úvod
Gén je úsek DNA s návodom na jednu bielkovinu. Ako DNA vyzerá a ako sa párujú bázy, sme videli v lekcii Nukleové kyseliny. Teraz sledujeme, ako sa návod z jadra dostane k ribozómu a ako z neho vznikne bielkovina. Tento tok informácie, DNA → RNA → bielkovina, nazval Francis Crick ústredná dogma molekulovej biológie.
teória
Transkripcia
V jadre enzým RNA-polymeráza rozplietne kúsok DNA a podľa jedného reťazca zostaví molekulu mRNA (mediátorovej RNA). Páruje pri tom bázy: oproti A dá U, oproti T dá A, oproti C dá G a oproti G dá C. Hotová mRNA má rovnaké poradie báz ako druhý, kódujúci reťazec DNA, len namiesto T obsahuje U. Potom opustí jadro.
teória
Genetický kód
Ribozóm číta mRNA po trojiciach báz, kodónoch. Štyri bázy v trojiciach dajú 64 kombinácií. Tie kódujú 20 aminokyselín a tri stop signály (UAA, UAG, UGA). Väčšinu aminokyselín kóduje viac kodónov, kód je degenerovaný. Preklad sa začína kodónom AUG pre metionín. Kód je takmer rovnaký vo všetkých organizmoch od baktérie po človeka.
teória
Translácia
Na ribozóme sa ku každému kodónu priloží tRNA s príslušnou aminokyselinou. tRNA má na jednom konci antikodón, ktorý sa páruje s kodónom, a na druhom konci aminokyselinu. Ribozóm spája aminokyseliny peptidovými väzbami, posúva sa po mRNA o tri bázy ďalej, až kým nenarazí na stop kodón. Hotový reťazec sa poskladá do priestorového tvaru.
vyskúšaj si
Ribozóm
Toto je kódujúci reťazec DNA. Najprv ho prepíš do mRNA.
0 / 0DNA 5′ATGGCTTGGAAATAA
Kde v bunke vznikajú bielkoviny?
0 / 0Zapamätaj si: gén v DNA je návod na bielkovinu. V jadre sa prepíše do mRNA (transkripcia), mRNA prejde k ribozómu a ten ju prečíta po trojiciach báz a pospája príslušné aminokyseliny (translácia). Keď sa v géne zmení písmeno, mutácia, môže sa zmeniť aj bielkovina.
Úprava mRNA a bielkoviny
U eukaryotov mRNA pred opustením jadra dozrieva: dostane čiapočku a chvost z adenínov a vystrihnú sa z nej intróny, úseky, ktoré nekódujú bielkovinu. Hotová bielkovina sa často ďalej upravuje: odstráni sa štartovací metionín, pridajú sa cukry či fosfáty, niektoré sa rozstrihajú. Napríklad inzulín vzniká ako dlhší preproinzulín a až vystrihnutím vznikne aktívny hormón.
Druhy mutácií
| Mutácia | Čo sa stane | Príklad |
|---|---|---|
| tichá | kodón sa zmení, aminokyselina nie | GAG → GAA, stále kyselina glutámová |
| zámena aminokyseliny | jedna aminokyselina sa zmení | GAG → GTG, kosáčikovitá anémia |
| nezmyselná | vznikne predčasný stop | bielkovina je skrátená |
| posunová | vloženie alebo vymazanie bázy | zmenia sa všetky ďalšie kodóny |
Energia na bielkovinu
Proteosyntéza je jeden z najdrahších dejov v bunke. Aktivácia každej aminokyseliny na tRNA stojí 2 makroergické väzby z ATP a ribozóm spotrebuje ďalšie 2 GTP. Bielkovina so 300 aminokyselinami teda stojí okolo 1 200 makroergických väzieb, nepočítajúc výrobu mRNA.
rozšírenie mRNA vakcíny
Vakcíny proti covidu-19 obsahujú mRNA s návodom na jednu bielkovinu vírusu. Bunky po očkovaní mRNA prečítajú svojimi ribozómami, krátko vytvárajú vírusovú bielkovinu a imunitný systém sa ju naučí rozpoznať. mRNA sa za niekoľko dní rozloží a do DNA v jadre sa nedostane. Katalin Karikóová a Drew Weissman za vývoj tejto technológie dostali v roku 2023 Nobelovu cenu.
teória
Časté chyby
- „mRNA vzniká na ribozóme.“ Vzniká v jadre, ribozóm ju len číta.
- „Každá zámena bázy zmení bielkovinu.“ Tichá mutácia aminokyselinu nezmení.
- „V RNA je tymín.“ V RNA je uracil.
- „Jeden kodón môže kódovať viac aminokyselín.“ Naopak, jednu aminokyselinu môže kódovať viac kodónov.
Ako hormóny riadia, kedy bunky cukry ukladajú a kedy ich uvoľňujú, ukáže lekcia Regulácia metabolizmu a hormóny.