Prepis vysvetlený! Funkcia, úloha, choroby; Porucha
Transkripcia je jedným z procesov génovej expresie, t. J. Procesom, akým sa navrhujú informácie o DNA a biomase/bunkách. Prebieha vo všetkých eukaryotických (bunky so skutočným jadrom) a prokaryotických bunkách (bunky bez skutočného jadra).
Čo je to za prepis?
Transkripcia sa týka čítania génu z DNA a syntézy RNA pre neskoršiu produkciu/premenu na proteín na ribozómoch. Začína sa v jadre eukaryotov a v cytoplazme prokaryotov.
Transkripcia je prvým krokom v génovej expresii a je všeobecne podobná replikácii DNA. Počas procesu sa syntetizuje takzvaná ribonukleová kyselina (anglicky: ribonukleová kyselina = RNA). Syntéza závisí od DNA, pretože sa z nej číta gén.
V konkrétnom bode reťazca DNA sa enzým RNA polymeráza viaže a začína ju meniť, aby s ňou mohla vytvoriť spojenie.
RNA polymeráza teraz putuje po časti, ktorá sa má čítať, a kopíruje ju akumuláciou voľných častí RNA v bunkovom jadre. Tak sa vytvorí kópia, ktorá nepozostáva z DNA (deoxyribonukleová kyselina), ale z RNA (ribonukleová kyselina).
Teraz je pomocou špeciálnych procesov výsledná mRNA/tRNA/rRNA oddelená a transportovaná do cytoplazmy cez bunkovú jadrovú membránu. Tam sa to potom stane:
- Súdne spory
- Spojiť
- Preklad
Inými slovami, na spracovanie mRNA/tRNA/rRNA na polypeptidy a proteíny.
Kroky prepisu
Replikácia a transakcia
Pixabay/Clker-bezplatné-vektorové obrázky
Rôzne kroky prepisu
Prepis prebieha v niekoľkých rôznych krokoch.
- zasvätenie
- Predĺženie
- Ukončenie
Potom nasleduje diferenciálna transkripcia/diferenciálna génová expresia.
Krok 1/začatie
Kódy sú takzvané konsenzuálne sekvencie ako Pribnow-Box, CAAT-Box alebo TATA-Box. Tieto identické a idealizované sekvencie báz zaisťujú zodpovedajúce rozpoznanie promótorov.
Promótor je rozpoznávaný riadenou difúziou RNA polymerázy pozdĺž dvojitej špirály DNA. To vedie k elektrostatickým interakciám a interakciám medzi enzýmom a donormi a akceptormi vodíka v DNA.
Eukayotické bunky rozpoznávajú sekvencie prostredníctvom určitých proteínov, ako je TBP (väzbový proteín Tata-Box). Prokaryotické bunky rozpoznávajú špecifické gény na základe faktora sigma. Toto je súčasť bakteriálneho holoenzýmu RNA polymerázy.
Po prvých procesoch rozpoznávania pokrýva enzým RNA polymeráza/komplex sigma časť párov báz (-50 až +20 párov báz/-50 znamená, že táto časť je 50 párov báz pred čítaným génom, až 20 párov báz za sebou gén). Táto zakrytá časť sa potom neskrúca a teraz tvorí uzavretý komplex, ktorý sa prenáša do otvorenej oblasti mimo bunkového jadra (v eukaryotoch).
Krok 2/predĺženie
Teraz sa pozdĺž nej pohybuje enzým RNA polymeráza, ktorý teraz vstúpil do spojenia s DNA, smerom 5’3 ′. To vedie k syntéze RNA na matricovom vlákne (tj. Pripojenom vlákne). Teraz sa oddelí 17 párov báz DNA v transkripčnej bubline (komplex DNA-RNA). To sa potom znova zvrtne. Počas tohto procesu sa RNA, ktorá bola teraz načítaná, oddelí od DNA.
Krok 3/ukončenie
Existujú 2 typy ukončenia
Čítanie DNA RNA polymerázou prebieha, kým enzým nenarazí na terminátorovú sekvenciu v DNA, nezastaví transkripciu a nezačne sa oddeľovať.
Prokaryoty majú dva rôzne typy ukončenia:
- Rho závislé ukončenie
- Rho-nezávislé ukončenie
Faktor Rho je proteín, ktorý zastavuje transkripciu. Ak je zahrnutý faktor Rho, viaže sa na komplex DNA-RNA, odvíja ho a potom rozpúšťa.
