İçerik
- Nükleik Asitlere Genel Bakış
- DNA Transkripsiyonu ve Tercüme
- Transkripsiyonun Adımları
- Prokaryotlar - Ökaryotlar
Biyolojiye yeni başlayan veya uzun zamandır çalışan bir meraklı olsanız da, varsayılan olarak deoksiribonükleik asidi (DNA) belki de tüm yaşam bilimlerinde en vazgeçilmez tek kavram olarak görüyorsunuz. En azından, DNA'nın sizi gezegendeki milyarlarca insan arasında benzersiz kılan şey olduğunu, bunun ceza hukuku adalet dünyasında ve moleküler biyoloji derslerinde merkezi aşamada rol almasının muhtemel olduğunun farkındasınız. Neredeyse kesinlikle DNA’nın, ebeveynlerinizden aldığınız her türlü özelliği size bağışlamaktan sorumlu olduğunu ve kendi DNA'nızın, gelecek nesillere doğrudan mirasınız olduğunu, çocuğunuz olması durumunda öğrendiniz.
Hakkında çok fazla şey bilmeyeceğiniz şey, hücrelerinizdeki DNA'yı tezahür ettiğiniz fiziksel özelliklere bağlayan yoldur (hem açık hem de gizlenmiş) ve bu yol boyunca bir dizi adım. Moleküler biyologlar kendi alanlarında "merkezi dogma" kavramını ürettiler; bunlar basitçe "RNA'dan proteine DNA" olarak özetlenebilir. Bu işlemin ilk kısmı - DNA'dan RNA veya ribonükleik asit üreten - olarak bilinir. transkripsiyonve iyi çalışılmış ve koordine edilmiş bir dizi biyokimyasal jimnastik, bilimsel olarak derin olduğu kadar zarif.
Nükleik Asitlere Genel Bakış
DNA ve RNA, nükleik asitlerdir. Her ikisi de tüm yaşam için temeldir; Bu makromoleküller çok yakından ilişkilidir, ancak işlevleri zarif bir şekilde iç içe geçmiş olmasına rağmen birbirinden çok farklı ve uzmandır.
DNA bir polimerdir, yani çok sayıda tekrar eden alt birimden oluşur. Bu alt birimler kesin olarak aynı değildir, fakat aynı biçimdedirler. Dört renkte gelen ve hiç bu kadar küçük boyutta olmayan küplerden oluşan uzun bir boncuk dizisi düşünün ve DNA ve RNA'nın nasıl düzenlendiğine dair temel bir fikir edinirsiniz.
Nükleik asitlerin monomerleri (alt birimleri), nükleotidleri. Nükleotidlerin kendileri üç ayrı molekülün üçlülerinden oluşur: bir fosfat grubu (veya grupları), beş karbon şekeri ve azot bakımından zengin bir baz ("baz" anlamında değil, "hidrojen iyon alıcısı" anlamında "baz") ). Nükleik asitleri oluşturan nükleotidler bir fosfat grubuna sahiptir, ancak bazılarının arka arkaya bağlanmış iki veya üç fosfatları vardır. Adenosin difosfat (ADP) ve adenosin trifosfat (ATP) molekülleri, hücresel enerji metabolizmasında olağanüstü öneme sahip nükleotidlerdir.
DNA ve RNA çeşitli önemli şekillerde farklılık gösterir. Birincisi, bu moleküllerin her biri dört farklı azotlu baz içerirken, DNA adenin (A), sitozin (C), guanin (G) ve timin (T) içerir, RNA ise bunlardan ilk üçünü içerir, ancak uracil (U) ikame eder T. İki için, DNA'daki şeker deoksiriboz iken RNA'daki ribozdur. Ve üçüncüsü, DNA enerjik olarak stabil formunda çift sarmallıdır, oysa RNA tek sarmaldır. Bu farklılıklar hem spesifik olarak hem de transkripsiyonda ve bu nükleik asitlerin genel olarak işlevlerinde büyük öneme sahiptir.
A ve G bazlarına purinler denir, C, T ve U ise pirimidinler olarak sınıflandırılır. Kritik olarak, A, kimyasal olarak ve sadece T'ye (eğer DNA ise) veya U'ya (eğer RNA ise) bağlanır; C sadece ve G'ye bağlanır. Bir DNA molekülünün iki teli tamamlayıcıdır, yani her bir sarmaldaki bazlar her noktada karşıt sarmaldaki benzersiz "ortak" baz ile eşleşir. Dolayısıyla, AACTGCGTATG, TTGACGCATAC'a (veya UUGACGCAUAC) tamamlayıcıdır.
DNA Transkripsiyonu ve Tercüme
DNA transkripsiyoninin mekaniğine geçmeden önce, DNA ve RNA ile ilişkili terminolojiyi gözden geçirmek biraz zaman alır, çünkü karışımdaki benzer seslerden çok daha fazlası söz konusu olduğunda bunları karıştırmak kolay olabilir.
kopya bir şeyin özdeş kopyasını alma eylemidir. Yazılı bir belgenin fotokopisini (eski okul) veya bir bilgisayarda kopyala ve yapıştır işlevini kullandığınızda (yeni okul), içeriği her iki durumda da çoğaltırsınız.
