Odczytywanie informacji genetycznej.










initAd();



































  Biochemia
  Biotechnologia
  Fizjologia
  Genetyka
  Medycyna
  Mikrobiologia
  Inne








   Biologii komórki
   Biologii molekularnej
   Medycyny molekularnej
   Histologii
   Botaniki
  
Leksykon medyczny
   Testy








   Botanika
   Budowa komórki
   Ewolucja
   Genetyka
   Medycyna
   Terminologia
   Zoologia








   A 
   B 
   C 
   D 
   E 
   F 
   G
   H 
   I 
   J 
   K 
   L 
   Ł 
   M
   N 
   O 
   P 
   R 
   S 
   Ś 
   T
   U 
   W 
   Z 
   Ż 
  Cała lista 








   Apoptoza
   PDB
   Biochemia
   Biotechnologia
   Czasopisma
   Książki
   Uczelnie
   Uniwersytety
   Zdjęcia

















 O nas
           Tu jesteś:  


Biologia.pl < Kurs biologii molekularnej


















Odczytywanie informacji genetycznej.






Zanim zajmiemy się kolejnymi organellami komórki, chciałbym napisać kilka słów
o odczytywaniu informacji genetycznej... obawiam się, że w przeciwnym
wypadku odcinki opowiadające np. o siateczce śródplazmatycznej byłyby co
najmniej tak trudne do zrozumienia, jak 'Szatańskie wersety' przetłumaczone
na język staro-cerkiewno-słowiański.

Gen to fragment cząsteczki DNA, zawierający informację wystarczającą do
wytworzenia jednego rodzaju białka (taka definicja jest prawdziwa w
przypadku większości genów, ale trzeba pamiętać, że niektóre geny nie
kodują białek, tylko cząsteczki RNA, np. tRNA). Tylko odczytywane geny
ulęgają ekspresji, czyli w jakiś sposób wpływają na życie komórki. Białka
kodowane przez geny mogą być enzymami, które kontrolują procesy życiowe
komórki; mogą pełnić funkcje strukturalne, np. tworzyć elementy
cytoszkieletu; mogą budować organella komórkowe... Natomiast nie
odczytywana informacja genetyczna jest niczym - gen, który nie ulega
ekspresji, jest tylko obojętną dla komórki cząsteczką chemiczna. Dopiero
odczytanie genu, czyli jego ekspresja, może zmienić życie komórki. (Więcej
informacji na ten temat możecie znaleźć w artykule
'Ekspresja białek'

Ekspresja genów kodujących białka składa się z dwóch głównych etapów.
Pierwszym jest TRANSKRYPCJA, czyli przepisanie odpowiedniego fragmentu DNA
na mRNA zgodnie z regułą komplementarności nukleotydów (adenina w DNA
pasuje do uracylu w RNA; tymina w DNA do adeniny w RNA; guanina w DNA do
cytozyny w RNA i cytozyna w DNA do guaniny w RNA; zobaczcie też ramkę
'Komplementarność nukleotydów' w artykule
'Płytki genowe i rak'
-
Drugi etap
ekspresji genu to TRANSLACJA - wytworzenie cząsteczki białka na podstawie
informacji przenoszonej przez cząsteczkę mRNA.

Jak wygląda transkrypcja?

Transkrypcja zachodzi w jądrze komórkowym (oczywiście tylko w tych
komórkach, które mają klasyczne jądro komórkowe, czyli w komórkach
eukariotycznych; w komórkach prokariotycznych transkrypcja przebiega w
obrębie nukleoidu). Odczytywanie genu zaczyna się od przyłączenia
specjalnych białek (czynników transkrypcyjnych) do pierwszej części genu,
zwanej promotorem. Czynniki transkrypcyjne pozwalają przyczepić do genu
główny enzym transkrypcji (polimerazę RNA) i rozpłatają kawałek podwójnej
helisy DNA, umożliwiając polimerazie RNA rozpoczęcie transkrypcji.
Polimeraza RNA przesuwa się wzdłuż jednego łańcucha podwójnej helisy,
wytwarzając cząsteczkę RNA, która jest komplementarna do tego łańcucha.
(Drugi łańcuch DNA najczęściej nic nie koduje). Po przejściu polimerazy RNA
fragment DNA odzyskuje strukturę podwójnej helisy. W miarę przesuwania się
polimerazy RNA po genie powstająca cząsteczka RNA staje się coraz dłuższa i
wysuwa się z enzymu.