Ak nie je zahrnutý faktor Rho, predpokladá sa, že špeciálne sekvencie na samotnej špirále DNA interagujú s RNA polymerázou len veľmi slabo, a preto sa RNA pri stretnutí s touto sekvenciou oddeľuje.
O eukaryotických terminátoroch je známe málo.
Krok 4 (diferenciálny)
4. krok/diferenciálna transkripcia/diferenciálna génová expresia:
Bunky organizmu nie sú zvyčajne všetky rovnaké, aj keď majú rovnakú štruktúrnu štruktúru. Líšia sa svojou povahou a primárnymi cieľmi. Čo však presne vedie k tejto odlišnej povahe?
Rovnaké bunky a gény nie sú trvalo prepísané. Prepis je riadený. Transkripciu riadia okrem iného transkripčné faktory (proteín viažuci sa na DNA), tlmiče (sekvencie génov, ktoré inhibujú transkripciu) a zosilňovače (motívy regulačných sekvencií v promótoroch). Prokaryoty majú na kontrolu rôzne sigma faktory.
Funkcie a úlohy
Prepis a preklad sú procesy v bunkách, ktoré zabezpečujú vykonávanie informácií o DNA. Informácie sú uložené v DNA. Tam sú vo forme nukleových báz. Tri bázy vždy znamenajú jednu aminokyselinu. Tieto trojčatá sa nazývajú kodóny.
Po syntéze sa „kópia“ vráti do bunkového jadra a rozdelí sa na jednotlivé časti. Je recyklovaný a je možné z neho vytvoriť novú kópiu. Tieto kópie, ktoré sa tiež nazývajú matice, bunka použije iba raz a potom ich znova recykluje.
Transkripcia je preto elementárnou zložkou alebo predpokladom biosyntézy proteínov v bunkách. Pretože bez ohľadu na to, na čo bunka potrebuje nové proteíny, či už na stavbu nových buniek alebo častí membrány alebo na aktiváciu určitých procesov, musí sa vždy najskôr prečítať zodpovedajúca časť DNA, aby bolo možné požadované proteíny syntetizovať.
Informácie o DNA sa môžu tvarovať iba pomocou prepisu. Zaisťuje, aby sa tam dostala požadovaná časť stavebného plánu, kde ju možno potom ďalej spracovať. Takto sa dá nakoniec vytvoriť bielkovina.
Pred vytvorením proteínu však musí byť kópia najskôr spracovaná, t. J. Ďalej spracovaná. Prvé prepisy stále obsahujú intróny, ktoré zasahujú do nekódovaných sekvencií, ktoré sa odstránia počas zostrihu. Takto zostanú iba exóny, teda kódované kúsky.
Podľa živej bytosti
Funkcie a úlohy prepisu u rôznych živých bytostí
Živé bytosti sú rozdelené do troch skupín. Archaea, baktérie a eukaryoty.
Prepis sa všeobecne používa u všetkých živých bytostí a organizmov na kopírovanie/odčítanie časti DNA alebo RNA (u niektorých vírusov) a na odovzdanie týchto informácií. Ale proces čítania prebieha inak a je riadený rôznymi faktormi.
U všetkých eukaryotických tvorov, ktoré možno nazvať zložitými, počnúc kriketom, cez plazy až po cicavce, sa vyskytuje cez Prepis v jadre, nastáva zahájenie syntézy bielkovín. To isté platí pre mnoho jednoduchších živých bytostí, ako sú prokaryoty/bunkové živé bytosti. V nich je transkripcia riadená veľkým počtom enzýmov, kodónov, ako sú promótory alebo ich zosilňovače, tlmiče a ďalšie transkripčné faktory.
V prepis archaeal, tj transkripcia v archaei (primordiálnych baktériách), transkripcia je spôsobená iba dvoma transkripčnými/iniciačnými faktormi. Ide teda o menej zložitý a originálnejší typ prepisu.
The bakteriálna transkripcia je to iba vďaka enzýmu RNA polymerázy. Teda o niečo jednoduchšie.
Prepis vírusov sa niekedy líši od transkripcie iných buniek. Pretože niektoré vírusy majú iba RNA a nie kompletný genóm DNA. Môže to však byť a reverzný prepis nastať. Tu sa mRNA číta v predbežnom štádiu DNA a enzýmová reverzná transkriptáza potom produkuje DNA z prečítanej mRNA.
