Ide o špeciálnu kategóriu chemických reakcií, ktoré sa vyskytujú v bunkách živých organizmov. Počas týchto reakcií sa molekuly polyméru syntetizujú podľa plánu stanoveného v štruktúre iných molekúl polymérnej matrice. Na jednej matrici je možné syntetizovať neobmedzený počet kópií molekúl. Táto kategória reakcií zahŕňa replikáciu, transkripciu, transláciu a reverznú transkripciu.
Koniec práce -
Táto téma patrí do sekcie:
Štruktúra a funkcie ATP nukleových kyselín
Nukleové kyseliny zahŕňajú vysoko polymérne zlúčeniny, ktoré sa počas hydrolýzy rozkladajú na purínové a pyrimidínové zásady, pentózu a fosfor.. bunková teória typy buniek.. štruktúra eukaryotických buniek a funkcie organel..
Ak potrebujete ďalší materiál k tejto téme, alebo ste nenašli to, čo ste hľadali, odporúčame použiť vyhľadávanie v našej databáze diel:
Čo urobíme s prijatým materiálom:
Ak bol tento materiál pre vás užitočný, môžete si ho uložiť na svoju stránku v sociálnych sieťach:
| Tweetujte |
Všetky témy v tejto sekcii:
Štruktúra a funkcie DNA
DNA je polymér, ktorého monoméry sú deoxyribonukleotidy. Model priestorovej štruktúry molekuly DNA vo forme dvojitej špirály navrhli v roku 1953 J. Watson a F.
replikácia DNA (reduplikácia)
Replikácia DNA je proces samoduplikácie, hlavnej vlastnosti molekuly DNA. Replikácia patrí do kategórie reakcií syntézy matrice a prebieha za účasti enzýmov. Pod vplyvom enzýmu
Štruktúra a funkcie RNA
RNA je polymér, ktorého monoméry sú ribonukleotidy. Na rozdiel od DNA,
Štruktúra a funkcie ATP
Kyselina adenozíntrifosforečná (ATP) je univerzálnym zdrojom a hlavným akumulátorom energie v živých bunkách. ATP sa nachádza vo všetkých rastlinných a živočíšnych bunkách. Množstvo ATP v médiu
Vznik a základné princípy bunkovej teórie
Bunková teória je najdôležitejším biologickým zovšeobecnením, podľa ktorého sa všetky živé organizmy skladajú z buniek. Štúdium buniek bolo možné po vynáleze mikroskopu. najprv
Typy bunkovej organizácie
Existujú dva typy bunkovej organizácie: 1) prokaryotická, 2) eukaryotická. Pre oba typy buniek je spoločné, že bunky sú ohraničené membránou, vnútorný obsah predstavuje cytop
Endoplazmatické retikulum
Endoplazmatické retikulum (ER) alebo endoplazmatické retikulum (ER) je jednomembránová organela. Je to systém membrán, ktoré tvoria „cisterny“ a kanály
Golgiho aparát
Golgiho aparát alebo Golgiho komplex je jednomembránová organela. Pozostáva zo stohov sploštených „cisterien“ s rozšírenými okrajmi. S nimi je spojený kriedový systém
lyzozómy
Lyzozómy sú jednomembránové organely. Sú to malé bublinky (priemer od 0,2 do 0,8 mikrónov) obsahujúce sadu hydrolytických enzýmov. Enzýmy sa syntetizujú na hrubých
Vacuoly
Vakuoly sú jednomembránové organely, ktoré sú „nádobami“ naplnenými vodnými roztokmi organických a anorganických látok. EPS sa podieľa na tvorbe vakuol
Mitochondrie
Štruktúra mitochondrií: 1 - vonkajšia membrána; 2 - vnútorná membrána; 3 - matrica; 4
Plastidy
Štruktúra plastidov: 1 - vonkajšia membrána; 2 - vnútorná membrána; 3 - stroma; 4 - tylakoid; 5
Ribozómy
Štruktúra ribozómu: 1 - veľká podjednotka; 2 - malá podjednotka. Ribos
Cytoskelet
Cytoskelet tvoria mikrotubuly a mikrofilamenty. Mikrotubuly sú cylindrické, nerozvetvené štruktúry. Dĺžka mikrotubulov sa pohybuje od 100 µm do 1 mm, priemer je
Bunkové centrum
Bunkové centrum obsahuje dva centrioly a centrosféru. Centriol je valec, ktorého stenu tvorí deväť skupín t
Organoidy pohybu
Nie je prítomný vo všetkých bunkách. Organely pohybu zahŕňajú mihalnice (nálevníky, epitel dýchacích ciest), bičíky (bičíkovce, spermie), pseudopódy (rizopódy, leukocyty), svalové vlákna
Štruktúra a funkcie jadra
Eukaryotická bunka má spravidla jedno jadro, existujú však dvojjadrové (nálevníky) a viacjadrové bunky (opalín). Niektoré vysoko špecializované bunky sú sekundárne
Chromozómy
Chromozómy sú cytologické tyčinkovité štruktúry, ktoré predstavujú kondenzované
Metabolizmus
Metabolizmus je najdôležitejšou vlastnosťou živých organizmov. Súbor metabolických reakcií prebiehajúcich v tele sa nazýva metabolizmus. Metabolizmus pozostáva z p
Biosyntéza bielkovín
Biosyntéza bielkovín je najdôležitejším procesom anabolizmu. Všetky charakteristiky, vlastnosti a funkcie buniek a organizmov sú v konečnom dôsledku určené proteínmi. Veveričky sú krátkodobé, ich životnosť je obmedzená
Genetický kód a jeho vlastnosti
Genetický kód je systém na zaznamenávanie informácií o sekvencii aminokyselín v polypeptide pomocou sekvencie nukleotidov DNA alebo RNA. V súčasnosti sa uvažuje o tomto záznamovom systéme
Štruktúra eukaryotického génu
Gén je úsek molekuly DNA, ktorý kóduje primárnu sekvenciu aminokyselín v polypeptide alebo sekvenciu nukleotidov v transportných a ribozomálnych molekulách RNA. DNA jedna
Transkripcia v eukaryotoch
Transkripcia je syntéza RNA na templáte DNA. Vykonáva sa pomocou enzýmu RNA polymerázy. RNA polymeráza sa môže pripojiť iba k promótoru, ktorý sa nachádza na 3" konci vlákna templátovej DNA
Vysielanie
Translácia je syntéza polypeptidového reťazca na matrici mRNA. Organely, ktoré zabezpečujú transláciu, sú ribozómy. U eukaryotov sa ribozómy nachádzajú v niektorých organelách – mitochondriách a plastidoch (7
Mitotický cyklus. Mitóza
Mitóza je hlavná metóda delenia eukaryotických buniek, pri ktorej sa dedičný materiál najskôr duplikuje a potom sa rovnomerne rozdelí medzi dcérske bunky.
