Съдържание

примери

В биологията, транскрипция е процесът на транскрибиране или копиране на генетичната информация, съхранявана в ДНК верига, в допълнителна верига на РНК (пратеник РНК или иРНК) с помощта на РНК полимерази. При прокариотите процесът протича в цитоплазмата. При еукариотите то протича вътре в ядрото. Общите стъпки на транскрипцията са (1) иницииране, (2) бягство на промотора, (3) удължаване и (4) прекратяване. Накратко, РНК полимеразата заедно с определени транскрипционни фактори се свързва с ДНК промотора. Това кара частта от ДНК да се развие и да образува транскрипционен балон. Сайт в балончето за транскрипция се свързва с РНК полимеразата. Произвежда се и се освобождава фаза на абортиращи цикли на кратки транскрипти на иРНК. РНК полимеразата избягва от промотора, за да премине към етапа на удължаване, където се образува транскрипт на иРНК, докато преминава некодиращата верига на ДНК. В последната фаза водородните връзки на РНК-ДНК спиралата се разкъсват. При еукариотите иРНК транскриптът преминава през по-нататъшна обработка. Той преминава през полиаденилиране, затваряне и снаждане. След това тРНК транскриптът, който носи копие на кодиращия сегмент на ДНК, се пренася на рибозомното място за транслация.

Определение на транскрипцията

Транскрипцията е биологичен процес, при който се получава тРНК транскрипт (т.е. копие на кодиращата последователност за определен протеин), обикновено чрез транскрибиране на основната верига на ДНК. Този транскрипт служи като шаблон за следващата стъпка на биосинтеза на протеини, транслация, с помощта на ензима, РНК полимераза. По този начин транскрипцията се разглежда като първата стъпка от генната експресия и биосинтеза на протеини.

Етимология

Терминът транскрипция идва от латински transcriptiōnem, от trānscrībō, което означава „преписвам“.

Централна догма

Централната догма на молекулярната биология твърди, че генетичната информация тече от ДНК към ДНК чрез репликацията и от ДНК към иРНК чрез транскрипция. иРНК се транслира (транслация в протеин, състоящ се от специфична последователност от аминокиселини. Последователността се определя от последователността на тринуклеотидни кодони. Всеки кодон е набор от три съседни нуклеотида.

Транскрипция срещу репликация

И транскрипцията, и репликацията са биологични процеси за получаване на копие на ДНК. Резултатът от репликацията обаче е точно копие на ДНК, докато при транскрипцията изходът не е точно копие, а тРНК транскрипт, където тимините се заменят с урацили. В репликация, допълващото сдвояване на основата включва двойки аденин-тимин (AT) и гуанин-цитозин (GC). При транскрипцията базовите двойки са аденин-урацил (AU) и гуанин-цитозин (GC). В репликацията участващият ензим е ДНК полимераза, докато при транскрипцията ензимът е РНК полимераза. И репликацията, и транскрипцията протичат в посока 5 ′ → 3 ′. Но за разлика от репликацията на ДНК, транскрипцията не се нуждае от грунд, който да инициира процеса. При прокариотите и двамата се срещат в цитоплазмата. При еукариотите и двете се срещат в ядрото. Докато репликацията е подготвителен етап за клетъчното делене, като транскрипцията на митоза е началният етап на генната експресия и синтеза на протеини.

Транскрипция срещу превод

И транскрипцията, и транслацията са стъпки в биосинтезата на протеини. Транскрипцията обаче се появява първо преди превода. Транскрипцията произвежда иРНК, която носи кода, който трябва да бъде транслиран в специфичен протеин (или полипептид). Кодът е копие на ДНК кодиращия сегмент. Той определя специфичната последователност на аминокиселините. По този начин потокът от генетична информация в транскрипцията е от ДНК → иРНК, докато при транслацията потокът е от иРНК → аминокиселина или протеин. И двата процеса се подпомагат от ензими: РНК полимеразата помага при транскрипцията, докато рибозимът при транслацията. При прокариотите транскрипцията се случва в цитоплазмата, докато при еукариотите се случва в ядрото. Що се отнася до транслацията, тя се извършва в цитоплазмата, където рибозомите са разположени както в прокариотните, така и в еукариотните клетки.

Генетичен код

В биологията кодон се отнася до всеки от набор от три съседни нуклеотида, които определят за определена аминокиселина. Например Guanine-Uracil-Uracil (GUU) кодира аминокиселината валин. Кодовете Цитозин-Урацил-Аденин (CUA) за левцин. Uracil-Adenine-Adenine (UAA) е стоп кодон. Кодоните на иРНК допълват тринуклеотидите в тРНК. Тринуклеотидите в тРНК се наричат ​​антикодони. Например кодонът Гуанин-Гуанин-Гуанин (GGG) в иРНК ще се допълва двойно с антикодона на цитозин-цитозин-цитозин (CCC) на тРНК.

