Jaki jest związek między syntezą kwasu nukleinowego a syntezą białek?
Synteza kwasu nukleinowego i białka jest łączona poprzez szereg etapów zachodzących w komórkach biologicznych. Informacja genetyczna żywego organizmu, która jest zakodowana w kwasie dezoksyrybonukleinowym (DNA), jest wyrażana poprzez syntezę białek. Oddziaływania syntezy kwasu nukleinowego i białka można podzielić na dwa procesy: transkrypcję, w której informacja w DNA jest transkrybowana na matrycę kwasu rybonukleinowego (RNA) oraz translację, w której matrycę RNA stosuje się do utworzenia białka.
Cząsteczka DNA składa się z dwóch długich łańcuchów podjednostek zwanych nukleotydami, które są połączone ze sobą, tworząc charakterystyczny kształt podwójnej helisy. Każdy nukleotyd zawiera składnik molekularny znany jako baza nukleinowa, z których istnieją cztery typy: adenina (A), guanina (G), cytozyna (C) i tymina (T). W RNA tyminę zastępuje się uracylem (U). Informacja genetyczna organizmu jest przechowywana w powtarzających się wzorcach tych czterech zasad. Każda baza nukleinowa tworzy parę zasad z komplementarną bazą nukleinową na przeciwległej nici - adenina wiąże się z tyminą lub uracylem, a guanina wiąże się z cytozyną.
Podczas transkrypcji, pierwszego etapu łączenia syntezy kwasu nukleinowego i białka, enzymy dzielą DNA na dwie składowe nici. Cząsteczka informacyjnego RNA (mRNA) jest następnie składana z odsłoniętej matrycy DNA. MRNA jest tworzony przez enzymy, które łączą komplementarne zasady nukleinowe z tymi w DNA, tworząc kopię informacji w łańcuchu nukleotydów. Ten łańcuch jest następnie uwalniany z DNA, tworząc jednoniciową cząsteczkę mRNA.
Transkrypcja zachodzi w jądrze komórki, ale następny etap, translacja, zachodzi w cytoplazmie - szczególnie w miejscu organelli zwanych rybosomami. MRNA przenosi się do rybosomu i jest dekodowany w zestawach kodonów trój nukleotydowych. Każdy kodon w mRNA odpowiada komplementarnemu antykodonowi przenoszonemu przez cząsteczkę transferowego RNA (tRNA). Na przykład kodon mRNA z zasadami GAU odpowiada tRNA antykodonowi CUA.
Każda cząsteczka tRNA składa się z trypletu nukleotydowego przyłączonego do określonego aminokwasu. Gdy tRNA wiążą się z nicią mRNA, aminokwasy, które niosą, łączą się ze sobą, tworząc łańcuch polipeptydowy. Ostatecznie translacja kończy się, a łańcuch polipeptydowy jest zakończony, tworząc białko.
Transkrypcja i translacja łączy syntezę kwasu nukleinowego i białka na wiele sposobów. Informacja w mRNA kontroluje sekwencję aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym, a tym samym określa powstające białko. MRNA jest skonstruowany z oryginalnej sekwencji DNA. TRNA, inny kwas nukleinowy, również odgrywa ważną rolę w konstruowaniu łańcucha polipeptydowego. W ten sposób synteza kwasów nukleinowych i białek jest pojęciami biologicznymi, które są ściśle powiązane.