Jak enzymy przeprowadzające transkrypcje rozpoznają koniec genu?

W komórkach prokariotycznych (np. u bakterii) transkrypcja kończy się, gdy
polimeraza RNA osiągnie odpowiednie miejsce na cząsteczce DNA. Na prośbę
wielbicieli filmów akcji, naukowcy nazwali to miejsce terminatorem. Po
osiągnięciu terminatora polimeraza RNA po prostu odpada od DNA i uwalnia
świeżo zrobioną cząsteczkę RNA.

W komórkach eukariotycznych rosnąca cząsteczka RNA jest przecinana przez
specjalne enzymy, które rozpoznają sekwencje nukleotydów AAUAAA albo
AUUAAA. Pojawienie się tej sekwencji w RNA jest sygnałem do odcięcia RNA od
polimerazy RNA, zakończenia transkrypcji i rozpoczęcia poliadenylacji
(patrz dalej).

Regulacja ekspresji genu na etapie rozpoczynania transkrypcji jest
stosunkowo najlepiej poznana przez naukowców (wiadomo, że inicjacja
transkrypcji może się zmieniać w zależności od czynników transkrypcyjnych
obecnych w komórce albo od rożnych modyfikacji tych czynników, np.
fosforylacji).

U Prokaryota cząsteczka RNA wytworzona w procesie transkrypcji może od razu
być wykorzystana do translacji. W komórkach eukariotycznych jest to trochę
bardziej skomplikowane: potrzebne jest jeszcze...

...składanie genu (splicing).

Geny eukariotyczne najczęściej zawierają i sekwencje kodujące (egzony -
exons), i sekwencje, które nie kodują żadnego fragmentu białka (introny -
introns). Transkrypcja nie odróżnia egzonów od intronów - polega na
przepisaniu całego genu na cząsteczkę RNA. Dlatego podczas składania genu
niepotrzebne introny są wycinane z dojrzewającej cząsteczki RNA, a końce
egzonów łączą się ze sobą. Gotowa cząsteczka mRNA zawiera tylko sekwencje
kodujące.

W składaniu wielu genów uczestniczą kompleksy złożone z białek i małych
cząsteczek RNA. Te kompleksy rybonukleoproteinowe noszą nazwę spliceosomów;
można je zobaczyć na zdjęciach z mikroskopu elektronowego.

Spliceosomy nie są potrzebne do składania wszystkich genów- niektóre
introny potrafią same się wycinać z RNA. Takie samowycinające się introny
znajdują się w genach mitochondrialnych, niektórych genach roślin i
jednokomórkowych organizmów eukariotycznych. Warto zauważyć, że tutaj
cząsteczka RNA sama dla siebie jest enzymem; jak widać nie wszystkie enzymy
muszą być białkami.

Eukariotyczne cząsteczki mRNA są poddawane jeszcze innym modyfikacjom przed
rozpoczęciem translacji. Jeszcze podczas transkrypcji do końca 5' RNA
przyłącza się nukleotyd guaninowy (wiąże się z poprzednim nukleotydem
nietypowym wiązaniem 5'-5'), który nosi nazwę czapeczki (cap). Do drugiego
końca mRNA przyłącza się ogonek kilkuset nukleotydów adeninowych; ten
proces nosi nazwę poliadenylacji. Takie modyfikacje mRNA ułatwiają
translację, chronią cząsteczki mRNA przed działaniem nukleaz (enzymów
rozkładających kwasy nukleinowe) i umożliwiają transport mRNA z jądra
komórkowego do cytoplazmy (cząsteczki mRNA pozbawione czapeczki nie
opuszczają jądra komórkowego).

Organizmy prokariotyczne nie muszą męczyć się wycinaniem intronów, bo geny
prokariotyczne prawie nigdy nie zawierają sekwencji niekodujących. Dlatego
komórki prokariotyczne nie potrzebują składać swoich genów. U Prokaryota
nie występuje także poliadenylacja i przyłączanie czapeczki.

