Transcriptie versus vertaling

Evolutie, of de verandering in soort in de loop van de tijd, wordt aangedreven door het proces van natuurlijke selectie. Om natuurlijke selectie te laten werken, moeten individuen binnen een populatie van een soort verschillen hebben in de eigenschappen die ze uitdrukken. Individuen met de gewenste eigenschappen en voor hun omgeving zullen lang genoeg overleven om de genen die coderen voor die kenmerken te reproduceren en door te geven aan hun nakomelingen.

Personen die als 'ongeschikt' voor hun omgeving worden beschouwd, zullen sterven voordat ze die ongewenste genen kunnen doorgeven aan de volgende generatie. Na verloop van tijd zullen alleen de genen die coderen voor de gewenste aanpassing in de genenpool worden gevonden.

De beschikbaarheid van deze eigenschappen is afhankelijk van genexpressie.

Genexpressie wordt mogelijk gemaakt door de eiwitten die door cellen worden gemaakt tijdens en translatie. Omdat genen worden gecodeerd in het DNA en het DNA wordt getranscribeerd en omgezet in eiwitten, wordt de expressie van de genen bepaald door welke delen van het DNA worden gekopieerd en in de eiwitten worden verwerkt.

Transcriptie

De eerste stap van genexpressie wordt transcriptie genoemd. Transcriptie is de creatie van een messenger RNA-molecuul dat het complement is van een enkele DNA-streng. Vrij zwevende RNA-nucleotiden worden gekoppeld aan het DNA volgens de basenpaarregels. Bij transcriptie is adenine gepaard met uracil in RNA en guanine is gekoppeld met cytosine. Het RNA-polymerase-molecuul plaatst de boodschapper-RNA-nucleotidesequentie in de juiste volgorde en bindt ze aan elkaar.

Het is ook het enzym dat verantwoordelijk is voor het controleren op fouten of mutaties in de reeks.

Na transcriptie wordt het messenger RNA-molecuul verwerkt via een proces dat RNA-splitsing wordt genoemd. Delen van het messenger-RNA die niet coderen voor het eiwit dat tot expressie moet worden gebracht, worden uitgesneden en de stukken worden weer aan elkaar gesplitst.

Extra beschermkapjes en staarten worden op dit moment ook aan het messenger RNA toegevoegd. Alternatieve splicing kan aan het RNA worden gedaan om een ​​enkele streng messenger RNA te maken die in staat is om veel verschillende genen te produceren. Wetenschappers geloven dat dit is hoe aanpassingen kunnen plaatsvinden zonder mutaties op moleculair niveau.

Nu het messenger-RNA volledig is verwerkt, kan het de kern verlaten door de nucleaire poriën in de nucleaire envelop en naar het cytoplasma gaan waar het een ribosoom zal ontmoeten en vertaling zal ondergaan. In dit tweede deel van genexpressie wordt het feitelijke polypeptide gemaakt dat uiteindelijk het tot expressie gebrachte eiwit zal worden.

In vertaling wordt het boodschapper-RNA ingeklemd tussen de grote en kleine subeenheden van het ribosoom. Transfer RNA zal het juiste aminozuur overbrengen naar het ribosoom en messenger RNA-complex. Het transfer-RNA herkent het boodschapper-RNA-codon, of drie nucleotidesequenties, door zijn eigen anit-codon-complement te matchen en te binden aan de messenger-RNA-streng. Het ribosoom beweegt om een ​​ander transfer-RNA te laten binden en de aminozuren van dit transfer-RNA creëren een peptidebinding tussen hen en het verbreken van de binding tussen het aminozuur en het transfer-RNA. Het ribosoom beweegt weer en het nu vrije overdracht-RNA kan een ander aminozuur gaan zoeken en opnieuw gebruiken.

Dit proces gaat door totdat het ribosoom een ​​"stop" -codon bereikt en op dat moment worden de polypeptideketen en het messenger-RNA uit het ribosoom vrijgegeven. Het ribosoom en messenger-RNA kunnen opnieuw worden gebruikt voor verdere translatie en de polypeptideketen kan afgaan voor nog meer verwerking tot een eiwit.

De snelheid waarmee transcriptie en translatie plaatsvindt, zorgt voor evolutie, samen met de gekozen alternatieve splitsing van het messenger-RNA. Terwijl nieuwe genen tot expressie worden gebracht en vaak tot expressie worden gebracht, worden nieuwe eiwitten gemaakt en kunnen nieuwe aanpassingen en eigenschappen in de soort worden gezien. Natuurlijke selectie kan dan werken op deze verschillende varianten en de soort wordt sterker en overleeft langer.

