbindingen die resulteren in een polypeptideketen.
  • Een polypeptideketen kan aanvullende bewerking ondergaan nadat deze is gesynthetiseerd om het voltooide eiwit te produceren.

Conclusie

In het bovenstaande artikel hebben we gestudeerd over transcriptie, translatie en de rol van DNA/RNA in eiwitsynthese. Stappen betrokken bij het proces van 'vertalen' - centraal dogma van de moleculaire biologie.

Lees ook: