Wat is het verband tussen nucleïnezuur en eiwitsynthese?
Nucleïnezuur- en eiwitsynthese zijn verbonden via een reeks stappen die plaatsvinden in biologische cellen. De genetische informatie van een levend organisme, dat wordt gecodeerd in zijn deoxyribonucleïnezuur (DNA), wordt uitgedrukt door de synthese van eiwitten. De interacties van nucleïnezuur en eiwitsynthese kunnen worden onderverdeeld in twee processen: transcriptie, waarbij de informatie in DNA wordt getranscribeerd op een ribonucleïnezuur (RNA) -sjabloon, en vertaling, waarbij de RNA-sjabloon wordt gebruikt om een eiwit te vormen.
Een DNA-molecuul bestaat uit twee lange ketens van subeenheden, nucleotiden genaamd, die aan elkaar zijn gebonden om de karakteristieke dubbele helixvorm te vormen. Elk nucleotide omvat een moleculaire component die bekend staat als een nucleobase, waarvan er vier typen zijn: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T). In RNA wordt thymine vervangen door uracil (U). De genetische informatie van het organisme wordt opgeslagen in zich herhalende patronen van deze vier basen. Elke nucleobase vormt een basenpaar met een complementaire nucleobase op de tegenoverliggende streng - adenine bindt met thymine of uracil en guanine bindt met cytosine.
Tijdens transcriptie, de eerste stap in het verbinden van nucleïnezuur en eiwitsynthese, splitsen enzymen het DNA in zijn twee samenstellende strengen. Een molecuul messenger-RNA (mRNA) wordt vervolgens samengesteld uit de blootgestelde DNA-sjabloon. MRNA wordt gevormd door enzymen die complementaire nucleobasen aan die in het DNA binden, waardoor een kopie van de informatie in een keten van nucleotiden ontstaat. Deze keten wordt vervolgens vrijgemaakt uit het DNA en vormt een enkelstrengs mRNA-molecuul.
Transcriptie vindt plaats in de kern van de cel, maar de volgende stap, translatie, vindt plaats in het cytoplasma - specifiek op de plaats van organellen die bekend staan als ribosomen. MRNA beweegt naar het ribosoom en wordt gedecodeerd in sets van drie-nucleotide codons. Elk codon in mRNA komt overeen met een complementair anticodon gedragen door een transfer RNA (tRNA) -molecuul. Het mRNA-codon met basen GAU komt bijvoorbeeld overeen met het tRNA-anticodon CUA.
Elk tRNA-molecuul bestaat uit het nucleotide-triplet dat aan een specifiek aminozuur is bevestigd. Terwijl tRNA's binden aan de mRNA-streng, binden de aminozuren die ze dragen aan elkaar, waardoor een polypeptideketen wordt gevormd. Uiteindelijk wordt de translatie beëindigd en wordt de polypeptideketen voltooid, waarbij een eiwit wordt gevormd.
Transcriptie en translatie verbinden nucleïnezuur en eiwitsynthese op meerdere manieren. De informatie in mRNA regelt de volgorde van aminozuren in de polypeptideketen en bepaalt dus het eiwit dat wordt gevormd. MRNA is opgebouwd uit de oorspronkelijke DNA-sequentie. TRNA, een ander nucleïnezuur, speelt ook een belangrijke rol bij het construeren van de polypeptideketen. Op deze manieren zijn nucleïnezuur- en eiwitsynthese biologische concepten die nauw met elkaar verbonden zijn.