Стъпки

Транскрипцията е първата стъпка на генната експресия, при която определен сегмент от ДНК се копира в РНК от ензима РНК полимераза. Както РНК, така и ДНК са нуклеинови киселини, които използват базови двойки нуклеотиди като допълнителен език, който може да се преобразува напред-назад от ДНК в РНК чрез действието на правилните ензими. По време на транскрипцията, ДНК последователност се чете от РНК полимераза, която произвежда комплементарна, антипаралелна РНК верига, наречена първичен транскрипт. За разлика от репликацията на ДНК, транскрипцията води до РНК комплемент, който включва нуклеотид урацил (U) във всички случаи, когато тимин (Т) би се появил в ДНК комплемент. Също за разлика от репликацията на ДНК, където се синтезира ДНК, транскрипцията не включва РНК праймер, за да инициира синтез на РНК. Стъпките на транскрипцията са както следва: (1) иницииране, (2) излизане на промотора, (3) удължаване и (4) прекратяване.

Посвещение

РНК полимеразата, с помощта на определени транскрипционни фактори, се свързва с промотора на ДНК, образувайки РНК полимераза-промотор затворен комплекс. След това е последвано от отваряне (размотаване) на ДНК в промоторната област, образувайки отворен комплекс. Откритата част от ДНК след размотаването образува транскрипционен балон. След това РНК полимеразата се свързва със стартовото място на транскрипцията в балона на транскрипцията. Настъпва фаза на абортиращо иницииране (цикли на синтез), водеща до освобождаване на кратки транскрипти на иРНК (около 2 до 15 нуклеотида).

Бягство на организатора

Стъпката след инициирането е избягване на промотора. РНК полимеразата избягва от промотора, за да може да влезе в етапа на удължаване.

Удължение

Тъй като РНК полимеразата преминава през некодиращата верига на ДНК от 3 '→ 5', тя улеснява сдвояването на нуклеотидна база. Нуклеотидите на иРНК се добавят от 5 '→ 3', като се получава копие на не-шаблонната кодираща верига на ДНК, с изключение на тимина (заменен с урацил). Захарно-фосфатният скелет се образува чрез РНК полимераза. По този начин захарният компонент на гръбначния стълб е рибоза (за разлика от захарта на ДНК, която е дезоксирибоза).

Прекратяване на договора

По време на тази фаза водородните връзки на РНК-ДНК спиралата се разкъсват. При еукариотите иРНК транскриптът преминава през по-нататъшна обработка. Той преминава през полиаденилиране, затваряне и снаждане. Терминационният механизъм, използван от прокариотите, може да бъде или rho-зависим, или rho-независим. При еукариотите терминацията включва както поли А сигнала, така и последователността на терминатора надолу по веригата.

Прокариотична транскрипция срещу еукариотна транскрипция

И при прокариотите, и при еукариотите генетичният поток при транскрипцията е от ДНК към РНК. И двамата използват РНК полимераза, за да подпомогнат процеса. Еукариотите обаче имат три вида РНК полимерази (I, II и III). Прокариотите имат само един тип.
Докато транскрипцията се случва в цитоплазмата на прокариотите, тя се извършва в ядрото на еукариотите. Ако РНК копието съдържа кодиращия сегмент на ДНК, то оставя ядрото като иРНК за транслация в рибозомното място. При бактериите тРНК не се подлага на обработка преди транслация. По този начин на бактериалната иРНК липсва капачката и поли А опашката. Обратно, при еукариотите, иРНК се обработва допълнително чрез добавяне на капачка и поли А опашка и сплайсинг преди транслация. Друга основна разлика е, че при бактериите транскрипцията и транслацията могат да се появят едновременно. При еукариотите първо трябва да се попълни транскрипцията, преди преводът да може да продължи. МРНК, произведена от прокариоти, е полицистронна, което означава, че една иРНК може да съдържа повече от един ген. За разлика от това, мРНК на еукариотите е моноцистронна, тъй като една иРНК може да носи само един ген.

Свързани термини

Вижте също

Препратки и допълнително четене

  1. Прокариотична срещу еукариотна транскрипция. (2019). Взето от уебсайта Uwec.edu: https://www.chem.uwec.edu/webpapers2006/sites/demlba/folder/provseuk.html
  2. Централна догма на биологията. (2014). Взето от уебсайта на Csbsju.edu: http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/chem и обществото/cent-dogma/olcentdogma.html
  3. Превод: ДНК в иРНК за протеини Научете науката в Scitable. (2013). Взето от уебсайта на Nature.com: https://www.nature.com/scitable/topicpage/translation-dna-to-mrna-to-protein-393/
  4. Транскрипция и превод. (2017, 26 април). Взето от уебсайта на Uq.edu.au: https://di.uq.edu.au/community-and-alumni/sparq-ed/sparq-ed-services/transcription-and-translation
  5. Транскрипция/Превод. (2019). Взето от уебсайта на Iupui.edu: https://www.biology.iupui.edu/biocourses/N100/2k3ch13dogma.html
  6. Синтез на протеини. (2019). Взето от уебсайта на Elmhurst.edu: http://chemistry.elmhurst.edu/vchembook/584proteinsyn.html