Mutácie
Mutácie sú trvalé, náhle zmeny v štruktúre dedičného materiálu na rôznych úrovniach jeho organizácie, čo vedie k zmenám určitých charakteristík organizmu.
Génové mutácie
Génové mutácie sú zmeny v štruktúre génov. Keďže gén je časťou molekuly DNA, génová mutácia predstavuje zmeny v zložení nukleotidov tejto časti
Chromozomálne mutácie
Ide o zmeny v štruktúre chromozómov. Preskupenia sa môžu uskutočňovať tak v rámci jedného chromozómu – intrachromozomálne mutácie (delécia, inverzia, duplikácia, inzercia), ako aj medzi chromozómami – inter
Genomické mutácie
Genomická mutácia je zmena v počte chromozómov. Genomické mutácie sa vyskytujú v dôsledku narušenia normálneho priebehu mitózy alebo meiózy. Haploidia - y
Nukleové kyseliny.
Nukleové kyseliny (NA) prvýkrát objavil v roku 1869 švajčiarsky biochemik Friedrich Miescher.
NA sú lineárne, nerozvetvené heteropolyméry, ktorých monoméry sú nukleotidy spojené fosfodiesterovými väzbami.
Nukleotid pozostáva z:
dusíkatej báze
Puríny (adenín (A) a guanín (G) - ich molekuly pozostávajú z 2 kruhov: 5 a 6 členného),
Pyrimidín (cytozín (C), tymín (T) a uracil (U) - jeden šesťčlenný kruh);
uhľohydrát (5-uhlíkový cukrový kruh): ribóza alebo deoxyribóza;
zvyšok kyseliny fosforečnej.
Existujú 2 typy NK: DNA a RNA. NK zabezpečujú uchovávanie, reprodukciu a implementáciu genetickej (dedičnej) informácie. Táto informácia je zakódovaná vo forme nukleotidových sekvencií. Nukleotidová sekvencia odráža primárnu štruktúru proteínov. Súlad medzi aminokyselinami a nukleotidovými sekvenciami, ktoré ich kódujú, sa nazýva genetický kód. Jednotka genetický kód DNA a RNA sú trojčatá– sekvencia troch nukleotidov.
|
Druhy dusíkatých zásad |
A, G, C, T |
A, G, C, U |
|
Druhy pentóz |
p,D-2-deoxyribóza |
β,D-ribóza |
|
Sekundárna štruktúra |
Pravidelný, pozostáva z 2 komplementárnych reťazcov |
Nepravidelné, niektoré časti jednej reťaze tvoria dvojitú špirálu |
|
Molekulová hmotnosť (počet nukleotidových jednotiek v primárnom reťazci) alebo od 250 do 1,2 x 105 kDa (kilodaltonov) |
Asi tisíce, milióny |
Rádovo v desiatkach a stovkách |
|
Lokalizácia v bunke |
Jadro, mitochondrie, chloroplasty, centrioly |
Jadierko, cytoplazma, ribozómy, mitochondrie a plastidy |
|
Uchovávanie, prenos a reprodukcia dedičných informácií v priebehu generácií |
Implementácia dedičných informácií |
DNA (deoxyribonukleová kyselina) je nukleová kyselina, ktorej monoméry sú deoxyribonukleotidy; je materskou nositeľkou genetickej informácie. Tie. všetky informácie o štruktúre, fungovaní a vývoji jednotlivých buniek a celého organizmu sú zaznamenané vo forme nukleotidových sekvencií DNA.
Primárna štruktúra DNA je jednovláknová molekula (fágy).
Ďalšie usporiadanie makromolekuly polyméru sa nazýva sekundárna štruktúra. V roku 1953 James Watson a Francis Crick objavili sekundárnu štruktúru DNA – dvojitú špirálu. V tejto špirále sú fosfátové skupiny na vonkajšej strane špirály a bázy sú na vnútornej strane, rozmiestnené v intervaloch 0,34 nm. Reťazce sú držané pohromade vodíkovými väzbami medzi bázami a sú skrútené okolo seba a okolo spoločnej osi.
Bázy v antiparalelných vláknach tvoria komplementárne (vzájomne komplementárne) páry vďaka vodíkovým väzbám: A = T (2 pripojenia) a G ≡ C (3 pripojenia).
Fenomén komplementarity v štruktúre DNA objavil v roku 1951 Erwin Chargaff.
Chargaffovo pravidlo: počet purínových báz sa vždy rovná počtu pyrimidínových báz (A + G) = (T + C).
Terciárna štruktúra DNA je ďalším skladaním dvojvláknovej molekuly do slučiek v dôsledku vodíkových väzieb medzi susednými závitmi špirály (supercoiling).
Kvartérna štruktúra DNA sú chromatidy (2 vlákna chromozómu).
Röntgenové difraktogramy vlákien DNA, ktoré prvýkrát získali Morris Wilkins a Rosalind Franklin, naznačujú, že molekula má špirálovitú štruktúru a obsahuje viac ako jeden polynukleotidový reťazec.
Existuje niekoľko rodín DNA: formy A, B, C, D, Z. Forma B sa zvyčajne nachádza v bunkách. Všetky tvary okrem Z sú pravotočivé špirály.
Replikácia (samoduplikácia) DNA - Ide o jeden z najdôležitejších biologických procesov, ktoré zabezpečujú reprodukciu genetickej informácie. Replikácia začína oddelením dvoch komplementárnych reťazcov. Každý reťazec sa používa ako templát na vytvorenie novej molekuly DNA. Enzýmy sa podieľajú na procese syntézy DNA. Každá z dvoch dcérskych molekúl nevyhnutne zahŕňa jednu starú špirálu a jednu novú. Nová molekula DNA je v nukleotidovej sekvencii absolútne identická so starou molekulou. Tento spôsob replikácie zabezpečuje presnú reprodukciu informácie, ktorá bola zaznamenaná v materskej molekule DNA, v dcérskych molekulách.
V dôsledku replikácie jednej molekuly DNA vznikajú dve nové molekuly, ktoré sú presnou kópiou pôvodnej molekuly - matice. Každá nová molekula pozostáva z dvoch reťazcov – jedného z rodičovského a jedného zo sesterského. Tento mechanizmus replikácie DNA je tzv polokonzervatívne.
