3.5: Γονίδια και Πρωτεΐνες
- Page ID
- 213544
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
Since the rediscovery of Mendel’s work in 1900, the definition of the gene has progressed from an abstract unit of heredity to a tangible molecular entity capable of replication, expression, and mutation. Genes are composed of DNA and are linearly arranged on chromosomes. Genes specify the sequences of amino acids, which are the building blocks of proteins. In turn, proteins are responsible for orchestrating nearly every function of the cell. Both genes and the proteins they encode are absolutely essential to life as we know it.
- 3.5.1: Εισαγωγή
- Από την ανακάλυψη του έργου του Mendel το 1900, ο ορισμός του γονιδίου έχει προχωρήσει από μια αφηρημένη μονάδα κληρονομικότητας σε μια απτή μοριακή οντότητα ικανή για αντιγραφή, έκφραση και μετάλλαξη. Τα γονίδια αποτελούνται από DNA και είναι γραμμικά διατεταγμένα σε χρωμοσώματα. Τα γονίδια καθορίζουν τις αλληλουχίες αμινοξέων, τα οποία είναι τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών. Με τη σειρά τους, οι πρωτεΐνες είναι υπεύθυνες για την ενορχήστρωση σχεδόν κάθε λειτουργίας του κυττάρου.
- 3.5.2: Ο γενετικός κώδικας
- Η κυτταρική διαδικασία μεταγραφής δημιουργεί αγγελιοφόρο RNA (mRNA), ένα κινητό μοριακό αντίγραφο ενός ή περισσοτέρων γονιδίων με αλφάβητο Α, C, G και ουρακίλη (U). Η μετάφραση του προτύπου mRNA μετατρέπει γενετικές πληροφορίες που βασίζονται σε νουκλεοτίδια σε πρωτεϊνικό προϊόν. Οι πρωτεϊνικές αλληλουχίες αποτελούνται από 20 κοινά αμινοξέα. Ως εκ τούτου, μπορεί να ειπωθεί ότι το αλφάβητο πρωτεΐνης αποτελείται από 20 γράμματα. Κάθε αμινοξύ ορίζεται από μια αλληλουχία τριών νουκλεοτιδίων που ονομάζεται τριπλό κωδικόνιο.
- 3.5.3: Προκαρυωτική Μεταγραφή
- Τα προκαρυωτικά, τα οποία περιλαμβάνουν βακτήρια και αρχαιά, είναι ως επί το πλείστον μονοκύτταροι οργανισμοί που, εξ ορισμού, στερούνται πυρήνες συνδεδεμένους με μεμβράνη και άλλα οργανίδια. Ένα βακτηριακό χρωμόσωμα είναι ένας ομοιοπολικά κλειστός κύκλος που, σε αντίθεση με τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα, δεν οργανώνεται γύρω από πρωτεΐνες ιστόνης. Η κεντρική περιοχή του κυττάρου στο οποίο βρίσκεται το προκαρυωτικό DNA ονομάζεται νουκλεοειδές. Τα προκαρυωτικά έχουν συχνά άφθονα πλασμίδια που είναι μικρότερα κυκλικά μόρια DNA που μπορεί να περιέχουν μόνο ένα ή λίγα γονίδια.
- 3.5.4: Ευκαρυωτική Μεταγραφή
- Οι προκαρυώτες και οι ευκαρυώτες εκτελούν ουσιαστικά την ίδια διαδικασία μεταγραφής, με μερικές βασικές διαφορές. Η πιο σημαντική διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών είναι ο πυρήνας και τα οργανίδια που συνδέονται με τη μεμβράνη του τελευταίου. Με τα γονίδια συνδεδεμένα σε έναν πυρήνα, το ευκαρυωτικό κύτταρο πρέπει να είναι σε θέση να μεταφέρει το mRNA του στο κυτταρόπλασμα και πρέπει να προστατεύει το mRNA του από την αποικοδόμηση πριν μεταφραστεί.
- 3.5.5: Επεξεργασία RNA σε Ευκαρυώτες
- Μετά τη μεταγραφή, τα ευκαρυωτικά προ-mRNA πρέπει να υποβληθούν σε διάφορα στάδια επεξεργασίας για να μπορέσουν να μεταφραστούν. Τα ευκαρυωτικά (και προκαρυωτικά) tRNA και rRNA υποβάλλονται επίσης σε επεξεργασία προτού μπορέσουν να λειτουργήσουν ως συστατικά στον μηχανισμό πρωτεϊνικής σύνθεσης.
Μικρογραφία: RNA πολυμεράση που παράγει mRNA από δίκλωνο πρότυπο DNA. (CC BY-SA 3.0; Τόμας Σλεττονσέρ μέσω του Wikimedia Commons).