Op basis van het DNA wat in de celkern ligt opgeslagen, kunnen eiwitten gemaakt worden en worden de erfelijke eigenschappen tot uiting gebracht. De eiwitten die de cel maakt, bepalen de structuur en functies van die cel. Eiwitten zijn bouwstenen van organellen, cellen, weefsels en uiteindelijk het organisme.Eiwitten zijn de basis van enzymen. Eiwitten reguleren genexpressie en maken celbeweging en celcommunicatie mogelijk. Het DNA in de celkern verzorgt de bouwinstructies voor de eiwitten die gemaakt moeten worden. Het overdragen van deze bouwinstructie op mRNA (messenger RiboNucleic Acid) wordt transcriptie genoemd. Het overdragen van deze bouwinstructie in het daadwerkelijk maken van eiwitten wordt translatie genoemd.
Eiwitsynthese; een kort overzicht
Eiwitten bestaan uit aan elkaar gekoppelde aminozuren. Bij de koppeling van aminozuren aan elkaar komt water vrij; dit wordt ook wel condensatie genoemd.
Op basis van een blauwdruk van de eiwitten die in het DNA ligt opgeslagen, wordt een bouwinstructie in de vorm van mRNA (messengerRNA) overgedragen aan de ribosomen. Dit proces wordt transcriptie genoemd.
Ribosomen bestaan ook voor een groot deel uit RNA. Dit RNA wordt rRNA (ribosomaal RNA) genoemd. De ribosomen koppelen de verschillende aminozuren aan elkaar met behulp van tRNA. Dit proces wordt translatie genoemd. tRNA staat voor transferRNA. Aan het tRNA zitten aminozuren vast, die met behulp van mRNA en rRNA in de juiste volgorde aan elkaar worden geplakt. Hoe het proces van transcriptie verloopt wordt toegelicht in Cellen en celbiologie; RNA bouw en functie. Hieronder wordt toegelicht hoe het proces van translatie verloopt.
Eiwitsynthese; translatie, de rol van mRNA, rRNA en tRNA
mRNA; introns en exons
In de eiwitsynthese worden aminozuren aan elkaar gekoppeld. De volgorde waarin de aminozuren aan elkaar gekoppeld moeten worden, ligt vastgelegd in het mRNA. Het mRNA wat tijdens de transcriptie is ontstaan, is echter nog niet geheel af, er worden primaire transcripts genoemd. De primaire transcripts bestaan uit introns en exons. Introns bevatten geen informatie voor de eiwitsynthese en moet eerst verwijderd worden. Wanneer de introns verwijderd worden, worden de exons aan elkaar gekoppeld. De exons kunnen op verschillende manieren aan elkaar gekoppeld worden, zo kan er uit een primair transcript uiteindelijke verschillende soorten mRNA gevormd worden.
De rol van ribosomen bij de eiwitsynthese
Ribosomen koppelen de verschillende aminozuren aan elkaar op basis van de bouwinstructie die in het uiteindelijke mRNA opgeslagen ligt. De ribosomen bestaan uit RNA en eiwitten. Het ribosoom is in twee subeenheden te verdelen; de kleine ribosomale subeenheid (small ribosomal sununit) en de grote ribosomale subeenheid (large ribosomal subunit). De kleine subeenheid leest het mRNA en de grote subeenheid koppelt de verschillende aminozuren aan elkaar. Dit proces wordt translatie genoemd.
Translatie, mRNA, tRNA, codon en anticodon
Tijdens translatie worden aminozuren aan elkaar gekoppeld tot een eiwit. De volgorde waarin de aminozuren aan elkaar gekoppeld moeten worden, ligt vastgelegd in het mRNA. De ribosomen lezen deze code en koppelen de aminozuren aan elkaar. Het mRNA bestaat uit nucleotiden met de basen uracil (U), adenine (A), guanine (G) en cytosine (C). Drie basen in het mRNA vormen de code voor een aminozuur wat aan een ander aminozuur gekoppeld moet worden. De drie basen die coderen voor een aminozuur wordt een codon genoemd.
In het cytoplasma van de cel komt tRNA voor. tRNA bestaat eveneens uit drie achter elkaar gekoppelde basen. Aan deze drie gekoppelde basen zit een aminozuur vast. Om deze reden wordt tRNA ook wel anti-codon genoemd. Wanneer er een codon voorkomt met de volgorde AUG, dan is het anticodon met de volgorde UAC hier complementair aan.
Het ribosoom leest het codon en zoekt het juiste anti-codon hierbij. Vervolgens leest het ribosoom het volgende codon en zoekt het juiste anti-codon erbij en koppelt de verschillende aminozuren die vastzitten aan de anti-codons aan elkaar.
Het enzym amino-acyl-tRNA-synthetase speelt hier een cruciale rol in. Het enzym amino-acyl-tRNA-synthetase van het ribosoom herkent en leest het mRNA, zoekt het juiste anti-codon en koppelt de juiste aminozuren aan elkaar. Het eerste codon waarmee ieder mRNA-keten begint, bestaat uit de nucleotiden AUG. Dit codon codeert voor het aminozuur methionine. Het eerste aminozuur van ieder eiwit is dus ook altijd methionine.
Bronnen:
JE. Hall, 2013, Pocket Companion to Textbook of Medical Physiology, Elsevier Inc
GA Thibodeau, Patton KT 2012, Anatomy & Physiology, Mosby/Elsevier
EN Marieb, Hoehn K 2012, Human Anatomy & Physiology, Pearson/Benjamin Cummings
