Kako je gen izražen za proizvodnjo beljakovin - Razlika Med

Kako je gen izražen za proizvodnjo beljakovin

Ekspresija genov je celični proces, pri katerem se informacije, kodirane v določenem genu, uporabijo za tvorbo funkcionalnega proteina ali molekule RNA. Pojavlja se v vseh znanih življenjskih oblikah, vključno z eukariotovami, prokariotti in virusi. Transkripcija gena v molekulo mRNA in prevod mRNA v polinukleotidno verigo funkcionalnega proteina sta znana kot osrednja dogma molekularne biologije. Ekspresijo genov lahko reguliramo v različnih korakih procesa, kot so transkripcija, post-transkripcijske modifikacije, translacija in post-translacijske modifikacije. Diferencialna ekspresija genov omogoča celici, da proizvede potrebno količino beljakovin za delovanje celice.

Pokrita ključna območja

1. Kaj je izražanje genov
- Definicija, transkripcija, prevod
2. Kako se uravnava izražanje genov
- Opredelitev, ureditev pri evkariontih in prokariotih

Ključni pojmi: Eukarioti, ekspresija genov, mRNA, prokarionti, beljakovine, transkripcija, prevod


Kaj je izražanje genov

Genska ekspresija je proces, s katerim se genetska navodila uporabljajo za sintezo genskih produktov. Na splošno informacije prehajajo iz DNA v mRNA v protein. Dva glavna koraka genske ekspresije sta transkripcija in translacija. Osrednja dogma molekularne biologije je prikazana v slika 1.


Slika 1: Centralni dogma molekularne biologije

Transkripcija

Transkripcija se nanaša na proces kopiranja informacije o genu v novo molekulo RNA. To je prvi korak genske ekspresije pri evkariontih in prokariontih. RNA polimeraza je encim, ki sodeluje pri transkripciji. Med transkripcijo nastanejo trije različni tipi RNA: selitvena RNA (mRNA), prenosna RNA (tRNA) in ribosomska RNA (rRNA). MRNA prenaša genetsko informacijo iz jedra v citoplazmo. RNA je adapter RNA, ki služi kot fizična povezava med mRNA in aminokislinami. RRNA tvori sestavni del ribosoma. Proces prepisovanja je prikazan v slika 2.


Slika 2: Transkripcija

Pri nekaterih virusih pa je genetski material negativna čutna RNA. Tu RNA-odvisna RNA polimeraza transkribira negativno čutno RNA v mRNA.

Post-transkripcijske spremembe

Post-transkripcijske modifikacije se nanašajo na proces pretvorbe primarnega RNA transkripta v zrelo molekulo mRNA. Pojavijo se predvsem v izražanju evkariontskih genov. Molekula mRNA, ki jo proizvaja transkripcija, je znana kot primarni RNA transkript ali pre-mRNA. Obdeluje se za proizvodnjo zrele molekule mRNA v štirih korakih: 5 'pokrov, poliadenilacija in alternativno spajanje. The 5 ' je dodajanje GTP na 5 'konec pred-mRNA molekule. Poliadenilacija je dodatek poli-A repa na 3 'konec pred-mRNA molekule. Oba 5 'pokrovčka in poli-A rep preprečujeta degradacijo molekule mRNA. Eukariotski geni so sestavljeni iz intronov in eksonov. Samo introni so kodirani za aminokislinsko zaporedje gena. Zato se eksoni odstranijo med razmnoževanjem RNA. Alternativna spajanje je proizvodnja kodirnih sekvenc več polipeptidnih verig z združevanjem različnih vzorcev intronov. Posttranskripcijska modifikacija evkariontske mRNA je prikazana v slika 3.


Slika 3: Post-transkripcijske spremembe

Večina prokariontskih genov se pojavlja v skupinah, ki jih imenujemo operoni. Operoni so sestavljeni iz več funkcionalno povezanih genov, ki jih regulira en sam promotor. Zapisujejo, da proizvajajo polikistronsko molekulo mRNA, ki sintetizira več funkcionalno povezanih proteinov.

Prevajanje

Prevod se nanaša na postopek, pri katerem se genetski kod, ki ga nosi molekula mRNA, dekodira, kar proizvaja polipeptidno verigo določenega proteina. V citoplazmi se pojavlja z ribosomi.Sistem treh aminokislin je vključen v določanje vsake aminokisline v polipeptidni verigi. Trije nukleotidi v mRNA, ki predstavljajo aminokislino, so znani kot kodon. Celoten kodonski sistem je znan kot genetski kod. Različne molekule tRNA vsebujejo antikodone, ki se fiksirajo z vsakim kodonom v mRNA. Zato nosijo ustrezno aminokislino za sintezo polipeptidne verige. Prevod je prikazan v slika 4.


Slika 4: Prevajanje

Spremembe po prevajanju

Posttranslacijske modifikacije so kovalentna in encimska modifikacija polipeptidne verige funkcionalnega proteina. Za tvorbo funkcionalnega proteina dodamo različne polisaharide, lipide ali anorganske skupine. Te modifikacije so znane kot glikozilacija, fosforilacija, sulfatiranje itd. Za regulacijo funkcije proteina lahko dodamo tudi različne kofaktorje. Post-translacijske modifikacije insulinskih beljakovin so prikazane v slika 5.


Slika 5: Post-Translacijske spremembe

Kako se uravnava izražanje genov

Celica uravnava ekspresijo genov, bodisi da poveča ali zmanjša število beljakovin, proizvedenih v celici. Pri evkariontih se lahko doseže z različnimi stopnjami izražanja genov, kot so transkripcija, post-transkripcijske modifikacije, translacija in post-translacijske modifikacije. Vendar je pri prokariotih uravnavanje izražanja genov doseženo med iniciacijo genske ekspresije.

Zaključek

Proizvodnja funkcionalnih proteinov v celici se doseže z ekspresijo genov v genomu. Dva glavna koraka genske ekspresije sta transkripcija in translacija v vseh vrstah živih organizmov, vključno z evkarionti, prokariotti in virusi. Transkripcija je proizvodnja molekule mRNA na osnovi nukleotidnega zaporedja gena. Prevod je proizvodnja polipeptidne verige na osnovi kodonskega zaporedja molekule mRNA. Pri evkariontih lahko ekspresijo genov reguliramo tako na transkripcijski kot tudi na translacijski ravni. Vendar pa se genska ekspresija v prokariotih regulira med iniciacijo transkripcije.

Sklic:

1. "10.3.1 Izražanje genov in sinteza beljakovin."Rastline v akciji,