10. Dna ohjaa proteiinien valmistamista

Tehtävät (pdf)

2014-08-06T13:06:58+03:00

Luvun 10 tehtävät: Luvun 10 tehtävät

Johdanto

2013-03-19T11:10:45+02:00

Suvullisesti lisääntyvillä lajeilla kaikkien yksilöiden perimä on erilainen. Dna:n emäsjärjestys ei kuitenkaan suoraan näy solun ulkopuolelle. Yksilön geenien muodostama kokonaisuus eli genotyyppi voidaan kuitenkin usein havaita fenotyypissä eli ilmiasussa. Tämä johtuu siitä, että dna ohjaa solujen toimintaa. Solussa dna:n emäsjärjestystä luetaan jatkuvasti ja sen mukaan tuotetaan kulloinkin tarvittavia proteiineja. Proteiinit tuotetaan dna:n emäsjärjestyksen sisältämän tiedon eli dna:n koodin perusteella.

10.1 Geenit koodaavat proteiineja

2013-04-10T19:46:15+03:00

Geenillä tarkoitetaan dna-jaksoa, joka sisältää tiedon solussa tuotettavasta proteiinista tai rna-molekyylistä. Proteiineja tuottava alue dna-molekyylissä koostuu yleensä muutamista sadoista tai tuhansista emäspareista.

Proteiinisynteesissä solu tuottaa proteiineja dna:n antaman koodin eli ohjeen mukaisesti. Proteiinisynteesi voidaan jakaa kahteen osaan: transkriptioon ja translaatioon.

Transkriptiossa tumassa sijaisevan dna:n koodin mukaisesti tuotetaan rna-molekyyli, jota kutsutaan lähetti-rna:ksi. Tämän jälkeen lähetti-rna kuljetetaan solulimaan.

Translaatiossa solulimassa tai solulimakalvostolla olevat ribosomit lukevat lähetti-rna:n koodin ja tuottavat sen mukaan proteiineja. Koko tapahtumasarjaa kutsutaan proteiinisynteesiksi.

10.2 Transkriptiossa dna:n koodi käännetään rna:ksi

2013-08-29T09:58:50+03:00

Kun solu tarvitsee toimintaansa tiettyä proteiinia, tietty geeni aktivoituu dna:ssa. Koska dna on melko kestävä ja suurikokoinen molekyyli, sen lukeminen suoraan proteiiniksi vaatisi paljon energiaa. Tämän vuoksi dna:n koodi on muutettava toiseen muotoon. Yksijuosteinen rna sopii rakenteensa ja kokonsa vuoksi paremmin viestinvälitysmolekyyliksi kuin kaksijuosteinen dna.

Geenien aktivoituminen johtaa tapahtumasarjaan, jossa dna:n emäsjärjestys kopioidaan rna-molekyyliin (lähetti-rna). Lähetti-rna välittää dna:n koodin tuman ulkopuolelle. Tätä prosessia kutsutaan transkriptioksi.

Transkriptio alkaa, kun dna:n kaksoiskierre aukeaa muutamien proteiinien avustamana. Paikalle saapuu entsyymi, jota kutsutaan rna-polymeraasiksi. Rna-polymeraasi muodostaa yksijuosteisen dna:n rinnalle nukleotideista yksijuosteisen rna-molekyylin. Rna-molekyyli rakentuu dna:n mallijuosteen rinnalle emäsparisäännön mukaisesti. Koska syntyvän rna-molekyylin emäsjärjestys on sama kuin dna:n vastakkaisen juosteen emäsjärjestys, kutsutaan vastakkaista juostetta koodaavaksi juosteeksi. (Muista, että dna:n T-emästä vastaa rna:ssa U-emäs!)

Syntyvää rna-molekyyliä kutsutaan lähetti-rna:ksi (mRNA, messenger RNA), sillä se välittää dna:n sisältämän informaation solulimassa olevalle ribosomille. Tumallisilla eliöillä lähetti-rna:ta muokataan siten, että se voi tarttua myöhemmin ribosomiin. Lisäksi siitä leikataan pois sellaiset osat, joita ei tarvita proteiinisynteesissä. Tämän jälkeen valmis lähetti-rna kuljetetaan tumasta ulos tumahuokosten kautta.

10.3 Lähetti-rna:n emäsjärjestystä luetaan emäskolmikkoina

2013-05-02T15:04:21+03:00

Transkriptiossa tuotetut lähetti-rna-molekyylit kuljetetaan solulimassa sijaitseville ribosomeille. Ribosomit ovat rna:sta ja proteiineista koostuvia monimutkaisia proteiinituotantoon erikoistuneita soluelimiä.

Proteiinien perusosanen on aminohappo, joita ihmisellä on 20 erilaista. Dna:ssa ja rna:ssa on toisaalta vain neljä erilaista emästä. Kun solu tuottaa proteiineja, rna:n koodia luetaan kolmen emäksen mittaisina emäskolmikkoina eli kodoneina. Neljästä erilaisesta emäksestä saadaan yhteensä 64 erilaista emäskolmikkoa (4·4·4 emäskolmikkoa). Esimerkiksi lähetti-rna:n emäskolmikko UGG tuottaa tryptofaani-aminohappoa.

Koska proteiineissa esiintyy tyypillisesti vain 20 aminohappoa, osa emäskolmikoista tuottaa samaa proteiinia. Lisäksi metioniinia koodaava emäskolmikko toimii myös proteiinisynteesin aloituskolmikkona. Koodissa on kolme proteiinisynteesin lopettavaa emäskolmikkoa. Proteiinin valmistus loppuu, kun lähetti-rna:n lopetuskolmikko on luettu.

