Sinteza bjelančevina
Strukturu proteina (odnosno redoslijed aminokiselina) određuju geni, što znači da je informacija sadržana u nukleotidnoj sekvenci u molekuli DNA. To se zove GENETIČKI KOD. Genetički kod čine tripleti nukleotidnih baza koji nose informaciju za određene aminokiseline.
Tripleta ima 64 (43), a to je i više nego dovoljno informacije za ukupno 20 esencijalnih aminokiselina. Znači genetička poruka za polipeptidni lanac zapisana je u molekuli DNA kao serija trinukleotida (tripleta). Most koji povezuje genetičku informaciju i sintezu bjelančevina je molekula RNA. Postoje 3 tipa ove molekule i sva tri imaju ključnu ulogu u biosintezi proteina: mRNA (glasnička); tRNA (prijenosna ili transfer) i rRNA (ribosomalna). mRNA prenosi genetičku informaciju iz jezgre u citoplazmu (eukariotska stanica). Sinteza mRNA na kalupu DNA (jedan lanac) naziva se TRANSKRIPCIJA (prepisivanje). Prepisivanje se vrši s jednog lanca DNA, a princip je isti kao kod replikacije, znači na temelju specifičnog sparivanja baza ili komplementarnosti (baza adenin sa bazom uracil u mRNA, baza citozin sa bazom gvanin). mRNA je komplementarna lancu kalupu DNA na kojem nastaje, te ona dalje nosi informaciju u obliku tzv. KODONA (tripleti baza komplementarni tripletima genetičkog koda) u citoplazmu. U citoplazmi se nalaze preostala dva tipa molekule RNA: tRNA čija je funkcija prijenos odgovarajuće aminokiseline do ribosoma, mjesta biosinteze bjelančevina. Postoji najmanje 20 različitih tRNA, po jedna za svaku aminokiselinu, a sve su slične u osnovnoj strukturi (poput lista djeteline). Jedan nespareni kraj ove molekule sadrži triplet nukleotida ili ANTIKODON koji je komplementaran jednom ili više kodona koje nosi mRNA. Drugi nespareni kraj molekule tRNA nosi mjesto za prihvaćanje odgovarajuće aminokiseline. rRNA je sastavni dio ribosoma, staničnih struktura na kojima se odvija biosinteza proteina. Ribosomi su građeni od 2 podjedinice - male i velike. Svaka je podjedinica građena od proteina i rRNA. Nakon transkripcije (prepisivanja) genetičke informacije u jezgri, u citoplazmi dolazi do biosinteze proteina ili TRANSLACIJE. Translacija (prevođenje) vrši se uz pomoć mRNA na ribosomima.
Translaciju čine 3 faze: 1. INICIJACIJA pri čemu dolazi do vezanja male podjedinice ribosoma na mRNA (na njen 5' kraj). U blizini se nalazi i početni ili START kodon (AUG) kojim započinje translacija. tRNA koja nosi metionin je prva tRNA koja se antikodonom veže za start kodon. Nakon vezanja mRNA, tRNA i male podjedinice ribosoma, dolazi do vezanja velike podjedinice i nastaje funkcionalni ribosom. Sada slijedi faza 2. ELONGACIJA (produživanje) u kojoj ribosom krećući se po mRNA "čita" kodone i prevodi poruku u odgovarajuće aminokiseline. Stvara se peptidna veza između aminokiselina i polako nastaje polipeptid. 3. faza je TERMINACIJA (završetak) a ona kreće kada ribosom "pročita" tzv. STOP KODONE (UAA, UGA, UAG) koji ne nose informaciju za aminokiseline, već su to signali za prestanak biosinteze.
Na jednom se ribosomu sintetizira polipeptid prosječne veličine (oko 400 aminokiselina) i to za manje od jedne minute. Međutim jedna mRNA služi za istovremenu sintezu mnogo kopija polipeptida, jer nekoliko ribosoma istovremeno "čitaju" i prevode poruku zapisanu u jednoj mRNA. Takve nakupine ribosoma zovemo POLIRIBOSOMI i one se mogu vidjeti elektronskim mikroskopom.
Introni
Geni eukariota za razliku od prokariotskih imaju kodirajuće regije koje nose uputu tzv. EKSONE i nekodirajuće regije tzv. INTRONE (intervenirajuće sekvence) koji se nalaze između. Prilikom transkripcije prepisuje se cijeli gen, dakle svi njegovi eksoni i introni. Međutim molekula mRNA prije nego što izađe u citoplazmu mora se modificirati tj. procesirati. To znači da se intronske sekvence izrezuju, a eksoni se povezuju. Krajevi mRNA se prije izlaska iz jezgre specifično zaštićuju. Introni su otkriveni 1977. godine, a za sada još nije poznato kada (u evolucijskom smislu) su se javili i zbog čega. Činjenica je da ih ima jako puno. Naime na aktivan dio genoma (dakle to su kodirajuće regije) otpada svega 10%, a ostatak bi činile nekodirajuće sekvence.
RNA procesiranje: mRNA "splicing". Prikazani gen ima
3 kodirajuće regije (eksoni) razdvojene nekodirajućim
regijama (introni). Prepisuje se cijeli gen u hnRNA (hetero-
geneous nuclear RNA). No prije no što RNA izađe u
citoplazmu, introni se izrezuju a eksoni se spajaju (slicing).
doc. dr. Mirjana Pavlica
Zavod za molekularnu biologiju
Prirodoslovno-matematički fakultet, Zagreb
(mpavlica@zg.biol.pmf.hr)
E-školaŠ u suradnji
s om.
Održava Toni
Nikolić . Posljednje promjene 08. veljače 2000.