Replikacja DNA

Replikacja DNA to proces samopowielania materiału genetycznego. Z jednej cząsteczki DNA powstają dwie identyczne kopie. Najczęściej zachodzi replikacja semikonserwatywna, w której każda nowa cząsteczka zawiera jedną "starą" nić i jedną nowo syntetyzowaną.

W procesie replikacji uczestniczą specjalne białka. Polimerazy DNA odpowiadają za syntezę nowych nici, helikaza rozrywa wiązania wodorowe rozdzielając nić DNA, a prymaza tworzy krótkie fragmenty RNA służące jako startery.

Proces replikacji przebiega w trzech etapach: inicjacja, elongacja i terminacja. Inicjacja rozpoczyna się w miejscu ori (miejscu początku replikacji), gdzie przyłączają się białka regulatorowe i tworzone są widełki replikacyjne.

Ciekawostka: Gdyby rozciągnąć całe DNA z jednej komórki ludzkiej, miałoby ono długość około 2 metrów! Dzięki replikacji organizm potrafi precyzyjnie skopiować tę ogromną ilość informacji.

Elongacja i Transkrypcja

W elongacji helikaza rozplata nić DNA, a prymaza tworzy startery RNA. Następnie dołącza się polimeraza DNA, która syntezuje nowe nici. Jedna nić (wiodąca) powstaje w sposób ciągły, druga (opóźniona) jako fragmenty Okazaki. Ligaza łączy te fragmenty w całość.

Transkrypcja to proces przepisywania informacji z DNA na RNA. Powstały mRNA (matrycowy RNA) zawiera eksony (fragmenty kodujące) i introny (fragmenty niekodujące). Na końcu 5' mRNA dodawana jest czapeczka $7-metyloguanozyna$, a na końcu 3' – ogon poli-A złożony z 50-250 nukleotydów adeniny.

Ważnym etapem obróbki mRNA jest splicing – wycinanie intronów. Dzięki temu dojrzały mRNA zawiera tylko informacje potrzebne do syntezy białka.

Ważne: Transkrypcja to pierwszy krok ekspresji genów. Bez tego procesu informacja zapisana w DNA nie mogłaby być wykorzystana do produkcji białek.

Translacja

Translacja to proces syntezy białka na podstawie informacji zawartej w mRNA. W procesie tym uczestniczą rybosomy i cząsteczki tRNA, które transportują aminokwasy.

Proces translacji również ma trzy etapy. W inicjacji jednostka rybosomu przyłącza się do mRNA, a do kodonu AUG dołącza tRNA z metioninką. Następnie zapina się druga jednostka rybosomu.

W fazie elongacji rybosom przesuwa się wzdłuż mRNA, a do kolejnych kodonów przyłączają się odpowiednie cząsteczki tRNA z aminokwasami. Aminokwasy łączą się, tworząc łańcuch polipeptydowy.

Terminacja rozpoczyna się, gdy rybosom napotka kodon stop: UAA, UAG lub UGA. Wtedy synteza białka zostaje zakończona i powstały łańcuch polipeptydowy jest uwalniany.

Pamiętaj: Kod genetyczny jest uniwersalny – te same kodony oznaczają te same aminokwasy u prawie wszystkich organizmów na Ziemi!