การแปล DNA: มันคืออะไรและมีขั้นตอนอย่างไร

การแปล DNA เป็นกระบวนการที่สองของการสังเคราะห์โปรตีน. มันเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมซึ่งพบไรโบโซมซึ่งได้รับบทบาทพื้นฐานในกระบวนการ.

การแปลไม่เกิดขึ้นกะทันหัน จำเป็นต้องมีขั้นตอนแรก การถอดความ ซึ่งสารพันธุกรรมในรูปของ DNA จะถูกถ่ายทอดลงในโมเลกุล RNA ดังกล่าว เรามาดูกันว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไรและสิ่งที่จำเป็นสำหรับมันจะเกิดขึ้น

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "ความแตกต่างระหว่าง DNA และ RNA"

การแปล DNA คืออะไร?

เป็นที่ทราบกันดีว่า DNA โดยเฉพาะ ความยืดเยื้อ ยีน มีข้อมูลทางพันธุกรรมว่าเราเป็นอย่างไร. อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ยีนสามารถเข้ารหัสข้อมูลและสังเคราะห์โปรตีนได้นั้นมีความจำเป็น กระบวนการทั้งหมดของการอ่านและการเข้ารหัส DNA, RNA ประเภทต่างๆ นอกเหนือจากการมีส่วนร่วมของ ไรโบโซม

มีสองขั้นตอนที่จำเป็นในการแปลงข้อมูลที่ซ่อนอยู่ในยีนให้เป็นโปรตีนที่มีรายละเอียดดี:

ประการแรกคือการถอดรหัสดีเอ็นเอ ลำดับดีเอ็นเอ กล่าวคือ ยีน ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ซึ่งได้แก่ อะดีนีน ไทมีน กัวนีน และไซโตซีน (A, T, G และ C ตามลำดับ)

ในระหว่างการถอดรหัส ชิ้นส่วนของ DNA จะถูกแปลงเป็นโมเลกุล RNARNA (กรดไรโบนิวคลีอิก) ซึ่งแตกต่างจากดีเอ็นเอตรงที่ แทนที่จะประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ไทมีน (T) แต่ก็มียูราซิล (U) A ประกอบกับ T และ C ถึง U RNA นี้ได้รับการประมวลผลและตัดแต่ง กลายเป็น RNA ของผู้ส่งสาร (mRNA)

หลังจากการถอดความการแปลมาซึ่งก็คือ ขั้นตอนที่อ่าน RNA เพื่อสร้างสายโซ่โพลีเปปไทด์ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นโปรตีน แต่มีโครงสร้างเชิงเส้นมาก. เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น จำเป็นต้องรวมกรดอะมิโนเข้าด้วยกัน ซึ่งจะขึ้นอยู่กับนิวคลีโอไทด์ในอาร์เอ็นเอ

รหัสพันธุกรรม

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว ระหว่างการแปล ข้อมูลที่มีอยู่ใน mRNA จะถูกอ่านโดยใช้ ราวกับว่าเป็นคู่มือสร้างสายโซ่ของกรดอะมิโน กล่าวคือ a โพลีเปปไทด์ อยู่ในระยะนี้ที่จะได้สิ่งที่ถือได้ว่าเป็นโครงสร้างในทันทีก่อนโปรตีนจะได้รับซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นสายโซ่ของกรดอะมิโน แต่มีโครงสร้างสามมิติ

แต่ละลำดับของนิวคลีโอไทด์สามตัวที่เรียกว่าโคดอนของ mRNA (A, G, C และ U) สอดคล้องกับกรดอะมิโนจำเพาะ หรือสัญญาณเริ่มต้นหรือหยุด แฝดสามที่เข้ารหัสจุดสิ้นสุดของการสังเคราะห์โพลีเปปไทด์คือ UGA, UAG และ UAA ในขณะที่โคดอน AUG เข้ารหัสสัญญาณเริ่มต้นและเมไทโอนีนของกรดอะมิโนด้วย

ความสัมพันธ์ของกรดโคดอนกับอะมิโนรวมกันเป็นส่วนประกอบในรหัสพันธุกรรม. เป็นสิ่งที่ทำให้เซลล์สามารถถอดรหัสผ่าน mRNA ซึ่งเป็นสายโซ่ของนิวคลีโอไทด์ไปจนถึงสายของกรดอะมิโน เพื่อให้เข้าใจดีขึ้น ด้านล่างเรามี mRNA ที่มีนิวคลีโอไทด์ ถัดจากนั้น เรามีกรดอะมิโนที่สอดคล้องกับแฝดสามของนิวคลีโอไทด์ เช่นเดียวกับสัญญาณเริ่มต้นและหยุด

