Biologie voor hoofdvak I

Het centrale dogma van het leven kan op een vrij eenvoudige manier worden gedefinieerd: DNA maakt RNA, dat op zijn beurt eiwitten maakt:

In transcriptie wordt uw genetische code getranscribeerd, oftewel geschreven, in RNA. Bij de vertaling wordt dit RNA vervolgens omgezet in eiwitten. Natuurlijk zijn de processen van transcriptie en translatie iets ingewikkelder dan dat. Laten we de twee processen eens bekijken:

Transcriptie: DNA → RNA

Transcriptie is de eerste helft van het Centrale Dogma. Dit is waar DNA wordt vertaald in RNA. Transcriptie vindt plaats in de kern van de cel-DNA kan de kern niet verlaten. Er zijn drie stappen in transcriptie: initiatie, elongatie, en terminatie (dit zijn ook dezelfde stappen als in translatie; er gebeuren echter verschillende dingen in de stappen van de verschillende processen).

1. Initiatie: Transcriptie begint bij een promotor: een specifiek gebied van een gen. RNA-polymerase bindt zich aan de promotor. Dit geeft het DNA het signaal af te wikkelen. Het enzym is nu klaar om mRNA te maken
2. Elongatie: Nucleotiden worden toegevoegd aan de mRNA-streng
   • Houd in gedachten: thymine komt alleen voor in DNA, en uracil alleen in RNA!
3. Beëindiging: Transcriptie eindigt wanneer RNA polymerase een stop (termination) sequentie in het gen tegenkomt.

RNA Polymerase

Er zijn drie typen eukaryotisch RNA Polymerase. Passend heten ze RNA Polymerase I, RNA Polymerase II, en RNA Polymerase III.

• RNA polymerase I bevindt zich in de nucleolus, en vergemakkelijkt de transcriptie van ribosomaal RNA (rRNA), dat vervolgens wordt verwerkt en geassembleerd in ribosomen.
• RNA polymerase II bevindt zich in de kern en synthetiseert alle eiwit-coderende nucleaire pre-mRNA’s.
• RNA polymerase III bevindt zich ook in de kern. Deze polymerase transcribeert een verscheidenheid van structurele RNA’s die de 5S pre-rRNA, overdracht pre-RNA’s (pre-tRNA’s), en kleine nucleaire pre-RNA’s omvat.

mRNA Verwerking

Na transcriptie moeten eukaryotische pre-mRNA’s verschillende verwerkingsstappen ondergaan voordat ze kunnen worden vertaald.

Pre-mRNA’s worden eerst omhuld met RNA-stabiliserende eiwitten; deze beschermen het pre-mRNA tegen degradatie terwijl het wordt verwerkt en uit de kern wordt geëxporteerd. De drie belangrijkste stappen van de verwerking van het pre-mRNA zijn de toevoeging van stabiliserende en signalerende factoren aan de 5′ en 3′ uiteinden van het molecuul, en de verwijdering van tussenliggende sequenties die niet de juiste aminozuren specificeren. In zeldzame gevallen kan het mRNA-transcript worden “bewerkt” nadat het is getranscribeerd.

Translatie: RNA → eiwit

Translatie vindt plaats in het cytoplasma. Er zijn drie stappen in translatie: initiatie, elongatie, en terminatie (dit zijn ook dezelfde stappen als in transcriptie; er gebeuren echter verschillende dingen in de stappen van de verschillende processen).

1. Initiatie: Eiwitsynthese begint met de vorming van een initiatiecomplex. Vertaling begint met een methionine aan elke polypeptideketen
2. Elongatie: De A site bindt inkomende geladen aminoacyl tRNAs. De P-site bindt geladen tRNA’s die aminozuren bevatten. Elongatie verloopt met geladen tRNA’s die de A site binnengaan en dan verschuiven naar de P site gevolgd door de E site met elke single-codon “stap” van het ribosoom.
3. Beëindiging: Een nonsense codon (UAA, UAG, of UGA) wordt aangetroffen. Bij uitlijning met de A-site worden deze nonsense codons herkend door release factoren

Ribosomen en tRNA’s

Codons

De aminozuren waaruit eiwitten zijn opgebouwd, worden gecodeerd door een nucleotidetripletcodon: bijvoorbeeld, het eiwit serine wordt gecodeerd door de codons UCU, UCC, UCA, en UCG.