3 Metabolismus organismů

Introny, exony a sestřih

U eukaryotické DNA jsou geny tvořeny ze dvou navzájem se střídajících úseků – exonů a intronů. Exony obsahují informaci o pořadí aminokyselin v polypeptidickém řetězci. Introny neobsahují informaci o pořadí aminokyselin v polypeptidickém řetězci (nemají kódovací smysl). Transkripcí se do struktury mRNA nejprve přepíše celý gen (exony i introny). Následně dochází u pre-mRNA k tzv. sestřihu (splicing). Introny jsou z molekuly odstraněny (zůstávají v jádře) a funkční mRNA je tvořena spojenými exony.

transkripce

• transkripce je „přepis“ genetické informace z DNA do mRNA

• nejprve dochází k rozvolnění dvoušroubovice DNA

• jeden řetězec DNA slouží jako matrice, k jednotlivým nukleotidům DNA (deoxyribonukleotidům) se na základě komplementarity přiřazují volné nukleotidy RNA (ribonukleotidy)

• ribonukleotidy jsou spojeny vazbami a vytvoří souvislý polyribonukleotidový řetězec, který se prodlužuje a postupně se od molekuly DNA odděluje, opouští jádro a napojuje se na ribozomy

• pro průběh transkripce je nezbytné katalytické působení enzymu RNA-polymeráza

translace

• translace je „překlad“ genetické informace z pořadí nukleotidů v mRNA do pořadí aminokyselin v polypeptidickém řetězci prostřednictvím genetického kódu (proces syntézy bílkovin podle informace obsažené v molekulách mRNA)

• aminokyseliny jsou na místo syntézy (do ribozomů) transportovány pomocí tRNA

• druh aminokyseliny určuje kodón (triplet) = tři za sebou následující báze v mRNA → ke každému kodónu je komplementární antikodón – tři za sebou následující báze tRNA komplementární ke kodónu (každá tRNA je specifická pro určitou aminokyselinu)

• translace probíhá v několika fázích:

  • na malou podjednotku ribozomu se připojuje mRNA, ribozom se po molekule mRNA posunuje, přičemž volný konec molekuly mRNA se může napojovat na další ribozomy, vzniká tak polyribozom (komplex molekuly mRNA, po které se za sebou posouvají další ribozomy)

  • při posouvání se mRNA dostává na každém ribozomu do kontaktu s jeho dvěma vazebnými místy, která odpovídají svou velikostí trojicím ribonukleotidů v mRNA (kodónům), v těchto místech dochází k připojování aminokyselin a k jejich spojování do polypeptidového řetězce: a) na aminoacylové vazebné místo (A-místo) se váže tRNA nesoucí aminokyselinu, b) na peptidylové vazebné místo (P-místo) se váže tRNA nesoucí polypeptid prodloužený o jednu aminokyselinu

  • aminokyseliny k ribozomům přináší tRNA, každá tRNA je specifická pro určitou aminokyselinu a obsahuje trojici nukleotidů (antikodón), která je komplementární k příslušnému kodónu v mRNA, připojením aminokyseliny k tRNA vzniká komplex aminoacyl-tRNA

  • translace je zahájena, jakmile se posunem dostane na peptidylové vazebné místo iniciační kodón molekuly mRNA (obvykle kodón AUG), na který se připojí iniciační tRNA s navázanou iniciační aminokyselinou (Met)

  • do aminoacylového místa se dostane následující kodón molekuly mRNA a na něj se připojí příslušný komplex aminoacyl-t-RNA, mezi oběma aminokyselinami vzniká peptidová vazba

  • ribozom se posune o jeden kodón a tRNA z aminoacylového místa s navázaným dipeptidem se přesune do peptidylového místa, odkud vytěsní předchozí tRNA

  • do aminoacylového místa se dostane nový kodón, k němuž se připojí další aminoacyl-tRNA s odpovídajícím antikodónem, mezi aminokyselinami se vytvoří peptidová vazba (vznikne tripeptid) a tRNA z peptidylového místa se uvolní

  • celý proces probíhá tak dlouho, až se do aminoacylového místa dostane terminační kodón (UGA, UAA, UAG), pro který neexistuje žádný odpovídající antikodón, nemůže se tedy napojit další aminokyselina a nově vytvořený polypeptidový řetězec je uvolněn z ribozomu