• 5'
• AUG - เมไทโอนีน / เริ่ม
• GAG - กลูตาเมต
• CUU - ลิวซีน
• AGC - ซีรีน
• UAG - STOP
• 3'

บทบาทของไรโบโซมและ tRNA

ก่อนจะลงรายละเอียดว่าการแปล DNA เกิดขึ้นได้อย่างไร เราจะพูดถึงสององค์ประกอบที่อนุญาตให้อ่าน mRNA และสตริงที่จะสังเคราะห์: ไรโบโซมและถ่ายโอน RNA

โอน RNA (tRNA)

Transfer RNA (tRNA) เป็น RNA ชนิดหนึ่งที่ทำหน้าที่เป็นสะพานโมเลกุลเพื่อเชื่อมต่อ codon ของ mRNA กับกรดอะมิโนที่พวกมันเข้ารหัส หากไม่มี RNA ประเภทนี้ จะไม่สามารถเชื่อมโยงกรดอะมิโนกับทริปเปิ้ลของนิวคลีโอไทด์ที่มีอยู่ใน mRNA.

ในแต่ละ tRNA มีจุดสิ้นสุดที่มีลำดับของนิวคลีโอไทด์สามตัว เรียกว่าแอนติโคดอน ซึ่งเป็นส่วนเติมเต็มของนิวคลีโอไทด์สามเท่าของ mRNA อีกด้านหนึ่งก็มีกรดอะมิโนอยู่

ไรโบโซม

ไรโบโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยสองหน่วยที่มีลักษณะคล้ายกับขนมปังแฮมเบอร์เกอร์สองอัน: หน่วยย่อยขนาดใหญ่และหน่วยย่อยขนาดเล็ก นอกจากนี้ ในไรโบโซม ยังมีตำแหน่งกลวงสามตำแหน่งที่ tRNA จับกับ mRNA: ไซต์ A, P และ E มันอยู่ในไรโบโซมที่สร้างโพลีเปปไทด์

หน่วยย่อยขนาดใหญ่และขนาดเล็กรวมตัวกันรอบ ๆ mRNA และผ่านการกระทำของเอนไซม์ ไรโบโซมเร่งปฏิกิริยาเคมีที่รวมกรดอะมิโนของ tRNA เข้าเป็นลูกโซ่ โพลีเปปไทด์

• คุณอาจสนใจ: "ส่วนของเซลล์และออร์แกเนลล์ที่สำคัญที่สุด: ภาพรวม"

การแปลดีเอ็นเอ: กระบวนการ

ทุกวินาที เซลล์ของเรากำลังผลิตโปรตีนหลายร้อยชนิด ด้วยเหตุนี้การแปลจึงเป็นกระบวนการที่สำคัญสำหรับชีวิต เนื่องจากหากไม่มีการแปล เราก็จะถูกทิ้งไว้โดยปราศจากความสามารถในการแปลงข้อมูลที่มีอยู่ในยีนให้เป็นสิ่งที่มีประโยชน์ การแปลดีเอ็นเอเกิดขึ้นในสามขั้นตอน: การเริ่มต้น การยืดตัว และการสิ้นสุด

การเริ่มต้น

การเริ่มต้นการแปลดีเอ็นเอเกิดขึ้นในไรโบโซม. ออร์แกเนลล์นี้ประกอบขึ้นรอบโมเลกุล mRNA ซึ่งจะมาจาก tRNA

RNA ชนิดสุดท้ายนี้ต้องมีกรดอะมิโนเมไทโอนีนซึ่งเข้ารหัสโดย codon AUG ซึ่งเป็นสัญญาณสำหรับการเริ่มต้นการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์

คอมเพล็กซ์ไรโบโซม-tRNA-mRNA-methionine นี้เรียกว่าคอมเพล็กซ์การเริ่มต้นและจำเป็นสำหรับการแปลที่จะเกิดขึ้น

การยืดตัว

การยืดตัวตามชื่อคือ ระยะที่เติมกรดอะมิโนลงในสายโซ่โพลีเปปไทด์ทำให้ยาวขึ้นและยาวขึ้น. เมื่อมีการแปลแฝดสามของ mRNA นิวคลีโอไทด์มากขึ้น โพลีเปปไทด์จะมีกรดอะมิโนมากขึ้น

