Hvordan bliver informationen i et gen til et enzym, en receptor eller et af de proteiner, der bygger kroppen op? Det sker gennem proteinsyntesen. Her bruger cellen rækkefølgen af baser i DNA som information til at sætte aminosyrer sammen.
Forløbet kan opsummeres som DNA → mRNA → protein. Først dannes RNA ved transkription. Derefter oversættes informationen i mRNA til en aminosyrekæde ved translation. I den første video tegner og forklarer jeg transkriptionen. Længere nede finder du videoen om translation.
Proteinsyntese – fra gen til protein
Et proteinkodende gen indeholder information om rækkefølgen af aminosyrer i en polypeptidkæde. Aminosyrerne er proteinets byggesten. Når kæden foldes og eventuelt bearbejdes, kan den indgå i et funktionelt protein. Nogle proteiner består af flere kæder.
Det er informationen, der føres videre gennem trinnene. DNA bliver ikke fysisk lavet om til protein. DNA bevares, mens en RNA-kopi bruges til at styre samlingen af aminosyrer. Det er en vigtig forskel, som gør det muligt at bruge det samme gen igen og igen.
Her tager vi udgangspunkt i en eukaryot celle, eksempelvis en menneskecelle. Du kan få baggrunden i prokaryote og eukaryote celler og DNA og kromosomers opbygning.
Transkription: information fra DNA skrives over i RNA
Ved transkription bruger enzymet RNA-polymerase den ene DNA-streng som skabelon til at danne RNA. For gener i menneskets cellekerne foregår dette trin inde i kernen. DNA-strengene skilles lokalt, så genet kan aflæses.
Promotor og RNA-polymerase
Ved genet ligger et DNA-område, en promotor, som er med til at bestemme, hvor transkriptionen begynder. Hos eukaryoter hjælper andre proteiner RNA-polymerasen med at komme på plads. Polymerasen sammenkobler derefter RNA-nukleotider til en voksende streng.
RNA-strengen bliver komplementær til DNA-skabelonstrengen. Det betyder, at baserne passer sammen efter bestemte regler. RNA indeholder uracil, U, i stedet for thymin, T.
| Base på DNA-skabelonen | Base i RNA |
|---|---|
| A | U |
| T | A |
| C | G |
| G | C |
Læg mærke til, at DNA har to strenge. Reglerne her gælder den streng, som RNA-polymerasen aflæser. Den anden, kodende DNA-streng har samme basesekvens som RNA i det tilsvarende område, når T erstattes med U.
Fra RNA-kopi til modent mRNA
For et typisk proteinkodende gen i en menneskecelle dannes først præ-mRNA, som bearbejdes. Blandt andet fjernes introner, mens exoner sættes sammen ved splicing. RNA får også beskyttende ændringer ved enderne. Det modne mRNA kan derefter transporteres ud gennem en kernepore.
Transkriptionen afsluttes gennem særlige signaler og processer ved genet. Det er ikke mRNA’s stopcodon, der stopper RNA-polymerasen. Stopcodonet får først sin rolle senere, når ribosomet aflæser mRNA under translationen.
mRNA betyder messenger-RNA. Tænk på det som en midlertidig arbejdskopi af informationen. Nu skal informationen fra kernen videre til et ribosom, hvor aminosyrerne sættes sammen.
Translation: mRNA oversættes til en aminosyrekæde
I den næste video tegner og forklarer jeg, hvordan ribosomet, mRNA og tRNA arbejder sammen. Følg især, hvordan basernes rækkefølge bestemmer aminosyrernes rækkefølge.
Ribosomet aflæser codons
Translation foregår på ribosomer i cytoplasmaet, enten frit eller knyttet til det ru endoplasmatiske reticulum. Ribosomet består af RNA og proteiner og hjælper med at koble aminosyrer sammen med peptidbindinger.
mRNA aflæses i grupper på tre baser. En sådan triplet kaldes et codon. De fleste codons angiver en aminosyre. Andre er stopcodons, som afslutter translationen. Startcodonet er normalt AUG og koder for aminosyren methionin.
tRNA bringer aminosyrerne
tRNA, transfer-RNA, kobler de to sider af oversættelsen sammen. Hvert tRNA er ladet med en bestemt aminosyre og har et anticodon, der kan baseparre med et passende codon på mRNA.