Choroby a poruchy
Choroby a poruchy transkripcie
Pretože prepis je proces, môže sa narušiť a spôsobiť chyby. Ak RNA polymeráza kopíruje časť reťazca DNA, môže sa stať, že buď časť DNA nie je kopírovaná, alebo je kopírovaná nesprávne.
Ale aj napriek prísnym kontrolám v týchto procesoch, aj tu sa vyskytujú chyby. Približne každý tisícinový kopírovaný kodón DNA (mRNA) je chybný. V súvislosti s biosyntézou proteínov sa produkuje proteín, ktorý buď nefunguje vôbec, alebo funguje iba v obmedzenej miere.
Aj v prípade, že sa tento chybný proteín podarí vstúpiť do systému organizmu, ide o výnimočnú chybu. Pretože hoci je chybovosť v procesoch kopírovania vysoká, väčšina z nich je spozorovaná/objavená a opravená.
Aj keď sa to nestane, je to len jediný chybný proteín. Iba mutácia génu alebo celého genómu, to znamená templát pre kópie, by z dlhodobého hľadiska spôsobila choroby a sťažnosti. Pretože týmto spôsobom by sa už nesprávny gén počas transkripcie kopíroval a duplikoval. Počas transkripcie RNA polymeráza kontroluje kópiu, ktorú vytvorila, ale nie šablónu.
Chyba prepisu
Pre biologický organizmus je nanajvýš dôležité, aby bola DNA správne prítomná a tiež správne kopírovaná. Z tohto dôvodu sa počas biosyntézy proteínu vždy vytvorí iba jedna kópia ako mRNA. Stáva sa to niekedy až tisíckrát, v závislosti od toho, ako často telo bielkoviny potrebuje, ale nikdy sa z nich nekopíruje.
Vírusy hepatitídy tiež používajú transkripciu
Každá kópia sa použije iba raz a potom sa recykluje. To tiež predstavuje akýsi ochranný mechanizmus organizmu, ktorý sa chce vyhnúť chybám v kópiách a syntézach, a to je tiež dôvod, prečo sa zriedka vyskytujú veľké poškodenia alebo účinky transkripčnej chyby.
Príklad choroby spôsobenej transkripciou je možné vysvetliť použitím reverznej transkriptázy. Tieto enzýmy premieňajú RNA na DNA alebo spracovávajú RNA takým spôsobom, že vzniká DNA.
Reverzná transkriptáza (RT) bola prvýkrát objavená v retrovírusoch, ako je HIV. Pretože retrovírusy nemajú DNA, iba RNA, používajú tieto enzýmy na distribúciu a množenie svojho genómu v hostiteľovi.
Ale nielen retrovírusy používajú na svoje množenie transkripciu a RT enzým. Tieto mechanizmy využívajú aj vírusy DNA, ako je vírus hepatitídy B a caulimovírus, ktoré sa nachádzajú v rastlinách.
Reverzná transkripcia zaisťuje množenie vírusov a vedie k chorobám, ako je AIDS alebo hepatitída B.
Často kladené otázky a odpovede
Ďalej odpovedáme na často kladené otázky týkajúce sa prepisov.
Aký je rozdiel medzi prepisom a replikáciou?
Zatiaľ čo pri transkripcii sa na rozdiel od replikácie kopíruje iba malá časť DNA, pri replikácii sa vytvára kópia celého genetického materiálu.
Počas transkripcie sa vytvorí kópia génu pre biosyntézu proteínov; kópia/mRNA opúšťa bunkové jadro. Počas replikácie zostáva úplná skopírovaná DNA v bunkovom jadre.
Ako sa nazývajú tri stupne prepisu?
- zasvätenie,
- Predĺženie,
- Ukončenie.
Ako sa líši transkripcia medzi prokaryotmi a eukaryotmi?
Po prvé, u prokaryotov je za čítanie DNA zodpovedný iba jeden enzým RNA polymerázy, u eukaryotov existujú rôzne typy RNA polymerázy. Samotná kontrola transkripcie a jej rýchlosť je u eukaryotov tiež oveľa zložitejšia.
Po transkripcii mRNA opúšťa jadro eukaryotov. U prokaryotov, ktoré nemajú jadro, zostáva mRNA v cytoplazme.