Reakcie, pri ktorých jedna heteropolymérna molekula slúži ako templát (forma) pre syntézu inej heteropolymérovej molekuly s komplementárnou štruktúrou, sa nazývajú reakcie typu matrice. Ak sa počas reakcie vytvoria molekuly tej istej látky, ktoré slúžia ako matrica, potom sa reakcia nazýva autokatalytický. Ak sa počas reakcie na matrici jednej látky vytvoria molekuly inej látky, potom sa takáto reakcia nazýva heterokatalytický. Replikácia DNA (t. j. syntéza DNA na templáte DNA) je teda autokatalytická reakcia syntézy matrice.
Reakcie typu matice zahŕňajú:
replikácia DNA (syntéza DNA na templáte DNA),
transkripcia DNA (syntéza RNA na templáte DNA),
Translácia RNA (syntéza proteínov na templáte RNA).
Existujú však aj iné reakcie templátového typu, napríklad syntéza RNA na templáte RNA a syntéza DNA na templáte RNA. Posledné dva typy reakcií sa pozorujú, keď sú bunky infikované určitými vírusmi. Syntéza DNA na templáte RNA ( reverzná transkripcia) sa široko používa v genetickom inžinierstve.
Všetky procesy matrice pozostávajú z troch fáz: iniciácia (začiatok), predĺženie (pokračovanie) a ukončenie (koniec).
Replikácia DNA je zložitý proces, na ktorom sa podieľa niekoľko desiatok enzýmov. Medzi najvýznamnejšie z nich patria DNA polymerázy (niekoľko typov), primázy, topoizomerázy, ligázy a iné. Hlavným problémom replikácie DNA je, že v rôznych reťazcoch jednej molekuly sú zvyšky kyseliny fosforečnej nasmerované rôznymi smermi, ale predĺženie reťazca môže nastať len od konca, ktorý končí OH skupinou. Preto v replikovanej oblasti, ktorá je tzv replikačná vidlica, proces replikácie prebieha odlišne v rôznych reťazcoch. Na jednom z reťazcov, nazývanom vedúci reťazec, prebieha nepretržitá syntéza DNA na šablóne DNA. Na druhom reťazci, ktorý sa nazýva zaostávajúci reťazec, nastáva väzba ako prvá primer– špecifický fragment RNA. Primér slúži ako primér pre syntézu fragmentu DNA tzv fragment Okazaki. Následne sa primér odstráni a Okazakiho fragmenty sa spoja do jedného vlákna enzýmu DNA ligázy. Replikácia DNA je sprevádzaná reparáciu– oprava chýb, ktoré nevyhnutne vznikajú počas replikácie. Existuje veľa opravných mechanizmov.
K replikácii dochádza pred delením buniek. Vďaka tejto schopnosti DNA sa prenáša dedičná informácia z materskej bunky do dcérskych buniek.
RNA (ribonukleová kyselina) je nukleová kyselina, ktorej monoméry sú ribonukleotidy.
V rámci jednej molekuly RNA je niekoľko oblastí, ktoré sa navzájom dopĺňajú. Medzi týmito komplementárnymi oblasťami sa vytvárajú vodíkové väzby. V dôsledku toho sa v jednej molekule RNA striedajú dvojvláknové a jednovláknové štruktúry a celková konformácia molekuly pripomína ďatelinový list.
Dusíkaté bázy, ktoré tvoria RNA, sú schopné vytvárať vodíkové väzby s komplementárnymi bázami v DNA aj RNA. V tomto prípade dusíkaté bázy tvoria páry A=U, A=T a G≡C. Vďaka tomu je možné preniesť informácie z DNA do RNA, z RNA do DNA a z RNA do proteínov.
V bunkách sa nachádzajú tri hlavné typy RNA, ktoré vykonávajú rôzne funkcie:
1. Informácie, alebo matice RNA (mRNA alebo mRNA). Funkcia: matrica na syntézu proteínov. Tvorí 5 % bunkovej RNA. Prenáša genetickú informáciu z DNA do ribozómov počas biosyntézy bielkovín. V eukaryotických bunkách je mRNA (mRNA) stabilizovaná špecifickými proteínmi. To umožňuje pokračovať v biosyntéze proteínov, aj keď je jadro neaktívne.
mRNA je lineárny reťazec s niekoľkými oblasťami s rôznymi funkčnými úlohami:
a) na 5" konci je uzáver ("cap") - chráni mRNA pred exonukleázami,
b) za ním nasleduje nepreložená oblasť, komplementárna k časti rRNA, ktorá je súčasťou malej podjednotky ribozómu,
c) translácia (čítanie) mRNA začína iniciačným kodónom AUG, kódujúcim metionín,
d) za štartovacím kodónom nasleduje kódujúca časť, ktorá obsahuje informácie o sekvencii aminokyselín v proteíne.
2. Ribozomálny, alebo ribozomálne RNA (rRNA). Tvorí 85 % bunkovej RNA. V kombinácii s proteínom je súčasťou ribozómov a určuje tvar veľkej a malej ribozomálnej podjednotky (podjednotky 50-60S a 30-40S). Podieľajú sa na translácii – čítaní informácií z mRNA pri syntéze bielkovín.
Podjednotky a ich zložky rRNA sú zvyčajne označené svojou sedimentačnou konštantou. S - sedimentačný koeficient, Svedbergove jednotky. Hodnota S charakterizuje rýchlosť sedimentácie častíc počas ultracentrifugácie a je úmerná ich molekulovej hmotnosti. (Napríklad prokaryotická rRNA so sedimentačným koeficientom 16 Svedbergových jednotiek sa označuje ako 16S rRNA).
Rozlišuje sa teda niekoľko typov rRNA, ktoré sa líšia dĺžkou polynukleotidového reťazca, hmotnosťou a lokalizáciou v ribozómoch: 23-28S, 16-18S, 5S a 5,8S. Prokaryotické aj eukaryotické ribozómy obsahujú 2 rôzne RNA s vysokou molekulovou hmotnosťou, jednu pre každú podjednotku a jednu RNA s nízkou molekulovou hmotnosťou - 5S RNA. Eukaryotické ribozómy tiež obsahujú 5,8S RNA s nízkou molekulovou hmotnosťou. Napríklad prokaryoty syntetizujú 23S, 16S a 5S rRNA a eukaryoty syntetizujú 18S, 28S, 5S a 5,8S.