DNA replikasyona uğrar, ancak RNA, modern bilimin tespit edebileceği kadarıyla yapmaz; sadece transkripsiyondan kaynaklanır. "Üzerine yazma" anlamına gelen Latince bir kökünden, transkripsiyon, orjinal bir kaynağın bir kopyasındaki belirli bir kodun şifresidir. İşi, ses kaydı olarak yapılan tıbbi notları yazılı olarak yazmak olan tıbbi transkripsiyonistleri duymuş olabilirsiniz. İdeal olarak, kelimeler ve dolayısıyla, ortamdaki değişime rağmen tam olarak aynı olacaktır. Hücrelerde, transkripsiyon, azotöz baz dizileri dilinde yazılmış bir genetik DNA'nın, özellikle de haberci RNA (mRNA) RNA formuna kopyalanmasını içerir. Bu RNA sentezi, ökaryotik hücrelerin çekirdeğinde meydana gelir, bundan sonra mRNA çekirdeği terk eder ve bir ribozom denilen bir yapıya girmeye başlar. çeviri.
Transkripsiyon, farklı bir ortamda basit fiziksel kodlama iken, biyolojik terimlerle çeviri, bunun amaçlı bir eyleme dönüştürülmesidir. DNA denilen DNA veya tek DNA gensonuçta benzersiz bir protein ürünü üreten hücrelere yol açar. DNA bunu mRNA biçiminde taşır, bu daha sonra bir protein haline dönüştürülmesi için bir ribozomu taşır. Bu görünümde, mRNA bir mobilya parçasının montajı için mavi veya bir dizi talimat gibidir.
Bu, nükleik asitlerin yaptıklarıyla ilgili sahip olduğunuz gizemleri umarızdan temizler. Fakat özellikle transkripsiyona ne dersiniz?
Transkripsiyonun Adımları
Oldukça ünlü olan DNA, çift sarmallı bir helis içine dokunuyor. Ancak bu formda, ondan bir şey inşa etmek fiziksel olarak zor olacaktır. Bu nedenle, içinde başlatma Transkripsiyon aşaması (veya aşaması) olan DNA molekülü, helikaz denilen enzimler ile çözülür. Elde edilen iki DNA dizisinden sadece biri, bir seferde RNA sentezi için kullanılır. Bu iplikçik olarak adlandırılır kodlayıcı olmayan iplikçik, çünkü, DNA ve RNA baz eşleştirme kuralları sayesinde, diğer DNA iplikçik, sentezlenecek olan mRNA ile aynı azotlu baz dizisine sahiptir, dolayısıyla bu iplikçik kodlama iplik. Daha önce yapılan noktalara dayanarak, bir DNA teli ve üretimden sorumlu mRNA'nın tamamlayıcı olduğu sonucuna varabilirsiniz.
Tel şimdi harekete geçmeye hazır olduğunda, promotör dizisi adı verilen bir DNA kesiti, transkripsiyonun tel boyunca başlayacağı yeri gösterir. Enzim RNA polimeraz bu yere ulaşır ve bir promotör kompleksinin bir parçası haline gelir. Bunların hepsi, mRNA sentezinin tam olarak DNA molekülü üzerinde olması gerektiği yerde başlamasını sağlamaktır ve bu, istenen kodlanmış kodu tutan bir RNA zinciri oluşturur.
Sonra, içinde uzama faz, RNA polimerazı, DNA dizisini "okur", promotör dizisinden başlayarak ve DNA dizisi boyunca ilerleyen bir öğretmen gibi, bir dizi öğrenciyi yürürken ve testleri dağıtarak, yeni oluşan RNA molekülünün büyüyen ucuna nükleotitler ekleyerek okur.
Bir nükleotidin fosfat grupları ile bir sonraki nükleotid üzerindeki riboz veya deoksiriboz grubu arasında oluşturulan bağlar denir. fosfodiester bağlantıları. Bir DNA molekülünün, bir ucunda 3 ("üç prime") terminusu ve diğerinde 5 ("beş prime") terminusu olduğunu ve bu rakamların terminaldeki karbon-atom pozisyonlarından geldiğini unutmayın. ilgili terminal riboz "halkaları". RNA molekülünün kendisi 3 yönde büyüdükçe, DNA zinciri boyunca 5 yönde ilerler. MRNA sentezinin mekaniğini tamamen anladığınızdan emin olmak için bir diyagramı incelemelisiniz.
