Eiwitsynthese versus DNA-replicatie
Eiwitten en DNA bieden de meest fundamentele indeling om het leven op aarde in stand te houden. Eiwitten bepalen namelijk de vorm en functies van de organismen, terwijl het DNA de daarvoor benodigde informatie bewaart. Daarom zou de synthese van eiwitten en DNA-replicatie kunnen worden opgevat als uiterst belangrijke processen die plaatsvinden in de levende cellen. Beide processen gaan uit van de nucleotidesequentie van de nucleïnezuurstreng, maar dat zijn verschillende routes. De belangrijke stappen van beide processen worden uitgelegd en de verschillen tussen beide worden in dit artikel besproken.
Eiwitsynthese
Eiwitsynthese is een biologisch proces dat plaatsvindt in de cellen van organismen in drie hoofdstappen die bekend staan als transcriptie, RNA-verwerking en translatie. In de transcriptiestap wordt de nucleotidesequentie van het gen in de DNA-streng getranscribeerd in RNA. Deze eerste stap lijkt sterk op de DNA-replicatie, behalve dat het resultaat een streng op RNA is bij de eiwitsynthese. De DNA-streng wordt ontmanteld met DNA-helicase-enzym, RNA-polymerase wordt bevestigd op de specifieke plaats van het begin van het gen dat bekend staat als promotor, en de RNA-streng wordt langs het gen gesynthetiseerd. Deze nieuw gevormde RNA-streng staat bekend als het boodschapper-RNA (mRNA).
De mRNA-streng brengt de nucleotidesequentie naar de ribosomen voor de RNA-verwerking. Specifieke tRNA (transfer RNA) moleculen zullen de relevante aminozuren in het cytoplasma herkennen. Daarna worden tRNA-moleculen aan de specifieke aminozuren gehecht. In elk tRNA-molecuul is er een reeks van drie nucleotiden. Een ribosoom in het cytoplasma wordt aan de mRNA-streng gehecht en het startcodon (de promotor) wordt geïdentificeerd. De tRNA-moleculen met de overeenkomstige nucleotiden voor de mRNA-sequentie worden naar de grote subeenheid van het ribosoom verplaatst. Als de tRNA-moleculen naar het ribosoom komen, wordt het overeenkomstige aminozuur via een peptidebinding aan het volgende aminozuur in de reeks gebonden. Deze laatste stap staat bekend als vertaling; inderdaad, hier vindt de eigenlijke eiwitsynthese plaats.
De vorm van het eiwit wordt bepaald door de verschillende soorten aminozuren in de keten, die aan tRNA-moleculen waren vastgemaakt, maar tRNA is specifiek voor de mRNA-sequentie. Het is dus duidelijk dat de eiwitmoleculen de informatie weergeven die is opgeslagen in het DNA-molecuul. Eiwitsynthese kan echter ook worden gestart vanuit een RNA-streng.
DNA-replicatie
DNA-replicatie is het proces van het produceren van twee identieke DNA-strengen uit één, en het omvat een reeks processen. Al deze processen vinden plaats tijdens de S-fase van de interfase van de celcyclus of celdeling. Het is een energieverslindend proces en in de eerste plaats zijn drie belangrijke enzymen, bekend als DNA-helicase, DNA-polymerase en DNA-ligase, betrokken bij het reguleren van dit proces. Ten eerste ontmantelt DNA-helicase de dubbele helixstructuur van de DNA-streng door de waterstofbruggen tussen de stikstofbasen van de tegenoverliggende strengen te verbreken. Deze ontmanteling begint vanaf een uiteinde van de DNA-streng en niet vanuit het midden. Daarom kan DNA-helicase worden beschouwd als een restrictie-exonuclease.
Na het blootleggen van de stikstofbasen van het enkelstrengs DNA, worden de overeenkomstige deoxyribonucleotiden gerangschikt volgens de basenvolgorde en worden de respectieve waterstofbruggen gevormd door DNA-polymerase-enzym. Dit specifieke proces vindt plaats op beide DNA-strengen. Ten slotte worden de fosfodiesterbindingen gevormd tussen opeenvolgende nucleotiden, om de DNA-streng te voltooien met behulp van DNA-ligase-enzym. Aan het einde van al deze stappen worden twee identieke DNA-strengen gevormd uit slechts één moeder-DNA-streng.
Verschil tussen eiwitsynthese en DNA-replicatie
| Eiwitsynthese | DNA-replicatie |
| Eindresultaat is een eiwit | Eindresultaat is een DNA-streng |
| RNA is betrokken bij het proces | Alleen DNA is betrokken bij het proces |
| Dit kan worden gestart vanuit DNA of RNA | Dit wordt geïnitieerd vanuit alleen DNA |
| Er wordt een nieuwe eiwitketen gevormd | Er wordt een nieuwe DNA-streng gevormd |
| Er zijn drie hoofdstappen nodig | Dit is in hoge mate synoniem aan de eerste van die drie hoofdstappen |
| Vindt plaats in de kern, mitochondriën en cytoplasma | Vindt alleen plaats in de kern, maar soms ook in de mitochondriën |