80S ribozóm (eukaryotický)
Malá podjednotka 40S Veľká podjednotka 60S
18SrRNA (~2000 nukleotidov), - 28SrRNA (~4000 nt),
5,8 SpRNA (~155 nt),
5SpRNA (~121 nt),
~ 30 bielkovín. ~ 45 bielkovín.
70S ribozóm (prokaryotický)
Malá podjednotka 30S Veľká podjednotka 50S
16SpRNA, - 23SpRNA,
~ 20 bielkovín. ~ 30 bielkovín.
Veľká molekula vysoko polymérnej rRNA (sedimentačná konštanta 23-28S, lokalizovaná v 50-60S ribozomálnych podjednotkách.
Malá molekula rRNA s vysokým obsahom polyméru (sedimentačná konštanta 16-18S, lokalizovaná v 30-40S ribozomálnych podjednotkách.
Vo všetkých ribozómoch bez výnimky je prítomná nízkopolymérna 5S rRNA a je lokalizovaná v 50-60S ribozomálnych podjednotkách.
Nízkopolymérna rRNA so sedimentačnou konštantou 5,8S je charakteristická len pre eukaryotické ribozómy.
Ribozómy teda obsahujú tri typy rRNA v prokaryotoch a štyri typy rRNA v eukaryotoch.
Primárna štruktúra rRNA je jeden polyribonukleotidový reťazec.
Sekundárnou štruktúrou rRNA je spiralizácia polyribonukleotidového reťazca na seba (jednotlivé úseky reťazca RNA tvoria špirálové slučky - „vlásenky“).
Terciárna štruktúra vysokopolymérnej rRNA - interakcie špirálových prvkov sekundárnej štruktúry.
3. Doprava RNA (tRNA). Tvorí 10 % bunkovej RNA. Prenáša aminokyselinu na miesto syntézy bielkovín, t.j. na ribozómy. Každá aminokyselina má svoju vlastnú tRNA.
Primárna štruktúra tRNA je jeden polyribonukleotidový reťazec.
Sekundárna štruktúra tRNA je „ďatelinový“ model, v tejto štruktúre sú 4 dvojvláknové a 5 jednovláknových oblastí.
Terciárna štruktúra tRNA je stabilná;
Všetky typy RNA sa tvoria ako výsledok reakcií syntézy templátu. Vo väčšine prípadov jeden z reťazcov DNA slúži ako templát. Biosyntéza RNA na templáte DNA je teda heterokatalytická reakcia templátového typu. Tento proces sa nazýva prepis a je riadená určitými enzýmami – RNA polymerázami (transkriptázami).
Syntéza RNA (transkripcia DNA) zahŕňa kopírovanie informácií z DNA do mRNA.
Rozdiely medzi syntézou RNA a syntézou DNA:
Asymetria procesu: ako templát sa používa iba jedno vlákno DNA.
Konzervatívny proces: molekula DNA sa po dokončení syntézy RNA vráti do pôvodného stavu. Počas syntézy DNA sa molekuly napoly obnovujú, vďaka čomu je replikácia semikonzervatívna.
Syntéza RNA nevyžaduje na začatie žiadny primér, ale replikácia DNA vyžaduje primér RNA.
Matricová syntéza je tvorba biopolyméru, ktorého sekvencia jednotiek je určená primárnou štruktúrou inej molekuly. Ten funguje ako matica a „diktuje“ požadované poradie zostavenia obvodu. V živých bunkách sú známe tri biosyntetické procesy založené na tomto mechanizme.
Aké molekuly sa syntetizujú na základe matrice
Reakcie syntézy matrice zahŕňajú:
- replikácia – zdvojnásobenie genetického materiálu;
- transkripcia - syntéza ribonukleových kyselín;
- translácia – tvorba molekúl bielkovín.
Replikácia je premena jednej molekuly DNA na dve rovnaké, čo má veľký význam pre životný cyklus buniek (mitóza, meióza, duplikácia plazmidov, delenie bakteriálnych buniek atď.). Mnohé procesy sú založené na „reprodukcii“ genetického materiálu a syntéza matrice vám umožňuje znovu vytvoriť presnú kópiu akejkoľvek molekuly DNA.
Transkripcia a translácia sú dva stupne implementácie genómu. V tomto prípade sa dedičná informácia zaznamenaná v DNA premení na špecifický proteínový súbor, od ktorého závisí fenotyp organizmu. Tento mechanizmus sa nazýva dráha „DNA-RNA-proteín“ a predstavuje jednu z centrálnych dogiem molekulárnej biológie.
Implementácia tohto princípu je dosiahnutá pomocou matricovej syntézy, ktorá spája proces tvorby novej molekuly s „pôvodnou vzorkou“. Základom tohto párovania je základný princíp komplementarity.
Základné aspekty molekulárnej syntézy založenej na šablónach
Informácie o štruktúre syntetizovanej molekuly sú obsiahnuté v sekvencii väzieb samotnej matrice, z ktorých každý je vybraný zodpovedajúci prvok „dcérskeho“ reťazca. Ak sa chemická povaha syntetizovaných a templátových molekúl zhoduje (DNA-DNA alebo DNA-RNA), dochádza k párovaniu priamo, pretože každý nukleotid má pár, s ktorým sa môže dostať do kontaktu.
Syntéza proteínov vyžaduje medzičlánok, ktorého jedna časť interaguje s matricou prostredníctvom mechanizmu nukleotidového párovania a druhá časť pripája proteínové jednotky. Princíp komplementarity nukleotidov teda funguje aj v tomto prípade, hoci priamo nespája väzby templátu a syntetizovaných reťazcov.
Etapy syntézy
Všetky procesy syntézy matrice sú rozdelené do troch etáp:
- iniciácia (začiatok);
- predĺženie;
- ukončenie (ukončenie).
Iniciácia je príprava na syntézu, ktorej povaha závisí od typu procesu. Hlavným cieľom tejto fázy je uviesť systém enzým-substrát do funkčného stavu.
Počas predlžovania sa priamo predlžuje syntetizovaný reťazec, v ktorom je medzi jednotkami vybranými podľa templátovej sekvencie uzavretá kovalentná väzba (peptid alebo fosfodiester). Ukončenie zastaví syntézu a uvoľní produkt.
Úloha komplementarity v mechanizme syntézy templátu
Princíp komplementarity je založený na selektívnom zhode dusíkatých báz nukleotidov navzájom. Pre adenín je teda ako pár vhodný len tymín alebo uracil (dvojitá väzba) a pre guanín cytozín (3 trojitá väzba).