Når codon og anticodon passer sammen i ribosomet, kan aminosyren indgå i den voksende kæde. Ribosomet bevæger sig videre langs mRNA, og nye tRNA-molekyler bringer flere aminosyrer. På den måde bliver en rækkefølge af baser oversat til en rækkefølge af aminosyrer.
Når ribosomet møder et stopcodon, afsluttes translationen, og polypeptidkæden frigives. Stopcodons koder ikke for aminosyrer og genkendes af frigivelsesfaktorer frem for et almindeligt aminosyrebærende tRNA.
Sådan bruger du en kodetabel
Kodetabellen viser, hvilke aminosyrer de enkelte mRNA-codons angiver. Slå op ud fra mRNA, ikke direkte ud fra DNA-skabelonstrengen. Hvis du får en DNA-sekvens i en opgave, skal du først vide, hvilken af de to strenge den viser.
Et forenklet eksempel på et mRNA-udsnit er 5′-AUG GCU UUU UAA-3′. Læst fra AUG giver det methionin – alanin – phenylalanin – stop. UAA bliver ikke til en aminosyre. Kæden i eksemplet er meget kort; virkelige proteiner har normalt langt flere aminosyrer.
Der findes 64 mulige codons, fordi fire baser kan kombineres i grupper af tre: 4 × 4 × 4. Flere codons kan angive den samme aminosyre. Derfor giver en ændret base ikke nødvendigvis en ændret aminosyre. Det kan du arbejde videre med i mutationer i DNA og protein.
Transkription og translation – kort sammenligning
| Transkription | Translation | |
|---|---|---|
| Information | DNA → RNA | mRNA → aminosyrekæde |
| Vigtigste aktører | RNA-polymerase og DNA-skabelon | Ribosom, mRNA og tRNA |
| Placering i en menneskecelle | I cellekernen for kernens gener | På ribosomer i cytoplasmaet |
| Produkt | RNA, som for typiske proteinkodende gener bearbejdes til modent mRNA | En polypeptidkæde |
Hos bakterier er der ingen cellekerne. Her foregår transkription i cytoplasmaet, og ribosomer kan begynde translationen, mens mRNA stadig dannes. Den rumlige opdeling ovenfor gælder derfor ikke alle celletyper.
Fra aminosyrekæde til proteinets funktion
Rækkefølgen af aminosyrer har betydning for, hvordan kæden foldes. Formen har igen betydning for proteinets funktion. Et enzym skal eksempelvis have et aktivt sted med de rigtige egenskaber for at kunne binde sine substrater. Se proteiners struktur for sammenhængen mellem rækkefølge, foldning og funktion.
Cellen danner ikke alle proteiner hele tiden. Hvilke gener der bruges, og hvor meget protein der dannes, reguleres. Derfor kan forskellige celletyper med stort set samme DNA have forskellige opgaver.
Tegn proteinsyntesen, og forklar processen
Tegn DNA i cellekernen, et mRNA-molekyle på vej ud af kernen og et ribosom med tRNA og aminosyrer. Brug pile til at følge informationen og skriv fagord ved de steder, hvor de hører til.
- Hvad er forskellen på at kopiere information og at omdanne DNA til protein?
- Hvad gør RNA-polymerase, og hvad er en promotor?
- Hvorfor er RNA komplementært til DNA-skabelonen?
- Hvad er forskellen på et codon og et anticodon?
- Hvad gør ribosomet ved et stopcodon?
- Hvordan kan aminosyrernes rækkefølge få betydning for proteinets funktion?
Brug din tegning til at forklare forløbet højt. Når du kan følge informationen hele vejen fra genet til aminosyrekæden, har du fat i den røde tråd i proteinsyntesen.
