Proteinsyntesen
Proteinsyntesen er bygning af proteiner, og proteiner består af en helt bestemt rækkefølge af de 20 aminosyrer. For at konstruere den helt korrekte rækkefølge, er der brug for information og her har vi brug for DNA i cellekernen. En kopi af DNA kaldet m-RNA overfører informationen til ribosomerne, hvor informationen oversættes til den korrekte rækkefølge af aminosyrer i det nye protein.
Proteinerne har mange funktioner i kroppen.
De bygger muskler, de laver rør i cellemembranen som lukker stoffer ind og ud, mange enzymer er bygget af proteiner. Hver celle danner hvert sekund mange forskellige proteiner for at opbygge og kontrollere alle de livsprocesser, der finder sted i kroppen.
DNA har opskriften
Opskriften på alle disse forskellige proteiner ligger i DNA-molekylet og et stykke DNA som koder for et bestemt protein kaldes for et gen. Et gen består af i gennemsnit 66.000 baser, men der er stor variation. Lige fra 648 til 2,2 millioner baser lang.
Der er cirka 6 milliarder basepar i én celle, og cellen skal finde ud af hvor den skal begynde og slutte og derfor findes der et start-codon og et slut-codon der angiver begyndelsen og slutningen af genet.
DNA
Strukturen af DNA blev opdaget i 1953 og det viste sig at den var universel, dvs. at alle levende organismer anvender samme biokemiske alfabet. Alger, grise, bakterier, mennesker osv.
I 2001 blev det menneskelige genom kortlagt og vi regner i dag med at det indeholder godt 20.000 gener. Engang havde man en naiv forestilling om at DNA blot skulle oversættes, og så kunne vi forstå livets kode. Som så ofte er naturen mere kompleks end vi regnede med. Kun under 2% af vores DNA koder for proteiner, og de sidste 98 % er forskere ved at finde funktionen af.
Oversættelse af DNA
De fire baser A, T, G og C koder tre- og tre for aminosyrer. Disse tripletter kan kombineres på 64 forskellige måder. Når der således er flere koder end der er aminosyrer, betyder det, at flere tripletter koder for samme aminosyre, fx er der fire forskellige koder for aminosyren valin. Der findes specielle koder for at starte og stoppe afskriften fra DNA-molekylet.
Eksempel
Vi ser en stump DNA herunder. Den første triplet er TAC, og vi kikker i hjulet til højre og finder “T” i centrum af cirklen. Vi går videre til næste ring i cirklen og følger “A” og til sidst “C”. Vi kommer ud med “met” som er forkortelsen for aminosyren methionin. TAC fungerer også som “start-codon” hvor aflæsningen af koden til proteinet begynder.
Den næste triplet er AAG. Begynd i midten… du skulle ende med “phe” osv. Prøv selv de sidste.
Oversættelse af RNA
Dette oversætterhjul fungerer ligesom det ovenfor. Her er det blot RNA-koden der oversættes. Du vil se senere hvor det bruges.
Fra DNA til protein
I 1961 fandt J. Monod og F. Jacob et budbringermolekyle, som de kaldte Messenger RNA, som er en kopi af DNA-molekylet. Dette molekyle bringer beskeden fra DNA-molekylet ud til cellernes proteinfabrikker, som hedder ribosomerne.
Messenger RNA, som forkortet kaldes mRNA, adskiller sig fra DNA-molekylet ved at indeholde ribose i stedet for deoxyribose, og basen urasil (forkortet U) har erstattet basen thymin. Endelig er mRNA-molekylet enkeltstrenget. Kopieringen af DNA til mRNA-molekylet kaldes for transskription.
Det centrale dogme
Aminosyrerne transporteres til ribosomerne af specielle RNA-molekyler, som hedder transport RNA, forkortet tRNA. Disse binder sig til mRNA med netop den aminosyre, som tripletten koder for. Hermed er vi fremme ved det, som kaldes biologiens centrale dogme:
DNA oversættes til mRNA
Den korte version
DNA-molekylet åbnes ved det stykke, hvor genet sidder. Den streng, som indeholder startkoden TAC, vil blive kopieret til en mRNA-streng. mRNA forlader DNA-molekylet og binder sig til ribosomerne ude i cellens cytoplasma. Hertil ankommer tRNA med de forskellige aminosyrer, som skal bygges til det nye protein. På ribosomet vil aminosyrerne blive bundet sammen med peptidbindinger. Dannelsen af proteiner på ribosomerne ud fra mRNA-strengen kaldes for translationen.
Den lange version
Lad os zoome ind på DNA i cellekernen, hvor der laves en mRNA kopi.
Nukleotiderne (base+ribose+fosfat) sætter sig en efter en på en række, og danner en m-RNA streng. De finder de rigtige pladser vha. baseparringsreglen. A overfor U og C overfor G. Husk at T er udskiftet med U i RNA, men den parrer sig stadig med A. Når mRNA-strengen er opbygget, vandrer den ud igennem kernemembranen og ud i cytoplasmaen, hvor den møder ribosomet.
mRNA kommer til ribosomet og låses fast imellem ribosomets to halvdele. Nu kommer t-RNA, som er transportmolekyler, som transporterer aminosyrer. I den ene ende har de en af de 20 aminosyrer, og i den anden ende et anti-codon med tre baser. En anticodon passer til en helt bestemt codon på mRNA – fx. passer anticodon UAC med codon AUG på mRNA strengen.
tRNA sætter sig fast og afleverer sin aminosyre, og herefter forsvinder tRNA og en ny kommer med endnu en aminosyre.
Kæden af aminosyrer bliver længere og danner et polypeptid. Når den bliver over 50 aminosyrer lang kalder vi det et protein. Inden proteinet er helt klart til brug vil det blive foldet i en 3D struktur og ofte få hæftet nogle kulhydrater eller metaller på.
Test din viden
Kan du huske hvad tingene hedder? Tag testen!