Πρωτεϊνοσύνθεση έναντι αντιγραφής DNA
Οι πρωτεΐνες και το DNA παρέχουν την πιο θεμελιώδη διάταξη για τη διατήρηση της ζωής στη Γη. Στην πραγματικότητα, οι πρωτεΐνες καθορίζουν το σχήμα και τις λειτουργίες των οργανισμών, ενώ το DNA διατηρεί τις πληροφορίες που απαιτούνται για αυτό. Ως εκ τούτου, η σύνθεση πρωτεΐνης και αντιγραφής DNA θα μπορούσε να γίνει κατανοητή ως εξαιρετικά σημαντικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στα ζωντανά κύτταρα. Και οι δύο αυτές διαδικασίες ξεκινούν από τη νουκλεοτιδική αλληλουχία του κλώνου νουκλεϊκού οξέος, αλλά αυτές είναι διαφορετικές οδοί. Τα σημαντικά βήματα και των δύο διαδικασιών εξηγούνται και οι διαφορές μεταξύ τους συζητούνται σε αυτό το άρθρο.
Πρωτεϊνική Σύνθεση
Η πρωτεϊνοσύνθεση είναι μια βιολογική διαδικασία που λαμβάνει χώρα μέσα στα κύτταρα των οργανισμών σε τρία κύρια στάδια γνωστά ως Μεταγραφή, επεξεργασία RNA και Μετάφραση. Στο στάδιο της μεταγραφής, η αλληλουχία νουκλεοτιδίων του γονιδίου στον κλώνο DNA μεταγράφεται σε RNA. Αυτό το πρώτο βήμα είναι πολύ παρόμοιο με την αντιγραφή του DNA με τη διαφορά ότι το αποτέλεσμα είναι ένας κλώνος στο RNA στην πρωτεϊνική σύνθεση. Ο κλώνος DNA που αποσυναρμολογείται με το ένζυμο ελικάσης DNA, η RNA πολυμεράση συνδέεται στο συγκεκριμένο σημείο έναρξης του γονιδίου που είναι γνωστό ως προαγωγέας και ο κλώνος RNA συντίθεται κατά μήκος του γονιδίου. Αυτός ο νεοσχηματισμένος κλώνος RNA είναι γνωστός ως αγγελιοφόρος RNA (mRNA).
Ο κλώνος mRNA μεταφέρει τη νουκλεοτιδική αλληλουχία στα ριβοσώματα για την επεξεργασία του RNA. Ειδικά μόρια tRNA (transfer RNA) θα αναγνωρίσουν τα σχετικά αμινοξέα στο κυτταρόπλασμα. Μετά από αυτό, τα μόρια tRNA συνδέονται με τα συγκεκριμένα αμινοξέα. Σε κάθε μόριο tRNA, υπάρχει μια αλληλουχία τριών νουκλεοτιδίων. Ένα ριβόσωμα στο κυτταρόπλασμα συνδέεται με τον κλώνο mRNA και αναγνωρίζεται το αρχικό κωδικόνιο (ο προαγωγέας). Τα μόρια tRNA με τα αντίστοιχα νουκλεοτίδια για την αλληλουχία mRNA μετακινούνται στη μεγάλη υπομονάδα του ριβοσώματος. Καθώς τα μόρια tRNA έρχονται στο ριβόσωμα, το αντίστοιχο αμινοξύ συνδέεται με το επόμενο αμινοξύ της αλληλουχίας μέσω ενός πεπτιδικού δεσμού. Αυτό το τελευταίο βήμα είναι γνωστό ως μετάφραση. Πράγματι, εδώ λαμβάνει χώρα η πραγματική πρωτεϊνική σύνθεση.
Το σχήμα της πρωτεΐνης προσδιορίζεται μέσω των διαφορετικών τύπων αμινοξέων στην αλυσίδα, τα οποία ήταν συνδεδεμένα με μόρια tRNA, αλλά το tRNA είναι ειδικό για την αλληλουχία mRNA. Ως εκ τούτου, είναι σαφές ότι τα μόρια πρωτεΐνης απεικονίζουν τις πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στο μόριο του DNA. Ωστόσο, η πρωτεϊνοσύνθεση θα μπορούσε να ξεκινήσει και από έναν κλώνο RNA.
Αντιγραφή DNA
Η αντιγραφή DNA είναι η διαδικασία παραγωγής δύο πανομοιότυπων κλώνων DNA από έναν και περιλαμβάνει μια σειρά διεργασιών. Όλες αυτές οι διεργασίες λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια της S φάσης της Μεσοφάσης του κυτταρικού κύκλου ή της κυτταρικής διαίρεσης. Είναι μια διαδικασία που καταναλώνει ενέργεια και κυρίως τρία κύρια ένζυμα γνωστά ως ελικάση DNA, πολυμεράση DNA και λιγάση DNA εμπλέκονται στη ρύθμιση αυτής της διαδικασίας. Πρώτον, η ελικάση DNA αποσυναρμολογεί τη δομή της διπλής έλικας του κλώνου DNA σπάζοντας τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των αζωτούχων βάσεων των αντίθετων κλώνων. Αυτή η αποσυναρμολόγηση ξεκινά από ένα άκρο του κλώνου του DNA και όχι από τη μέση. Επομένως, η ελικάση DNA θα μπορούσε να θεωρηθεί ως περιοριστική εξωνουκλεάση.
Μετά την έκθεση των αζωτούχων βάσεων του μονόκλωνου DNA, τα αντίστοιχα Δεοξυριβονουκλεοτίδια διατάσσονται σύμφωνα με τη βασική αλληλουχία και οι αντίστοιχοι δεσμοί υδρογόνου σχηματίζονται από το ένζυμο πολυμεράσης DNA. Αυτή η συγκεκριμένη διαδικασία λαμβάνει χώρα και στους δύο κλώνους του DNA. Τέλος, οι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί σχηματίζονται μεταξύ διαδοχικών νουκλεοτιδίων, για να ολοκληρωθεί ο κλώνος του DNA χρησιμοποιώντας το ένζυμο DNA λιγάση. Στο τέλος όλων αυτών των σταδίων, δύο πανομοιότυπες αλυσίδες DNA σχηματίζονται μόνο από έναν μητρικό κλώνο DNA.
Διαφορά μεταξύ πρωτεϊνοσύνθεσης και αντιγραφής DNA
| Πρωτεϊνική Σύνθεση | Αντιγραφή DNA |
| Το τελικό αποτέλεσμα είναι μια πρωτεΐνη | Το τελικό αποτέλεσμα είναι ένας κλώνος DNA |
| Το RNA εμπλέκεται στη διαδικασία | Μόνο το DNA εμπλέκεται στη διαδικασία |
| Αυτό θα μπορούσε να ξεκινήσει είτε από DNA είτε από RNA | Αυτό ξεκινά μόνο από DNA |
| Σχηματίζεται μια νέα αλυσίδα πρωτεΐνης | Σχηματίζεται ένας νέος κλώνος DNA |
| Περιλαμβάνονται τρία βασικά βήματα | Αυτό είναι εξαιρετικά συνώνυμο με το πρώτο από αυτά τα τρία κύρια βήματα |
| Λαμβάνει χώρα στον πυρήνα, τα μιτοχόνδρια και το κυτταρόπλασμα | Λαμβάνει χώρα μόνο στον πυρήνα, αλλά μερικές φορές και στα μιτοχόνδρια |
