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核糖体、转录和翻译
遗传信息储存在DNA是一个生活的档案说明细胞用来完成生命的功能。每个单元内部,寻找合适的催化剂从这个档案信息和使用它来建立新的蛋白质-蛋白质组成细胞的结构、细胞的生化反应,运行,有时制造用于出口。尽管所有的细胞组成一个多细胞生物包含相同的遗传信息,功能不同的细胞在机体内使用不同的催化剂来表达只有特定部分的这些指令来完成生命的功能。
在分裂细胞遗传信息是如何传递?
当一个细胞分裂时,它创建一个复制的遗传信息- DNA分子的形式的两个子细胞。这些副本的准确性决定了新生的细胞健康和遗传特性,因此它是至关重要的,DNA的过程复制尽可能准确的(图1)。
一个因素有助于确保精确复制是DNA双螺旋结构本身。特别是,两股DNA的双螺旋结构的分子称为组合组成核苷酸。DNA是由四个不同的核苷酸-腺嘌呤(一),胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)鸟嘌呤(G) -每个命名它所包含的含氮碱基。此外,形成一个链的核苷酸的DNA双螺旋结构总是与其他链的核苷酸据称为模式互补的碱基配对——具体来说,一个总是成对T, C总是对G(图2)。因此,在细胞分裂过程中,双链解开,每个链作为模板合成新的互补链。
最初的步骤获取遗传信息是什么?
RNA分子与DNA分子在几个重要方面:他们是单链而不是双链;他们的组件是一个糖核糖而非脱氧核糖;他们包括尿嘧啶(U)核苷酸而非胸腺嘧啶(T)核苷酸(图4)。另外,因为他们是单股,RNA分子不形成螺旋;相反,它们折叠成复杂的结构稳定的内部互补碱基对。
RNA信使RNA是最变量类,有成千上万的不同的信使RNA分子在细胞在任何给定的时间。一些信使rna分子丰富,多达数百或数以千计,通常是真实的记录编码结构蛋白。其他mrna相当罕见,也许只有一个副本,有时就是这样编码信号蛋白的成绩单。mrna在他们的长寿也不同。结构蛋白在真核生物中,转录可能保存了十个小时,而记录的信号蛋白可能是退化在不到十分钟。
细胞可以通过信使rna分子的光谱特征呈现在他们;这就是所谓的光谱转录组。而每个细胞的多细胞生物携带相同的基因或基因组,转录组变化很大根据细胞类型和函数。例如,胰腺的胰岛素生产细胞包含成绩单胰岛素,但骨细胞没有。虽然骨细胞胰岛素的基因,这个基因转录。因此,转录组函数作为一种目录的所有基因的表达在细胞在一个特定的时间点。
核糖体的功能是什么?
图5:原核生物的电子显微照片(大肠杆菌),显示DNA和核糖体
这大肠杆菌分段细胞经过化学处理,所以它的DNA和核糖体是清晰可见。DNA出现在漩涡中心的细胞,和核糖体显示为黑色颗粒细胞边缘。
由亚伯拉罕博士明斯基(2014)。保留所有权利。
核糖体复合物的核糖体rna分子和蛋白质,可以观察到细胞的电子显微图。有时,核糖体是可见的集群,称为多核糖体。在真核生物(但不是在原核生物),附加一些核糖体内部膜,后来他们合成的蛋白质会居住在这些膜,还是注定要分泌(图6)。尽管只有少数存在于每个核糖体,核糖体rna分子,这些分子质量约占一半的核糖体。剩余的质量由很多的蛋白质——近60 80年在原核细胞和真核细胞。
在核糖体,核糖体rna分子直接催化蛋白质合成的步骤——缝合在一起的氨基酸蛋白质分子。事实上,rRNA有时被称为核糖酶或催化RNA来反映这个函数。
真核和原核生物的核糖体是不同的从对方趋异进化的结果。这些差异是利用抗生素,这是为了抑制原核的核糖体而不影响真核核糖体的传染性细菌,从而不干扰细胞生病的主机。
图6:真核细胞的内质网中满是核糖体。
电子显微照片的胰腺外分泌细胞部分。胞质充满了密集表内质网的膜镶嵌着核糖体。在左下角是一个原子核和核信封的一部分。图片由教授l .奥利奇(瑞士日内瓦大学)。
©2014自然出版集团Schekman, r .合并文化研究膜流量。自然细胞生物学
6483 - 486 (2004)doi: 10.1038 / ncb0604 - 483。保留所有权利。
整个过程导致新的蛋白质如何?
DNA mRNA转录后完成,翻译——或者这些信使rna制造蛋白质的阅读——开始。回想一下,单链mRNA分子,和订单的基地——一个U, C和G -为辅,在特定的部分细胞的DNA。每个信使rna决定氨基酸的顺序应该添加越来越多的蛋白质合成。事实上,每一个氨基酸由three-nucleotide序列或表示密码子沿着信使rna分子。例如,AGC mRNA丝氨酸氨基酸的密码子,和UAA是一个信号停止翻译一种蛋白质——也被称为终止密码子(图7)。
tRNA分子负责匹配与适当的氨基酸密码子mRNA。每个tRNA分子有两个不同的目的,其中一个绑定到一个特定的氨基酸,和其他绑定到相应的mRNA密码子。在翻译这些转运rna携带氨基酸,核糖体和加入他们的互补的密码子。然后,组装氨基酸连接在一起的核糖体,与它的居民rrna,沿着信使rna分子在了类似棘轮运动。由此产生的蛋白链可以数百个氨基酸长度,和合成这些分子需要大量的化学能(图8)。
图8:翻译的主要步骤
(1)翻译开始当上的核糖体(灰色)码头开始密码子(红色)的mRNA分子在细胞质中。(2)接下来,tRNA分子与氨基酸(球体)码头上的相应的三联体密码子序列信使rna分子。(3、4和5)这个过程重复一遍又一遍,连续多个转运rna对接和连接氨基酸链增长,拉长了核糖体的顶部。(6)当核糖体遇到一个终止密码子,它脱落mRNA分子和释放蛋白质在细胞中使用。
©2010自然教育保留所有权利。
在原核细胞中,信使核糖核酸(DNA)转录和翻译(蛋白mRNA)密切相关,翻译一般转录完成之前开始。在真核细胞,然而,在空间和时间两个过程分离:在细胞核信使rna合成,蛋白质在细胞质中。
结论
细胞DNA包含指令用于构建各种蛋白质细胞需要生存。为了制造这些蛋白质的细胞,特定的基因在其DNA必须首先mRNA转录成分子;然后,这些记录必须翻译成氨基酸链,后来折叠成全功能的蛋白质。尽管所有的多细胞生物的细胞含有相同的遗传信息,不同细胞的转录组取决于生物细胞的结构和功能。
