Jaké je spojení mezi syntézou nukleových kyselin a proteinů?
Syntéza nukleové kyseliny a proteinu jsou spojeny řadou kroků, které se vyskytují v biologických buňkách. Genetická informace živého organismu, který je kódován ve své deoxyribonukleové kyselině (DNA), je vyjádřena syntézou proteinů. Interakce syntézy nukleových kyselin a proteinů lze rozdělit do dvou procesů: transkripce, ve které se informace v DNA přepisují na templát ribonukleové kyseliny (RNA) a translace, ve které se templát RNA použije k vytvoření proteinu.
Molekula DNA se skládá ze dvou dlouhých řetězců podjednotek zvaných nukleotidy, které jsou navzájem spojeny a vytvářejí charakteristický tvar dvojité šroubovice. Každý nukleotid obsahuje molekulární složku známou jako nukleobáza, jejíž čtyři typy jsou: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) a tymin (T). V RNA je thymin nahrazen uracilem (U). Genetická informace organismu je uložena v opakujících se vzorcích těchto čtyř bází. Každá nukleobáza tvoří pár bází s komplementární nukleobázou na opačném řetězci - adenin se váže s thyminem nebo uracilem a guanin se váže s cytosinem.
Během transkripce, prvního kroku spojování syntézy nukleových kyselin a proteinů, enzymy štěpily DNA na její dvě základní řetězce. Molekula messengerové RNA (mRNA) je pak sestavena z exponované DNA templátu. MRNA je tvořena enzymy, které připojují komplementární nukleobázy k enzymům v DNA a vytvářejí kopii informací v řetězci nukleotidů. Tento řetězec se potom uvolní z DNA a vytvoří jednovláknovou molekulu mRNA.
K transkripci dochází v jádru buňky, ale další krok, translace, nastává v cytoplazmě - konkrétně v místě organel známých jako ribozomy. MRNA se přesouvá do ribozomu a je dekódována v sadách tří-nukleotidových kodonů. Každý kodon v mRNA odpovídá komplementárnímu antikodonu nesenému molekulou transferové RNA (tRNA). Například kodon mRNA s bázemi GAU odpovídá tRNA antikodonu CUA.
Každá molekula tRNA sestává z nukleotidového tripletu připojeného ke specifické aminokyselině. Když se tRNA váží na vlákno mRNA, aminokyseliny, které nesou, se spojují dohromady a vytvářejí polypeptidový řetězec. Nakonec je translace ukončena a polypeptidový řetězec je dokončen, čímž se vytvoří protein.
Transkripce a translace spojují syntézu nukleových kyselin a proteinů několika způsoby. Informace v mRNA řídí sekvenci aminokyselin v polypeptidovém řetězci, a tak určují vytvářený protein. MRNA je konstruována z původní sekvence DNA. TRNA, další nukleová kyselina, také hraje důležitou roli při konstrukci polypeptidového řetězce. Tímto způsobem je syntéza nukleových kyselin a proteinů biologickými koncepty, které jsou složitě spojeny.