Počas syntézy nukleových kyselín sa komplementárne nukleotidy viažu na väzby jednovláknovej matrice a zoraďujú sa v určitej sekvencii. Na základe segmentu DNA AACGTT je teda možné počas replikácie získať iba TTGCAA a počas transkripcie UUGCAA.
Ako je uvedené vyššie, k syntéze proteínov dochádza za účasti sprostredkovateľa. Túto úlohu plní transferová RNA, ktorá má miesto na pripojenie aminokyseliny a nukleotidového tripletu (antikodónu) určeného na naviazanie na messenger RNA.
V tomto prípade sa komplementárny výber nevyskytuje po jednom, ale po troch. Keďže každá aminokyselina je špecifická len pre jeden typ tRNA a antikodón zodpovedá špecifickému tripletu v RNA, syntetizuje sa proteín so špecifickou sekvenciou jednotiek, ktorá je obsiahnutá v genóme.
Ako dochádza k replikácii?
K syntéze templátovej DNA dochádza za účasti mnohých enzýmov a pomocných proteínov. Kľúčové komponenty sú:
- DNA helikáza - odvíja dvojitú špirálu, ničí väzby medzi reťazcami molekuly;
- DNA ligáza - „zašíva“ zlomy medzi fragmentmi Okazaki;
- primáza - syntetizuje primér potrebný na fungovanie fragmentu syntetizujúceho DNA;
- SSB proteíny - stabilizujú jednovláknové fragmenty neskrútenej DNA;
- DNA polymerázy – syntetizujú dcérske templátové vlákno.
Proteíny helikázy, primázy a SSB pripravujú pôdu pre syntézu. Výsledkom je, že každý z reťazcov pôvodnej molekuly sa stáva matricou. Syntéza prebieha obrovskou rýchlosťou (od 50 nukleotidov za sekundu).
DNA polymeráza pôsobí v smere od 5' po 3' koniec. Z tohto dôvodu na jednom z reťazcov (hlavný) prebieha syntéza, keď sa odvíja a nepretržite, a na druhom (zaostávajúcom) - v opačnom smere a v samostatných fragmentoch nazývaných „Okazaki“.
Štruktúra v tvare Y vytvorená tam, kde sa DNA odvíja, sa nazýva replikačná vidlica.
Transkripčný mechanizmus
Kľúčovým transkripčným enzýmom je RNA polymeráza. Ten prichádza v niekoľkých typoch a líši sa štruktúrou medzi prokaryotmi a eukaryotmi. Mechanizmus jeho účinku je však všade rovnaký a spočíva v zväčšení reťazca komplementárnych vybraných ribonukleotidov s uzavretím fosfodiesterovej väzby medzi nimi.
Templátovou molekulou pre tento proces je DNA. Na jej základe možno vytvárať rôzne druhy RNA, a to nielen informačné, ktoré sa využívajú pri syntéze bielkovín.
Úsek matrice, z ktorého je skopírovaná sekvencia RNA, sa nazýva transkriptón. Obsahuje promótor (miesto na pripojenie RNA polymerázy) a terminátor, pri ktorom sa syntéza zastaví.
Vysielanie
Matricová syntéza proteínov u prokaryotov aj eukaryotov sa uskutočňuje v špecializovaných organelách – ribozómoch. Posledne menované pozostávajú z dvoch podjednotiek, z ktorých jedna (malá) slúži na viazanie tRNA a messenger RNA a druhá (veľká) sa podieľa na tvorbe peptidových väzieb.
Začatiu translácie predchádza aktivácia aminokyselín, t. j. ich naviazanie na zodpovedajúce transferové RNA s vytvorením vysokoenergetickej väzby, vďaka energii ktorej následne prebiehajú transpeptidačné reakcie (pripojenie nasledujúceho spoja do reťaze).
Na procese syntézy sa podieľajú aj proteínové faktory a GTP. Jeho energia je potrebná na pohyb ribozómu pozdĺž templátového vlákna RNA.
Každá živá bunka je schopná syntetizovať proteíny a táto schopnosť je jednou z jej najdôležitejších a charakteristických vlastností. Biosyntéza bielkovín prebieha so špeciálnou energiou počas obdobia rastu a vývoja buniek. V tomto čase sa aktívne syntetizujú proteíny na vytvorenie bunkových organel a membrán. Enzýmy sa syntetizujú. Biosyntéza bielkovín prebieha intenzívne v mnohých dospelých bunkách, teda v tých, ktoré ukončili rast a vývoj, napríklad v bunkách tráviacich žliaz, ktoré syntetizujú enzýmové proteíny (pepsín, trypsín), alebo v bunkách žliaz s vnútornou sekréciou, ktoré syntetizujú hormón proteíny (inzulín, tyroxín). Schopnosť syntetizovať proteíny je vlastná nielen rastúcim alebo sekrečným bunkám: každá bunka neustále syntetizuje proteíny počas svojho života, pretože počas normálneho života sa molekuly proteínov postupne denaturujú, ich štruktúra a funkcie sú narušené. Takéto proteínové molekuly, ktoré sa stali nepoužiteľnými, sú z bunky odstránené. Na oplátku sa syntetizujú nové plnohodnotné molekuly, v dôsledku čoho nie je narušené zloženie a aktivita bunky. Schopnosť syntetizovať proteín sa dedí z bunky na bunku a zachováva sa počas celého života.
Hlavná úloha pri určovaní štruktúry bielkovín patrí DNA. Samotná DNA sa priamo nezúčastňuje syntézy. DNA je obsiahnutá v bunkovom jadre a syntéza proteínov prebieha v ribozómoch umiestnených v cytoplazme. DNA obsahuje a uchováva iba informácie o štruktúre bielkovín.
Na dlhom reťazci DNA je jeden záznam za druhým s informáciami o zložení primárnych štruktúr rôznych proteínov. Kúsok DNA obsahujúci informácie o štruktúre jedného proteínu sa nazýva gén. Molekula DNA je súborom niekoľkých stoviek génov.
Aby sme pochopili, ako štruktúra DNA určuje štruktúru proteínu, uveďme si príklad. Mnoho ľudí pozná Morseovu abecedu, ktorá sa používa na prenos signálov a telegramov. V Morseovej abecede sú všetky písmená abecedy označené kombináciou krátkych a dlhých signálov - bodky a pomlčky. Písmeno A je označené - -, B - -. atď. Súbor symbolov sa nazýva kód alebo šifra. Morseova abeceda je príklad kódu. Keď niekto, kto pozná morzeovku, dostane pásku s bodkami a pomlčkami, môže ľahko rozlúštiť, čo je napísané.
