Syntéza proteínov vs replikácia DNA
Proteíny a DNA poskytujú najzákladnejšie usporiadanie pre udržanie života na Zemi. V skutočnosti bielkoviny určujú tvar a funkcie organizmov, zatiaľ čo DNA uchováva informácie potrebné na to. Syntézu proteínu a replikáciu DNA by sme teda mohli chápať ako mimoriadne dôležité procesy, ktoré prebiehajú v živých bunkách. Oba tieto procesy vychádzajú z nukleotidovej sekvencie reťazca nukleovej kyseliny, ale jedná sa o odlišné cesty. Vysvetľujú sa dôležité kroky oboch procesov a o rozdieloch medzi nimi sa hovorí v tomto článku.
Syntézy bielkovín
Syntéza proteínov je biologický proces, ktorý prebieha vo vnútri buniek organizmov v troch hlavných krokoch známych ako transkripcia, spracovanie RNA a translácia. V transkripčnom kroku je nukleotidová sekvencia génu v reťazci DNA transkribovaná do RNA. Tento prvý krok je veľmi podobný replikácii DNA, až na to, že výsledkom je vlákno na RNA pri syntéze proteínov. Vlákno DNA, ktoré sa rozkladá pomocou enzýmu DNA helikázy, RNA polymerázy je pripojená na špecifickom mieste začiatku génu známeho ako promótor, a reťazec RNA je syntetizovaný pozdĺž génu. Tento novo vytvorený reťazec RNA je známy ako messenger RNA (mRNA).
Vlákno mRNA prenáša nukleotidovú sekvenciu do ribozómov na spracovanie RNA. Špecifické molekuly tRNA (prenosová RNA) rozpoznajú príslušné aminokyseliny v cytoplazme. Potom sú molekuly tRNA pripojené k špecifickým aminokyselinám. V každej molekule tRNA je sekvencia troch nukleotidov. Ribozóm v cytoplazme je pripojený k reťazcu mRNA a je identifikovaný východiskový kodón (promótor). Molekuly tRNA so zodpovedajúcimi nukleotidmi pre sekvenciu mRNA sa presunú do veľkej podjednotky ribozómu. Keď molekuly tRNA prichádzajú do ribozómu, zodpovedajúca aminokyselina sa viaže s ďalšou aminokyselinou v sekvencii prostredníctvom peptidovej väzby. Tento posledný krok sa nazýva preklad; v skutočnosti tu dochádza k skutočnej syntéze bielkovín.
Tvar proteínu je určený pomocou rôznych typov aminokyselín v reťazci, ktoré boli pripojené k molekulám tRNA, ale tRNA sú špecifické pre sekvenciu mRNA. Je teda zrejmé, že proteínové molekuly zobrazujú informácie uložené v molekule DNA. Syntéza proteínov však mohla byť zahájená aj z reťazca RNA.
Replikácia DNA
Replikácia DNA je proces výroby dvoch identických reťazcov DNA z jedného a zahŕňa sériu procesov. Všetky tieto procesy prebiehajú počas S fázy Interfázy bunkového cyklu alebo bunkového delenia. Je to proces náročné na energiu a na regulácii tohto procesu sa podieľajú predovšetkým tri hlavné enzýmy známe ako DNA helikáza, DNA polymeráza a DNA ligáza. Najskôr DNA helikáza rozloží štruktúru dvojzávitnice vlákna DNA rozbitím vodíkových väzieb medzi dusíkatými bázami protiľahlých vlákien. Táto demontáž sa začína od konca reťazca DNA, a nie od stredu. Preto by sa DNA helikáza mohla považovať za reštrikčnú exonukleázu.
Po vystavení dusíkatým bázam jednovláknovej DNA sú zodpovedajúce deoxyribonukleotidy usporiadané podľa sekvencie báz a príslušné vodíkové väzby sú tvorené enzýmom DNA polymeráza. Tento konkrétny proces prebieha na obidvoch vláknach DNA. Nakoniec sa medzi po sebe nasledujúcimi nukleotidmi vytvoria fosfodiesterové väzby na dokončenie reťazca DNA pomocou enzýmu DNA ligázy. Na konci všetkých týchto krokov sa vytvoria dva identické reťazce DNA iba z jedného materského reťazca DNA.
Rozdiel medzi syntézou proteínov a replikáciou DNA