Nükleotitlerin (özellikle nükleosid trifosfatların (ATP, CTP, GTP ve UTP; ATP; adenosin trifosfat, CTP, sitidin trifosfat ve benzeri) ilavesi, uzayan mRNA zincirine enerji gerektirir. Bu, pek çok biyolojik işlem gibi, nükleosit trifosfatlardaki fosfat bağlarının kendileri tarafından sağlanır. Yüksek enerjili fosfat-fosfat bağı koptuğunda, ortaya çıkan nükleotit (AMP, CMP, GMP ve UMP; bu nükleotitlerde, "MP" mRNA'ya ve bir çift inorganik fosfat molekülü anlamına gelir) , genellikle yazılı PPben, ayrı düşmek.
Transkripsiyon oluştuğunda, belirtildiği gibi, tek bir DNA teli boyunca yapar. Bununla birlikte, tüm DNA molekülünün çözülmediğini ve tamamlayıcı ipliklere ayrılmadığını unutmayın; bu sadece doğrudan transkripsiyon bölgesinde gerçekleşir. Sonuç olarak, DNA molekülü boyunca hareket eden bir "transkripsiyon balonu" görselleştirebilirsiniz. Bu, nesnenin hemen önünde tek bir mekanizma tarafından açılmış bir fermuar boyunca hareket eden bir nesne gibidir, farklı bir mekanizma ise fermuarın nesnelerden çıktıktan sonra yeniden sıkıştırılmasını sağlar.
Son olarak, mRNA gerekli uzunluk ve şekle ulaştığında, sonlandırma faz devam ediyor. Başlangıçta olduğu gibi, bu faz RNA polimeraz için durma işaretleri olarak işlev gören spesifik DNA dizileri tarafından da etkinleştirilir.
Bakterilerde, bu iki genel şekilde olabilir. Bunlardan birinde, sonlandırma dizisi kopyalanır, kendi üzerine geri katlanan bir mRNA uzunluğu oluşturur ve böylece RNA polimeraz işini yapmaya devam ettikçe "kümelenir". MRNA'nın bu katlanmış bölümleri genellikle saç tokası şeritleri olarak adlandırılır ve tek sarmallı ama bükülmüş mRNA molekülü içinde tamamlayıcı baz eşleşmesini içerir. Bu saç tokası bölümünün akış aşağısında, uzun süre U bazları veya artıkları uzanır. Bu olaylar, RNA polimerazını, nükleotitlerin eklenmesini durdurmaya ve transkripsiyonu sonlandırarak DNA'dan ayırmaya zorlar. Bu, rho-bağımsız sonlandırma olarak adlandırılır, çünkü bir rho faktörü olarak bilinen bir proteine dayanmaz.
Rho'ya bağlı sonlandırmada durum daha basittir ve firkete mRNA segmentlerine veya U kalıntılarına gerek yoktur. Bunun yerine, rho faktörü mRNA'da gereken noktaya bağlanır ve mRNA'yı fiziksel olarak RNA polimerazdan uzağa çeker. Rho bağımsız veya rho bağımlı sonlandırma oluşup oluşmadığı, DNA ve mRNA (çeşitli alt tipler var) üzerinde etkili olan RNA polimerazının tam sürümüne ve aynı zamanda yakın hücresel ortamdaki proteinler ve diğer faktörlere bağlıdır.
Olayların her iki kademesi de sonuçta, transkripsiyon kabarcığında DNA'dan kurtulan mRNA'ya yol açar.
Prokaryotlar - Ökaryotlar
Prokaryotlardaki transkripsiyon (neredeyse hepsi bakteridir) ve ökaryotlar (hayvanlar, bitkiler ve mantarlar gibi çok hücreli organizmalar) arasında sayısız fark vardır. Örneğin, prokaryotlarda başlangıç genellikle Pribnow kutusu olarak bilinen bir DNA baz düzenlemesini içerir, baz sekansı TATAAT, transkripsiyon başlangıcının gerçekleştiği yerden yaklaşık 10 baz çifti uzakta bulunur. Bununla birlikte, ökaryotlar, başlangıç bölgesinden oldukça uzak bir mesafede konumlanmış arttırıcı sekanslara ve ayrıca DNA molekülünü RNA polimerazına daha erişilebilir kılacak şekilde deforme etmeye yardımcı olan aktivatör proteinlere sahiptir.
Ek olarak, uzama bakterilerde (dakikada yaklaşık 42 ila 54 baz çifti, saniyede bir tane sınırda) iki kat daha hızlıdır (ökaryotlarda olduğu gibi (dakikada yaklaşık 22 ila 25 baz çifti). Son olarak, bakteriyel sonlandırma mekanizmaları yukarıda tarif edilirken, ökaryotlarda bu faz, spesifik sonlandırma faktörlerinin yanı sıra bir poli-A (sıradaki birçok adenin bazında olduğu gibi) "kuyruk" olarak adlandırılan bir RNA teli içerir. Uzamanın bırakılmasının mRNA'nın kabarcıktan ayrılmasının tetiklenip tetiklenmediği veya bölünmenin kendisinin aniden uzama sürecine son verip vermediği henüz belli değildir.