ทุกครั้งที่มีการเปิดเผย codon ใหม่ tRNA ที่สอดคล้องกันจะผูกมัด สายโซ่ของกรดอะมิโนที่มีอยู่ติดอยู่กับกรดอะมิโนของ tRNA ผ่านปฏิกิริยาทางเคมี mRNA จะเปลี่ยน codon บนไรโบโซม เผยให้เห็น codon ใหม่ให้อ่าน

ภายในการยืดตัวเราสามารถแยกแยะสามขั้นตอน:

ประการแรก แอนติโคดอน กล่าวคือ แฝดสาม tRNA ที่มีฐานเสริมกับ mRNA triplet, "จับคู่" กับ codon ที่เปิดเผยของ mRNA ที่ไซต์ A

พันธะเปปไทด์เกิดขึ้นจากการเร่งปฏิกิริยาของการสังเคราะห์ aminoacyl-tRNA ระหว่างกรดอะมิโนที่เพิ่งแนะนำใหม่กับกรดอะมิโนก่อนหน้าทันที กรดอะมิโนชนิดใหม่จะอยู่ที่ตำแหน่ง A ของไรโบโซม ในขณะที่กรดอะมิโนตัวเก่าอยู่ใน P หลังจากสร้างลิงค์แล้ว โพลีเปปไทด์จะถูกถ่ายโอนจากไซต์ P ไปยัง A

ไรโบโซมพัฒนาโคดอนใน mRNA. tRNA ที่ไซต์ A ที่มีโพลีเปปไทด์จะเคลื่อนที่ไปยังไซต์ P จากนั้นจะย้ายไปยังไซต์ E และออกจากไรโบโซม

กระบวนการนี้ทำซ้ำหลายครั้ง มากที่สุดเท่าที่กรดอะมิโนใหม่จะถูกวางไว้ถ้าสัญญาณไม่ปรากฏขึ้นก่อนที่จะบ่งชี้ว่าต้องหยุดความต่อเนื่องของสายโซ่โพลีเปปไทด์

การสิ้นสุด

การสิ้นสุดคือช่วงเวลาที่สายโซ่โพลีเปปไทด์ถูกปลดปล่อยและหยุดเติบโต เริ่มต้นเมื่อ codon หยุด (UAG, UAA หรือ UGA) ปรากฏใน mRNA นี้, เมื่อมันถูกนำเข้าสู่ไรโบโซม มันจะกระตุ้นชุดของเหตุการณ์ที่ส่งผลให้มีการแยกเส้นใยออกจาก tRNAปล่อยให้ลอยเข้าหาไซโตซอล

อาจเป็นกรณีที่ถึงแม้จะเลิกใช้แล้วก็ตาม แต่โพลีเปปไทด์ยังคงต้องการรูปร่างสามมิติที่ถูกต้องเพื่อให้กลายเป็นโปรตีนที่มีรูปแบบที่ดี

แม้ว่าโดยพื้นฐานแล้ว โปรตีนคือสายโซ่โพลีเปปไทด์ แต่มีความแตกต่างจากสายโซ่โพลีเปปไทด์ที่ผลิตขึ้นใหม่ในคอมเพล็กซ์ ไรโบโซมคือพวกมันมีรูปร่างสามมิติ ในขณะที่สายโซ่โพลีเปปไทด์ทรินคาใหม่นั้นโดยพื้นฐานแล้วจะเป็นสายโซ่ตรงมากของ กรดอะมิโน.

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

• พาเมลา ซี แชมเป, ริชาร์ด เอ. ฮาร์วีย์ และ เดนิส อาร์ เฟอร์เรียร์ (2005) บทวิจารณ์ภาพประกอบของ Lippincott: ชีวเคมี (ฉบับที่ 3) ลิปพินคอตต์ วิลเลียมส์ แอนด์ วิลกินส์. ไอเอสบีเอ็น 0-7817-2265-9
• เดวิด แอล. เนลสันและไมเคิล เอ็ม. ค็อกซ์ (2005). Lehninger Principles of Biochemistry (ฉบับที่ 4) ว. เอช ฟรีแมน. ไอเอสบีเอ็น 0-7167-4339-6
• ฮิโรคาวะและคณะ (2006). ขั้นตอนการรีไซเคิลไรโบโซม: ฉันทามติหรือการโต้เถียง? แนวโน้มในวิทยาศาสตร์ชีวเคมี, 31 (3), 143-149.