Makromolekula DNA, pozostávajúca z niekoľkých tisíc za sebou umiestnených štyroch typov nukleotidov, je kód, ktorý určuje štruktúru množstva proteínových molekúl. Tak ako v Morseovej abecede každé písmeno zodpovedá určitej kombinácii bodiek a pomlčiek, tak v kóde DNA každá aminokyselina zodpovedá určitej kombinácii bodiek a pomlčiek a v kóde DNA každá aminokyselina zodpovedá určitej kombinácii sekvenčne spojené nukleotidy.
Kód DNA bol takmer úplne rozlúštený. Podstata kódu DNA je nasledovná. Každá aminokyselina zodpovedá časti reťazca DNA pozostávajúcej z troch susediacich nukleotidov. Napríklad sekcia T-T-T zodpovedá aminokyseline lyzínu, sekcia A-C-A zodpovedá cysteínu, C-A-A zodpovedá valínu atď. Predpokladajme, že nukleotidy v géne sú v tomto poradí:
A-C-A-T-T-T-A-A-C-C-A-A-G-G-G
Rozdelením tohto radu na triplety (triplety) môžeme okamžite rozlúštiť, ktoré aminokyseliny a v akom poradí sa vyskytujú v molekule proteínu: A-C-A - cysteín; T-T-T - lyzín; A-A-C - leucín; C-A-A - valín; G-G-G - prolín. V Morseovej abecede sú len dva znaky. Ak chcete označiť všetky písmená, všetky čísla a interpunkčné znamienka, musíte pre niektoré písmená alebo čísla použiť až 5 znakov. Kód DNA je jednoduchší. Existujú 4 rôzne nukleotidy Počet možných kombinácií 4 prvkov z 3 je 64. Existuje teda len 20 rôznych nukleotidových tripletov na kódovanie všetkých aminokyselín.
Prepis. Na syntézu proteínov musí byť do ribozómov dodaný program syntézy, t.j. informácia o štruktúre proteínu zaznamenaná a uložená v DNA. Na syntézu proteínov sa presné kópie týchto informácií posielajú do ribozómov. Deje sa tak pomocou RNA, ktorá sa syntetizuje na DNA a presne kopíruje jej štruktúru. Nukleotidová sekvencia RNA presne opakuje sekvenciu v jednom z génových reťazcov. Informácie obsiahnuté v štruktúre tohto génu sú teda akoby prepísané do RNA. Tento proces sa nazýva transkripcia (latinsky „prepis“ – prepisovanie). Z každého génu možno odstrániť ľubovoľný počet kópií RNA. Tieto RNA, ktoré prenášajú informácie o zložení proteínov do ribozómov, sa nazývajú messenger RNA (i-RNA).
Aby sme pochopili, ako možno „prepísať“ zloženie a sekvenciu nukleotidov v géne do RNA, pripomeňme si princíp komplementarity, na základe ktorého je postavená molekula dvojvláknovej DNA. Nukleotidy jedného reťazca určujú charakter protiľahlých nukleotidov druhého reťazca. Ak je A na jednom reťazci, potom T je na rovnakej úrovni druhého reťazca a C je vždy oproti G. Neexistujú žiadne iné kombinácie. Princíp komplementarity funguje aj pri syntéze messenger RNA.
Proti každému nukleotidu jedného z reťazcov DNA je komplementárny nukleotid messenger RNA (v RNA je namiesto tymidylnukleotidu (T) uridylnukleotid (U). C RNA teda stojí proti G DNA, U RNA stojí proti A DNA, U RNA stojí proti T DNA - A výsledkom je, že výsledný reťazec RNA je v zložení a sekvencii svojich nukleotidov presnou kópiou zloženia a sekvencie nukleotidov jednej z DNA. reťazce molekuly messenger RNA sa posielajú na miesto, kde dochádza k syntéze bielkovín, teda do ribozómov z cytoplazmy prúdi materiál, z ktorého sa buduje proteín, teda aminokyseliny v dôsledku rozkladu potravinových bielkovín.
Preneste RNA. Aminokyseliny nevstupujú do ribozómu nezávisle, ale sú sprevádzané transferovými RNA (tRNA). Molekuly tRNA sú malé - pozostávajú iba zo 70-80 nukleotidových jednotiek. Ich zloženie a sekvencia pre niektoré tRNA už boli úplne stanovené. Ukázalo sa, že na mnohých miestach v reťazci tRNA sa nachádza 4-7 nukleotidových jednotiek, ktoré sa navzájom dopĺňajú. Prítomnosť komplementárnych sekvencií v molekule vedie k tomu, že tieto oblasti, keď sú dostatočne blízko, sa zlepia v dôsledku tvorby vodíkových väzieb medzi komplementárnymi nukleotidmi. Výsledkom je zložitá slučková štruktúra, ktorá svojím tvarom pripomína ďatelinový list. Na jeden koniec molekuly tRNA je pripojená aminokyselina (D) a na vrchu „ďatelinového listu“ je trojica nukleotidov (E), ktorá kódom zodpovedá tejto aminokyseline. Pretože existuje najmenej 20 rôznych aminokyselín, potom, samozrejme, existuje najmenej 20 rôznych tRNA: pre každú aminokyselinu existuje vlastná tRNA.
Reakcia syntézy matrice. V živých systémoch sa stretávame s novým typom reakcie, ako je replikácia DNA alebo reakcia syntézy RNA. Takéto reakcie nie sú v neživej prírode známe. Nazývajú sa reakcie syntézy matrice.
Pojem „matrica“ v technológii označuje formu používanú na odlievanie mincí, medailí a typografických písiem: tvrdený kov presne reprodukuje všetky detaily formy používanej na odlievanie. Syntéza matrice je ako liatie na matricu: nové molekuly sa syntetizujú presne podľa plánu stanoveného v štruktúre existujúcich molekúl. Princíp matrice je základom najdôležitejších syntetických reakcií bunky, ako je syntéza nukleových kyselín a proteínov. Tieto reakcie zabezpečujú presnú, prísne špecifickú sekvenciu monomérnych jednotiek v syntetizovaných polyméroch. Tu dochádza k usmernenej kontrakcii monomérov na konkrétne miesto v bunke - na molekuly, ktoré slúžia ako matrica, kde prebieha reakcia. Ak by takéto reakcie nastali v dôsledku náhodných zrážok molekúl, postupovali by nekonečne pomaly. Syntéza komplexných molekúl na princípe templátu sa vykonáva rýchlo a presne.
