Από το γονίδιο στην πρωτεΐνη

Η συνταγή μένει στη βιβλιοθήκη

Στο μάθημα για το DNA είδες ότι ένα γονίδιο είναι μια «συνταγή» για μια πρωτεΐνη. Υπάρχει όμως ένα πρόβλημα: το DNA βρίσκεται κλεισμένο μέσα στον πυρήνα, ενώ οι πρωτεΐνες φτιάχνονται έξω από αυτόν, στο κυτταρόπλασμα, πάνω σε μικροσκοπικά «εργοστάσια» που λέγονται ριβοσώματα.

Σκέψου μια βιβλιοθήκη με πολύτιμα βιβλία που δεν δανείζονται. Αν θέλεις μια συνταγή, δεν παίρνεις το βιβλίο: φωτοτυπείς τη σελίδα που χρειάζεσαι και την πας στην κουζίνα. Το κύτταρο κάνει ακριβώς αυτό.

Το RNA, ο αγγελιαφόρος

Η «φωτοτυπία» είναι ένα άλλο μόριο, το RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ). Μοιάζει πολύ με το DNA, αλλά έχει τρεις διαφορές:

Το U είναι η ουρακίλη, που στο RNA παίρνει τη θέση της θυμίνης. Ζευγαρώνει με το A, όπως ακριβώς θα έκανε το T.

Στη σύνθεση πρωτεϊνών συμμετέχουν τρία είδη RNA:

• το αγγελιαφόρο RNA (mRNA), η φωτοτυπία της συνταγής·
• το μεταφορικό RNA (tRNA), που φέρνει τα αμινοξέα στο ριβόσωμα·
• το ριβοσωμικό RNA (rRNA), που μαζί με πρωτεΐνες φτιάχνει το ίδιο το ριβόσωμα.

Βήμα 1: Μεταγραφή (στον πυρήνα)

Στη μεταγραφή, η διπλή έλικα ανοίγει στο σημείο του γονιδίου. Η μία αλυσίδα του DNA χρησιμεύει ως καλούπι, και απέναντί της φτιάχνεται ένα mRNA με τον κανόνα της συμπληρωματικότητας:

• απέναντι από A του DNA μπαίνει U,
• απέναντι από T μπαίνει A,
• απέναντι από G μπαίνει C,
• απέναντι από C μπαίνει G.

Το mRNA αποκολλάται, το DNA ξανακλείνει ανέπαφο, και το mRNA βγαίνει από τον πυρήνα μέσα από τους πόρους του.

Κάνε εσύ τη μεταγραφή

Σου δίνεται η αλυσίδα-καλούπι του DNA, χωρισμένη σε τριάδες. Διάλεξε με τη σειρά τις τριάδες του mRNA. Πρόσεξε: στο RNA δεν υπάρχει T.

Καλούπι DNA: TAC AAA CCG ATT

    

GGCUUUATGUAATTTAUG

1 / 3

Βήμα 2: Μετάφραση (στο ριβόσωμα)

Η μετάφραση είναι το πέρασμα από τη «γλώσσα» των βάσεων στη «γλώσσα» των αμινοξέων. Γίνεται στο ριβόσωμα, που κινείται κατά μήκος του mRNA και το διαβάζει ανά τρεις βάσεις.

Κάθε τριάδα βάσεων του mRNA λέγεται κωδικόνιο και αντιστοιχεί σε ένα αμινοξύ. Τα tRNA φέρνουν τα αμινοξέα: κάθε tRNA έχει στη μία άκρη ένα αμινοξύ και στην άλλη μια τριάδα, το αντικωδικόνιο, που ταιριάζει συμπληρωματικά σε ένα κωδικόνιο. Το ριβόσωμα ενώνει το κάθε νέο αμινοξύ με το προηγούμενο, και η αλυσίδα μακραίνει ώσπου να συναντήσει ένα κωδικόνιο λήξης. Τότε η πρωτεΐνη απελευθερώνεται.

Η αντιστοίχιση κωδικονίων και αμινοξέων είναι ο γενετικός κώδικας. Ένα μικρό κομμάτι του:

Με τέσσερις βάσεις σε τριάδες υπάρχουν $4 \times 4 \times 4 = 64$ κωδικόνια. Τα $61$ αντιστοιχούν σε αμινοξέα και τα $3$ σε λήξη. Επειδή τα αμινοξέα είναι μόνο $20$, τα περισσότερα έχουν πάνω από ένα κωδικόνιο, όπως η ιστιδίνη στον πίνακα.

Από το γονίδιο στην πρωτεΐνη

Βάλε τα βήματα στη σειρά που γίνονται στο κύτταρο.

Πάτα τα βήματα με τη σειρά

Φτιάχνεται mRNA συμπληρωματικό προς την αλυσίδα-καλούπιΤο mRNA βγαίνει από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμαΗ διπλή έλικα ανοίγει στο σημείο του γονιδίουΤα tRNA φέρνουν αμινοξέα, ένα για κάθε κωδικόνιοΈνα ριβόσωμα προσδένεται στο mRNA και βρίσκει το AUGΈνα κωδικόνιο λήξης σταματά τη μετάφραση και η πρωτεΐνη ελευθερώνεται

Η σειρά σου

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
6. 6

ΈλεγχοςΑπό την αρχή

Ο γενετικός κώδικας είναι σχεδόν ο ίδιος σε όλους τους οργανισμούς, από τα βακτήρια ως τον άνθρωπο. Γι' αυτό ένα βακτήριο μπορεί να «διαβάσει» το ανθρώπινο γονίδιο της ινσουλίνης και να φτιάξει ανθρώπινη ινσουλίνη, όπως θα δεις στη βιοτεχνολογία. Και γι' αυτό αρκεί η αλλαγή μίας βάσης για να αλλάξει ένα αμινοξύ: στη δρεπανοκυτταρική αναιμία, ένα A γίνεται T σε ένα γονίδιο της αιμοσφαιρίνης, και στη θέση ενός αμινοξέος μπαίνει άλλο. Τέτοιες αλλαγές είναι οι μεταλλάξεις.

Ας το κάνουμε μαζί

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση