If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Biologia - program rozszerzony

Course: Biologia - program rozszerzony > Jednostka 6

Lekcja 4: Translacja/Przesunięcie
Nauki przyrodnicze
Biologia - program rozszerzony
Ekspresja genu i jej regulacja
Translacja/Przesunięcie
© 2023 Khan AcademyWarunki użytkowaniapolitykę prywatnościInformacja o plikach cookie

Omówienie translacji

Google Classroom
Jak sekwencja nukleotydowa mRNA jest przepisywana na sekwencję aminokwasową polipeptydu (białka). Tłumaczenie na język polski zrealizowane przez Fundację Edukacja dla Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji HASCO-LEK.

Wprowadzenie

Popatrz na swoje ręce. Kości, skóra i mięśnie, które widzisz, zbudowane są z komórek. I każda z nich zawiera miliony białekstart superscript, 1, end superscript. Białka są kluczowymi cząsteczkami i "częściami składowymi" każdego organizmu na Ziemi!
Jak wytwarzane są białka w komórkach? Dla początkujących, instrukcje do wytwarzania białek są "zapisane " w DNA komórek w postaci genów. Jeśli to zagadnienie jest dla Ciebie nowe, możesz sprawdzić dział Od DNA przez RNA do białka (centralny dogmat) zanim przejdziesz do sedna sprawy, czyli tematu wytwarzania białek.
Zasadniczo, gen jest wykorzystywany, żeby zbudować białko w dwuetapowym procesie:
  • Etap 1: transkrypcja! Tutaj sekwencja DNA genu jest przepisywana na RNA. U eukariotów takich jak Ty i ja, RNA ulega obróbce (i często wtedy kilka jego elementów jest wycinane), aby utworzyć końcowy produkt, nazywany informacyjnym RNA lub mRNA.
  • Etap 2: translacja! Na tym etapie, mRNA jest "odczytywane, aby utworzyć białko (lub część/podjednostkę białka), które zawiera konkretną sekwencję aminokwasów.
Centralny dogmat biologii molekularnej stwierdza, że informacja przepływa od DNA (geny) do mRNA w procesie transkrypcji i potem do białek w procesie translacji.
_Obraz zmieniony, na podstawie: "Central dogma of molecular biochemistry with enzymes," autorstwa Daniela Horspool'a (CC BY-SA 3.0). Zmieniony obraz jest na licencji CC BY-SA 3.0._
W tym artykule przyjrzymy się bliżej translacji, biorąc pod uwagę cały proces, oraz cząsteczkom, które go przeprowadzają.

Kod genetyczny

Podczas translacji komórka "odczytuje" informację z informacyjnego RNA (mRNA) i wykorzystuje ją do budowy białka. W rzeczywistości, mówiąc bardziej technicznie, mRNA nie zawsze koduje - dostarcza instrukcji o- całym białku. Natomiast, co możemy z pewnością powiedzieć jest to, że zawsze koduje polipeptyd, czyli łańcuch aminokwasów.
Tabela kodu genetycznego. Każda trzyliterowa sekwencja nukleotydów mRNA odpowiada specyficznemu aminokwasowi lub kodonowi stop. UGA, UAA i UAG są kodonami STOP. AUG jest kodonem dla metioniny i jest także kodonem start.
_Obraz za: "The genetic code," OpenStax College, Biology (CC BY 3.0)._
W mRNA, instrukcjami do budowy polipeptydu są nukleotydy RNA (A, U, C i G) odczytywane trójkami. Są one nazywane kodonami.
Istnieje 61 kodonów dla aminokwasów i każdy z nich jest "odczytywany" aby określić konkretny aminokwas spośród 20 powszechnie znajdujących się w białkach. Jeden kodon - AUG, określa aminokwas metioninę i także zawsze działa jako kodon start sygnalizując rozpoczęcie syntezy białka.
Są jeszcze trzy kodony, które nie definiują aminokwasów. Te kodony stop, UAA, UAG, i UGA, mówią komórce, kiedy polipeptyd jest gotowy. To wszystko, ten zestaw powiązań kodon-aminokwas jest nazywany kodem genetycznym, ponieważ pozwala komórkom "odszyfrować" mRNA do łańcucha aminokwasów.
Każde mRNA zawiera zestaw kodonów (trójek nukleotydów), wśród których każda określa aminokwas. Zależność pomiędzy kodonami mRNA i aminokwasami jest nazywana kodem genetycznym.
5' AUG - metionina ACG - treonina GAG - glutamina CUU - leucyna CGG - arginina AGC - seryna UAG - stop 3'
Zmieniony obraz za "RNA-codons-aminoacids," autorstwa Thomasa Splettstoesser'a (CC BY-SA 4.0). Zmieniony obraz jest na licencji CC BY-SA 4.0.

Omówienie translacji

Jak odczytywane jest mRNA, aby utworzyć polipeptyd? Dwoma rodzajami cząsteczek o kluczowych rolach w translacji są tRNA i rybosomy.