Úlohu matrice v matricových reakciách zohrávajú makromolekuly nukleových kyselín DNA alebo RNA. Molekuly monomérov, z ktorých je polymér syntetizovaný - nukleotidy alebo aminokyseliny - v súlade s princípom komplementarity, sú umiestnené a fixované na matrici v presne definovanom, špecifikovanom poradí. Potom sa monomérne jednotky „zosieťujú“ do polymérneho reťazca a hotový polymér sa uvoľní z matrice. Potom je matrica pripravená na zostavenie novej molekuly polyméru. Je jasné, že tak ako na danú formu je možné odliať len jednu mincu alebo jedno písmeno, tak na danú molekulu matrice možno „poskladať“ iba jeden polymér.
Matricový typ reakcií je špecifickým znakom chémie živých systémov. Sú základom základnej vlastnosti všetkých živých vecí - ich schopnosti reprodukovať svoj vlastný druh.
Vysielanie. Informácie o štruktúre proteínu, zaznamenané v mRNA ako sekvencia nukleotidov, sa prenášajú ďalej vo forme sekvencie aminokyselín v syntetizovanom polypeptidovom reťazci. Tento proces sa nazýva preklad. Aby sme pochopili, ako dochádza k prekladu v ribozómoch, teda k prekladu informácií z jazyka nukleových kyselín do jazyka proteínov, obráťme sa na obrázok. Ribozómy na obrázku sú znázornené ako vajcovité telieska, ktoré uvoľňujú mRNA z ľavého konca a začínajú syntézu proteínov. Keď je molekula proteínu zostavená, ribozóm sa plazí pozdĺž mRNA. Keď sa ribozóm posunie dopredu o 50-100 A, druhý ribozóm vstúpi do mRNA z rovnakého konca, ktorý rovnako ako prvý začína syntézu a pohybuje sa za prvým ribozómom. Potom tretí ribozóm vstupuje do i-RNA, štvrtý atď. Všetky vykonávajú rovnakú prácu: každý syntetizuje rovnaký proteín naprogramovaný na túto i-RNA. Čím viac doprava sa ribozóm pohybuje pozdĺž mRNA, tým väčší je segment molekuly proteínu „zložený“. Keď ribozóm dosiahne pravý koniec mRNA, syntéza je dokončená. Ribozóm s výsledným proteínom opúšťa mRNA. Potom sa oddelia: ribozóm - na akúkoľvek mRNA (keďže je schopná syntetizovať akýkoľvek proteín; povaha proteínu závisí od matrice), molekula proteínu - do endoplazmatického retikula a pohybuje sa pozdĺž neho do tej časti bunky, kde tento typ proteínu je potrebný. Po krátkom čase skončí svoju prácu druhý ribozóm, potom tretí atď. A z ľavého konca mRNA do nej vstupujú ďalšie a ďalšie nové ribozómy a syntéza bielkovín pokračuje nepretržite. Počet ribozómov, ktoré sa zmestia súčasne na molekulu mRNA, závisí od dĺžky mRNA. Na molekule mRNA, ktorá programuje syntézu hemoglobínového proteínu a ktorej dĺžka je približne 1500 A, je teda umiestnených až päť ribozómov (priemer ribozómu je približne 230 A). Skupina ribozómov umiestnených súčasne na jednej molekule mRNA sa nazýva polyribozóm.
Teraz sa pozrime bližšie na mechanizmus ribozómu. Keď sa ribozóm pohybuje pozdĺž mRNA, v každom danom okamihu je v kontakte s malou časťou svojej molekuly. Je možné, že táto oblasť má veľkosť iba jedného tripletu nukleotidov. Ribozóm sa pohybuje pozdĺž mRNA nie hladko, ale prerušovane, v „krokoch“, triplet za tripletom. V určitej vzdialenosti od miesta kontaktu ribozómu s a - REC je bod „zostavy“ proteínu: tu je umiestnený enzým proteín syntetázy, ktorý pracuje, vytvára polypeptidový reťazec, t.j. vytvára peptidové väzby medzi aminokyselinami.
Mechanizmus „zostavy“ molekuly proteínu v ribozómoch sa uskutočňuje nasledovne. V každom ribozóme, ktorý je súčasťou polyribozómu, to znamená, že sa pohybuje pozdĺž mRNA, molekuly t-RNA s aminokyselinami, ktoré sú na nich „zavesené“, prichádzajú z prostredia v nepretržitom prúde. Prechádzajú, dotýkajúc sa svojim kódovým koncom miesta kontaktu ribozómu s mRNA, ktorá sa práve nachádza v ribozóme. Opačný koniec tRNA (ktorý nesie aminokyselinu) sa objaví blízko bodu „zostavenia“ proteínu. Avšak len ak sa ukáže, že triplet tRNA kódu je komplementárny k tripletu mRNA (v súčasnosti sa nachádza v ribozóme), aminokyselina dodaná tRNA sa stane súčasťou proteínovej molekuly a bude oddelená od tRNA. Okamžite urobí ribozóm „krok“ vpred pozdĺž mRNA o jeden triplet a voľná tRNA sa uvoľní z ribozómu do prostredia. Tu zachytáva novú molekulu aminokyseliny a prenáša ju do ktoréhokoľvek z pracovných ribozómov. Takže postupne, triplet po triplete, sa ribozóm pohybuje pozdĺž mRNA a rastie článok po článku - polypeptidový reťazec. Takto funguje ribozóm - táto bunková organela, ktorá sa právom nazýva „molekulárny automat“ syntézy bielkovín.
V laboratórnych podmienkach si umelá syntéza bielkovín vyžaduje obrovské úsilie, veľa času a peňazí. A v živej bunke je syntéza jednej molekuly proteínu dokončená za 1-2 minúty.
Úloha enzýmov v biosyntéze bielkovín. Nemali by sme zabúdať, že ani jeden krok v procese syntézy bielkovín neprebieha bez účasti enzýmov. Všetky reakcie syntézy bielkovín sú katalyzované špeciálnymi enzýmami. Syntéza mRNA sa uskutočňuje pomocou enzýmu, ktorý sa plazí pozdĺž molekuly DNA od začiatku génu až po jeho koniec a zanecháva za sebou hotovú molekulu mRNA. Gén v tomto procese poskytuje iba program pre syntézu a samotný proces vykonáva enzým. Bez účasti enzýmov nedochádza k spojeniu aminokyselín s t-RNA. Existujú špeciálne enzýmy, ktoré zabezpečujú zachytenie a spojenie aminokyselín s ich tRNA. Nakoniec v ribozóme počas procesu zostavovania proteínov funguje enzým, ktorý spája aminokyseliny dohromady.