Czym jeszcze różnią się prokariotyczne cząsteczki mRNA od eukariotycznych?
Eukariotyczny mRNA jest najczęściej bardziej stabilny. Poza tym
prokariotyczne cząsteczki mRNA często kodują strukturę kilku rożnych białek
(powstają w wyniku transkrypcji kilku genów położonych jeden za drugim).
Eukariotyczne cząsteczki mRNA zawsze kodują tylko jeden rodzaj białka. No i
w komórkach prokariotycznych nie ma otoczki jądrowej, która oddzielałaby
geny od cytoplazmy, więc w takich komórkach translacja może się zaczynać
jeszcze przed zakończeniem transkrypcji (koniec 3' cząsteczki mRNA nie jest
jeszcze gotowy, ale od końca 5' tej samej cząsteczki już rozpoczyna się
translacja).

W komórkach eukariotycznych po zakończeniu splicingu i poliadenylacji
gotowe cząsteczki mRNA wiążą się ze specjalnymi białkami, które
transportują mRNA przez pory jądrowe z jądra do cytoplazmy. Dopiero wtedy
zaczyna się...

...translacja.

Podczas translacji cząsteczka mRNA wiąże się z rybosomami - małymi
organellami zbudowanymi z cząsteczek rRNA (rybosomalnego RNA) i białek.
Każdy rybosom składa się z dwóch podjednostek (mniejszej i większej). Przed
rozpoczęciem translacji obie podjednostki pływają osobno w cytoplazmie;
łączą się dopiero na cząsteczce mRNA.

Rybosomy prokariotyczne i eukariotyczne są podobne, ale nie takie same:
prokariotyczne są trochę mniejsze i lżejsze. W dużej podjednostce rybosomu
eukariotycznego są trzy cząsteczki rRNA i ok. 49 białek, a w dużej
podjednostce rybosomu prokariotycznego są dwie cząsteczki rRNA i 34 białka.
Mała podjednostka eukariotycznego rybosomu składa się z ok. 33 białek i
jednej cząsteczki rRNA, a mała podjednostka rybosomu prokariotycznego - z
jednej, mniejszej cząsteczki rRNA i 21 białek. Masę rybosomów określa się w
tzw. jednostkach sedymentacji [S], które opisują zachowanie rybosomów
podczas szybkiego wirowania w ultrawirówce. Rybosom prokariotyczny 'waży'
70S, a eukariotyczny - 80S. Niedawno naukowcom udało się pooglądać


strukturę rybosomów.

Podczas translacji rybosom przesuwa się po cząsteczce mRNA. Każdemu
kodonowi (trójce nukleotydów) w RNA odpowiada jeden aminokwas w powstającym
białku. Nowe aminokwasy (cegiełki służące do budowy białek) są dostarczane
do rybosomu przez cząsteczki transportowego RNA (tRNA). Odpowiednie trójki
(antykodony) tRNA pasują do kodonów mRNA i w ten sposób język nukleotydów
jest tłumaczony na język białka. W rybosomie znajdują się dwa miejsca, w
które wchodzą cząsteczki tRNA: miejsce aminoacylowe, do którego trafia tRNA
niosące nowy aminokwas, i miejsce peptydylowe, w którym znajduje się tRNA
wiążące wydłużający się łańcuch polipeptydowy. (Bez grafiki chyba nie umiem
tego prościej wyjaśnić). Po zakończeniu biosyntezy białka nowa
cząsteczka białka jest uwalniana z rybosomu; rybosom rozpada się na dwie
podjednostki, a cząsteczka mRNA służy do produkcji nowej cząsteczki białka
albo jest rozkładana na pojedyncze nukleotydy przez specjalne enzymy.







Poprzedni | Następny


Opracowanie i redakcja: Grzegorz Nalepa.














CZWARTEK13 września 2001



Sponsor serwisu:











Jak szukać?
 
Znajdź






Zobacz także:




Leksykon medyczny



Kurs histologii






Wiedza i Życie 





Świat Nauki 





dlaczego.pl 





gimnazjum.pl 





liceum.pl 






mapaPolski.pl 






pilot.pl 
















Serwis nominowany do 'Złotej witryny' konkursu Webfestival 2001.

standard HTML 4.0Copyright © 1996 - 2001Prószyński i S-ka SAemail: [e-mail]