Vertaling

De tweede belangrijke stap in genexpressie wordt translatie genoemd. Nadat het messenger-RNA een complementaire streng maakt tot een enkele DNA-streng in transcriptie, wordt het vervolgens verwerkt tijdens RNA-splicing en is het klaar voor vertaling. Omdat het translatieproces in het cytoplasma van de cel plaatsvindt, moet het eerst uit de kern door de nucleaire poriën en naar het cytoplasma gaan waar het de ribosomen tegenkomt die nodig zijn voor translatie.

Ribosomen zijn een organel in een cel die helpt bij het samenstellen van eiwitten. Ribosomen zijn opgebouwd uit ribosomaal RNA en kunnen ofwel vrij zweven in het cytoplasma of gebonden zijn aan het endoplasmatisch reticulum waardoor het ruw endoplasmatisch reticulum wordt. Een ribosoom heeft twee subeenheden - een grotere bovenste subeenheid en de kleinere onderste subeenheid.

Een streng messenger-RNA wordt tussen de twee subeenheden vastgehouden tijdens het vertaalproces.

De bovenste subeenheid van het ribosoom heeft drie bindingsplaatsen die de "A" -, "P" - en "E" -plaatsen worden genoemd. Deze sites bevinden zich bovenop het messenger RNA-codon, of een drie-nucleotidesequentie die codeert voor een aminozuur. De aminozuren worden naar het ribosoom gebracht als een bevestiging aan een transfer RNA-molecuul. Het transfer-RNA heeft een anti-codon of complement van het messenger RNA-codon aan het ene uiteinde en een aminozuur dat het codon aan het andere uiteinde specificeert. Het transfer-RNA past in de "A", "P" en "E" -plaatsen terwijl de polypeptideketen wordt opgebouwd.

De eerste stop voor het overdracht-RNA is een 'A'-site. De "A" staat voor aminoacyl-tRNA, of een transfer RNA-molecuul waaraan een aminozuur is bevestigd.

Dit is waar het anti-codon op het transfer-RNA samenkomt met het codon op het messenger-RNA en bindt eraan. Het ribosoom beweegt dan naar beneden en het overdracht-RNA bevindt zich nu binnen de "P" -plaats van het ribosoom. De "P" staat in dit geval voor peptidyl-tRNA. Op de "P" -plaats wordt het aminozuur van het transfer-RNA via een peptidebinding gehecht aan de groeiende keten van aminozuren die een polypeptide maken.

Op dit punt is het aminozuur niet langer gehecht aan het overdracht-RNA. Zodra de binding voltooid is, gaat het ribosoom weer naar beneden en bevindt het transfer-RNA zich nu op de "E" -plaats of de "exit" -plaats en verlaat het transfer-RNA het ribosoom en kan het een vrij zwevend aminozuur vinden en opnieuw worden gebruikt.

Zodra het ribosoom het stopcodon bereikt en het laatste aminozuur is bevestigd aan de lange polypeptideketen, breken de ribosoomsubeenheden af ​​en wordt de boodschapper-RNA-streng samen met het polypeptide afgegeven. Het messenger-RNA kan dan opnieuw door translatie gaan als meer dan één van de polypeptideketen nodig is. Het ribosoom kan ook gratis worden hergebruikt. De polypeptideketen kan vervolgens worden samengevoegd met andere polypeptiden om een ​​volledig functionerend eiwit te creëren.

De snelheid van translatie en de hoeveelheid gecreëerde polypeptiden kan de evolutie stimuleren. Als een messenger-RNA-streng niet meteen wordt vertaald, wordt het eiwit waarvoor het codeert niet tot expressie gebracht en kan het de structuur of functie van een persoon veranderen. Daarom, als veel verschillende eiwitten worden vertaald en tot expressie worden gebracht, kan een soort evolueren door nieuwe genen tot expressie te brengen die mogelijk niet eerder in de genenpool beschikbaar waren geweest.

Evenzo, als an niet gunstig is, kan dit ertoe leiden dat het gen niet meer tot expressie wordt gebracht. Deze remming van het gen kan optreden door het DNA-gebied dat codeert voor het eiwit niet te transcriberen, of het kan gebeuren door het messenger-RNA dat tijdens de transcriptie is gemaakt niet te vertalen..