Energia biosyntézy bielkovín. Ďalším veľmi dôležitým aspektom biosyntézy bielkovín je ich energia. Akýkoľvek syntetický proces je endotermická reakcia, a preto vyžaduje energiu. Biosyntéza proteínov predstavuje reťazec syntetických reakcií: 1) syntéza mRNA; 2) spojenie aminokyselín s tRNA; 3) „proteínová zostava“. Všetky tieto reakcie vyžadujú energiu. Energia na syntézu bielkovín je dodávaná štiepnou reakciou ATP. Každý článok biosyntézy je vždy spojený s rozkladom ATP.
Kompaktnosť biologickej organizácie. Pri štúdiu úlohy DNA sa ukázalo, že fenomén zaznamenávania, uchovávania a prenosu dedičnej informácie sa vyskytuje na úrovni molekulárnych štruktúr. Vďaka tomu sa dosiahne úžasná kompaktnosť „pracovných mechanizmov“, najväčšia účinnosť ich umiestnenia v priestore. Je známe, že obsah DNA v jednej ľudskej spermii je rovný 3,3X10 -12 stupňov DNA obsahuje všetky informácie, ktoré určujú ľudský vývoj. Odhaduje sa, že všetky oplodnené vajíčka, z ktorých sa vyvinuli všetci ľudia teraz žijúci na Zemi, obsahujú toľko DNA, koľko sa zmestí do objemu špendlíkovej hlavičky.
DNA- lineárny polymér vo forme dvojzávitnice tvorenej dvojicou antiparalelných komplementárnych reťazcov. Monoméry DNA sú nukleotidy.
Každý nukleotid DNA pozostáva z purínovej (A - adenín alebo G - guanín) alebo pyrimidínovej (T - tymín alebo C - cytozín) dusíkatej bázy, päťuhlíkového cukru - deoxyribózy a fosfátovej skupiny.
Molekula DNA má tieto parametre: šírka špirály je asi 2 nm, stúpanie alebo úplné otočenie špirály je 3,4 nm. Jeden krok obsahuje 10 komplementárnych párov báz.
Nukleotidy v molekule DNA stoja proti sebe s dusíkatými bázami a sú spojené do párov v súlade s pravidlami komplementarity: tymín je umiestnený oproti adenínu a cytozín je umiestnený oproti guanínu. Pár A-T je spojený dvoma vodíkovými väzbami a pár G-C je spojený tromi.
Kostra reťazcov DNA je tvorená zvyškami fosfátu cukru.
Replikácia DNA je proces samoduplikácie molekuly DNA, ktorý sa uskutočňuje pod kontrolou enzýmov.
Na každom z reťazcov vzniknutých po pretrhnutí vodíkových väzieb sa za účasti enzýmu DNA polymerázy syntetizuje dcérske vlákno DNA. Materiálom na syntézu sú voľné nukleotidy prítomné v cytoplazme buniek.
Syntéza dcérskych molekúl na susedných reťazcoch prebieha rôznymi rýchlosťami. Na jednom reťazci sa nová molekula zostavuje nepretržite, na druhom - s určitým oneskorením a fragmentmi. Po dokončení procesu sa fragmenty nových molekúl DNA spoja pomocou enzýmu DNA ligázy. Z jednej molekuly DNA teda vznikajú dve molekuly DNA, ktoré sú presnými kópiami jednej druhej a materskej molekuly. Tento spôsob replikácie sa nazýva polokonzervatívny.
Biologický význam replikácie spočíva v presnom prenose dedičnej informácie z materskej molekuly na dcérske molekuly, ku ktorému dochádza pri delení somatických buniek.
oprava DNA- mechanizmus, ktorý poskytuje schopnosť opraviť prerušenú sekvenciu nukleotidov v molekule DNA.
Ak sa počas replikácie DNA z nejakého dôvodu naruší sekvencia nukleotidov v jej molekule, potom vo väčšine prípadov tieto poškodenia eliminuje samotná bunka. K zmene zvyčajne dochádza v jednom z reťazcov DNA. Druhý reťazec zostáva nezmenený. Poškodený úsek prvého vlákna je možné „vyrezať“ pomocou enzýmov - DNA reparačných nukleáz. Ďalší enzým, DNA polymeráza, kopíruje informácie z nepoškodeného vlákna, pričom do poškodeného vlákna vkladá potrebné nukleotidy. DNA ligáza potom „zosieťuje“ molekulu DNA a poškodená molekula sa opraví.
RNA - lineárny polymér, zvyčajne pozostávajúci z jedného reťazca nukleotidov. V RNA je tymínový nukleotid nahradený uracilom (U). Každý nukleotid RNA obsahuje päťuhlíkový cukor – ribózu, jednu zo štyroch dusíkatých báz a zvyšok kyseliny fosforečnej.
Messenger alebo messenger RNA sa syntetizuje v jadre za účasti enzýmu RNA polymerázy, je komplementárna k časti DNA, kde sa vyskytuje syntéza; Ribozomálna RNA sa syntetizuje v jadierku a je súčasťou ribozómov, pričom tvorí 85 % RNA bunky. Transferová RNA (viac ako 40 typov) prenáša aminokyseliny na miesto syntézy bielkovín, má tvar ďatelinového listu a pozostáva zo 70-90 nukleotidov.
Reakcie syntézy templátov zahŕňajú replikáciu DNA, syntézu RNA z DNA (transkripcia), syntézu proteínov z mRNA (translácia) a syntézu RNA alebo DNA z vírusovej RNA.
Pri transkripcii sa enzým RNA polymeráza naviaže na skupinu nukleotidov DNA – promótor. Promótor špecifikuje miesto, z ktorého by mala začať syntéza mRNA. Skladá sa z voľných nukleotidov komplementárnych k molekule DNA. Enzým funguje dovtedy, kým nenarazí na inú skupinu nukleotidov DNA – stop signál, signalizujúci koniec syntézy mRNA.
Molekula mRNA vstupuje do cytoplazmy na ribozómy, kde dochádza k syntéze polypeptidových reťazcov. Proces prekladu informácie obsiahnutej v nukleotidovej sekvencii mRNA do aminokyselinovej sekvencie polypeptidu sa nazýva translácia.
Špecifická aminokyselina je dodávaná do ribozómov špecifickým typom tRNA.