Transportujące RNA (tRNA)

RNA transferowe lub tRNA to molekularne „mosty” łączące kodony mRNA z aminokwasami, które kodują. Na jednym końcu każdego tRNA znajduje się sekwencja trzech nukleotydów zwanych antykodonem, która może wiązać się do specyficznych kodonów mRNA. Drugi koniec tRNA zawiera aminokwas określony przez kodony.
Jest wiele różnych rodzajów tRNA. Każdy typ odczytuje jeden lub kilka kodonów i niesie właściwy aminokwas pasujący do tych kodonów.
Rybosomy składają się z małej i dużej podjednostki i mają trzy miejsca, gdzie tRNA może przyłączyć się do mRNA (miejsca A, P i E). Każde tRNA niesie konkretny aminokwas i łączy się z kodonem na mRNA, który jest komplementarny do jego antykodonu.
Obraz zmieniony za "Translation: Figure 3," OpenStax College, Biology (CC BY 4.0).

Rybosomy

Rybosomy są strukturami, w których są syntetyzowane polipeptydy (białka). Są zbudowane z białka i RNA (rybosomalnego RNA, inaczej rRNA). Każdy rybosom ma dwie podjednostki, dużą i małą, które okalają mRNA - tak jak dwie połówki bułki hamburgerowej okrywające mięso.
Rybosom dostarcza zestaw poręcznych rowków, gdzie tRNA może znaleźć pasujące kodony na matrycy mRNA i dostarczyć aminokwasy. Te rowki, nazywane są miejscami A, P i E. Rybosom nie tylko ma tą funkcję, ale także działa jako enzym, katalizując reakcję chemiczną, która łączy razem aminokwasy, tworząc łańcuch.
Chcesz dowiedzieć się więcej o strukturze i funkcji tRNA i rybosomów? Sprawdź artykuł o tRNA i rybosomach!

Etapy translacji

Twoje komórki tworzą nowe białka w każdej sekundzie dnia. I każde z tych białek musi zawierać prawidłowy zestaw aminokwasów, połączonych razem we właściwej kolejności. Może to brzmieć jak wyzwanie, ale na szczęście Twoje komórki (wraz z komórkami innych zwierząt, roślin i bakterii) są w stanie wykonać to zadanie.
Aby zobaczyć jak komórki tworzą białka, podzielmy translację na trzy etapy: inicjację (rozpoczęcie), elongację (wydłużanie łańcucha białkowego) i terminację (zakończenie).

Uruchomienie procesu: inicjacja

Podczas inicjacji, rybosom lokuje się wokół odczytywanego mRNA i pierwsze tRNA (niosące aminokwas metioninę, która pasuje do kodonu start, AUG). Ta konfiguracja, nazywana kompleksem inicjacyjnym, jest niezbędna do rozpoczęcia translacji.

Wydłużanie łańcucha: elongacja

Elongacja jest etapem, w którym łańcuch aminokwasowy wydłuża się. Podczas elongacji, mRNA jest odczytywane kodon za kodonem i do każdego kodonu dodawany jest pasujący do niego aminokwas w rosnącym łańcuchu białkowym.
Za każdym razem, kiedy nowy kodon jest dostępny:
  • Pasujące tRNA łączy się z kodonem
  • Istniejący łańcuch aminokwasowy (polipeptyd) jest łączony z aminokwasem z tRNA podczas reakcji chemicznej
  • mRNA jest przesunięte o jeden kodon nad rybosomem, eksponując nowy kodon, aby mógł zostać odczytany
    Elongacja ma trzy etapy:
    1) Antykodon nadchodzącego tRNA paruje z kodonem z mRNA dostępnym w miejscu A.
    2) Wiązanie peptydowe tworzy się pomiędzy nowym aminokwasem (w miejscu A) i wcześniej dodanym aminokwasem (w miejscu P), przenosząc polipeptyd z miejsca P do miejsca A.
    3) Rybosom przesuwa w dół o jeden kodon na mRNA. tRNA w miejscu A (niosący polipeptyd) przesuwa się do miejsca P. tRNA z miejsca P przesuwa się do miejsca E i opuszcza rybosom.
    Obraz na podstawie podobnego w Reece et al. squared
Podczas elongacji, tRNA przesuwa się przez miejsca A, P i E rybosomu, jak pokazano powyżej. Ten proces powtarza się wiele razy, w miarę jak odczytywane są nowe kodony i dodawany jest nowy aminokwas do łańcucha.
Bardziej szczegółowe informacje na temat faz elongacji znajdziesz w artykule o etapach translacji.

Zakończenie: terminacja

Terminacja jest etapem, w którym uwalniany jest ukończony łańcuch polipeptydowy. Rozpoczyna się, kiedy kodon stop (UAG, UAA lub UGA) wchodzi do rybosomu, uruchamiając serię zdarzeń, które oddzielają łańcuch od tRNA i pozwalają na uwolnienie go z rybosomu.
Po terminacji, polipeptyd może nadal wymagać fałdowania do właściwej struktury 3D, przejścia obróbki (takiej jak usunięcie aminokwasów), skierowania do właściwego miejsca w komórce, czy połączenia z innym polipeptydem zanim będzie działał jako funkcjonalne białko.

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Zaloguj się
Na razie brak głosów w dyskusji
Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.