Ribosomin lisäksi translaatiossa tarvitaan siirtäjä-rna:ta (tRNA, transfer RNA). Siirtäjä-rna-molekyyleihin on kiinnitetty tietty aminohappo. Kutakin aminohappoa varten on olemassa ainakin yksi siirtäjä-rna ja yksi siirtäjä-rna voi kantaa vain yhtä aminohappoa.

Siirtäjä-rna:n toisessa päässä on kolmen emäksen jakso, joka tunnistaa lähetti-rna:ssa olevan dna-emäskolmikon. Tämä siirtäjä-rna:n emäskolmikko on vastakkainen lähetti-rna:n emäskolmikolle eli kodonille, ja sitä kutsutaan vastinemäskolmikoksi eli antikodoniksi.

10.4 Translaatiossa tuotetaan proteiineja ribosomeilla

2013-08-29T09:59:04+03:00

Proteiineja voidaan tuottaa solulimassa sijaitsevissa vapaissa ribosomeissa tai solulimakalvostoon kiinnittyneissä ribosomeissa. Solusta ulos eritettävät ja tiettyihin soluelimiin ohjattavat proteiinit tuotetaan solulimakalvostolla.

Translaation aluksi ribosomi kiinnittyy lähetti-rna:han aloituskolmikon kohdalta (AUG). Ribosomi ohjaa paikalle siirtäjä-rna:t, joissa on lähetti-rna:n emäskolmikkoa vastaava vastinemäskolmikko. Siirtäjä-rna:han on kiinnittynyt lähetti-rna:n emäskolmikkoa vastaava aminohappo.

Seuraavaksi ribosomi muodostaa aminohappojen välille peptidisidoksen, jonka jälkeen siirtäjä-rna poistuu ribosomilta. Lähetti-rna siirtyy ribosomilla eteenpäin kolmen emäksen verran.

Proteiinisynteesissä edellä mainittu ketju toistuu. Lähetti-rna siirtyy eteenpäin ja paikalle saapuu uusi siirtäjä-rna, joka tuo paikalle uuden aminohapon. Aminohappojen välille muodostuu peptidisidos ja vanha siirtäjä-rna poistuu ribosomilta.

Translaatio loppuu, kun lähetti-rna:ssa tulee vastaan lopetuskolmikko. Tällaista emäskolmikkoa vastaavaa siirtäjä-rna:ta ei ole olemassa. Translaatio loppuu ja syntynyt aminohappoketju irtoaa ribosomilta.

Proteiini ei kuitenkaan ole toimiva heti translaation jälkeen. Syntynyt aminohappoketju laskostuu toimivaan kolmiulotteiseen muotoon (tertiäärirakenne). Toimiakseen monet proteiinit vaativat muokkausta, esimerkiksi fosfaatin liittämisen tiettyyn aminohappoon. (Proteiinin rakenteista kerrotaan lisää luvussa 4.)

Translaation jälkeen proteiinit muokataan kuljetusta varten. Kuljetettavat proteiinit ohjataan solulimakalvostolta Golgin laitteeseen. Tämän jälkeen ne voidaan ohjata esimerkiksi lysosomiin tai ulos solusta. Solusta voidaan kuljettaa ulos esimerkiksi hormoneja, kuten insuliinia.

Luvun 10 tiivistelmä

2013-08-29T10:00:17+03:00

Geeni sisältää tiedon tuotettavasta proteiinista. Proteiinisynteesissä solu tuottaa proteiineja geenin ohjeen mukaisesti.
Transkriptiossa dna:n kaksoiskierre avautuu geenin kohdalta. Yksijuosteisen dna:n mallijuosteen rinnalle valmistetaan lähetti-rna emäsparisäännön mukaisesti. Valmis lähetti-rna kuljetetaan ulos tumasta.
Lähetti-rna:n koodia luetaan kolmen emäksen mittaisina jaksoina. Niitä kutsutaan emäskolmikoiksi eli kodoneiksi. Kodonit koodaavat tiettyä aminohappoa tai päättävät translaation.
Translaatiossa ribosomi tuottaa proteiineja lähetti-rna:n mallin mukaisesti. Lisäksi tarvitaan siirtäjä-rna-molekyylejä, jotka tunnistavat lähetti-rna:n kolmikot ja tuovat aminohapot ribosomille. Translaatio päättyy, kun ribosomille saapuu lähetti-rna:n lopetuskolmikko.
Translaation jälkeen proteiinit laskostuvat ja niitä voidaan kuljettaa solussa.

Lisätietoa rna:n tehtävistä.

Diat lukuun 10

2014-08-06T13:06:58+03:00

: Dia 1 / Luku 10
: Dia 2 / Luku 10
: Dia 3 / Luku 10
: Dia 4 / Luku 10
: Dia 5 / Luku 10
: Dia 6 / Luku 10

Navigointi

2013-06-24T15:20:56+03:00

1. Eliöt koostuvat soluista
2. Solu on toimiva kokonaisuus
3. Solut muodostavat solukkoja ja kudoksia
4. Solut rakentuvat molekyyleistä
5. Solukalvo erottaa solun ympäristöstä
6. Solun toiminta on aineenvaihduntaa
7. Solu tarvitsee toimintoihinsa energiaa
8. Fotosynteesissä solu sitoo auringon valoenergiaa
9. Dna:n rakenne ja geenit
10. Dna ohjaa proteiinien valmistamista
11. Solun kasvu ja jakautuminen
12. Sukusolut ja sukupuoli
13. Ominaisuuksien periytyminen
14. Useamman ominaisuuden periytyminen
15. Muuntelu ja mutaatiot
16. Perinnöllisyys ja evoluutio