การสังเคราะห์โปรตีนในโปรคาริโอตกับยูคาริโอต
การสังเคราะห์โปรตีนมีขั้นตอนในลำดับที่สูงมากภายในแต่ละเซลล์ของคำทางชีววิทยาทั้งหมด แต่แต่ละเซลล์มีอัตลักษณ์เล็กๆ น้อยๆ ในแต่ละเซลล์ อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างอย่างมากระหว่างวิถีการสังเคราะห์โปรตีนโปรคาริโอตและยูคาริโอต แม้ว่าผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นโปรตีนในทั้งสองกรณีเสมอ ส่วนประกอบของเซลล์ทั้งสองประเภทอาจเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เซลล์เหล่านี้แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนหลักของการถอดรหัส การประมวลผล RNA และการแปลนั้นเหมือนกันทั้งในโปรคาริโอตและยูคาริโอตบทความนี้จะนำเสนอเรื่องราวทั่วไปเกี่ยวกับการสังเคราะห์โปรตีน ตามด้วยการอภิปรายที่เข้าใจง่ายเกี่ยวกับความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกันและกัน
การสังเคราะห์โปรตีน
การสังเคราะห์โปรตีนเป็นกระบวนการทางชีววิทยาที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตในสามขั้นตอนหลักที่เรียกว่าการถอดความ การประมวลผล RNA และการแปล ในขั้นตอนถอดรหัส ลำดับนิวคลีโอไทด์ของยีนในสาย DNA จะถูกแปลงเป็น RNA ขั้นตอนแรกนี้มีความคล้ายคลึงกันอย่างมากกับการจำลองแบบ DNA ยกเว้นผลที่ได้คือสายบน RNA ในการสังเคราะห์โปรตีน สาย DNA ถูกแยกออกด้วยเอ็นไซม์ DNA helicase, RNA polymerase ติดอยู่ที่ตำแหน่งเฉพาะของจุดเริ่มต้นของยีนที่เรียกว่าโปรโมเตอร์ และ RNA strand จะถูกสังเคราะห์ตามยีน สาระ RNA ที่สร้างขึ้นใหม่นี้เรียกว่า RNA ของผู้ส่งสาร (mRNA)
สาย mRNA นำลำดับนิวคลีโอไทด์ไปยังไรโบโซมสำหรับการประมวลผลอาร์เอ็นเอ โมเลกุล tRNA จำเพาะ (transfer RNA) จะรับรู้ถึงกรดอะมิโนที่เกี่ยวข้องในไซโตพลาสซึมหลังจากนั้นโมเลกุล tRNA จะยึดติดกับกรดอะมิโนจำเพาะ ในแต่ละโมเลกุล tRNA มีลำดับของนิวคลีโอไทด์สามตัว ไรโบโซมในไซโตพลาสซึมติดอยู่กับสาย mRNA และระบุ codon เริ่มต้น (โปรโมเตอร์) โมเลกุล tRNA ที่มีนิวคลีโอไทด์ที่สอดคล้องกันสำหรับลำดับ mRNA จะถูกย้ายไปยังหน่วยย่อยขนาดใหญ่ของไรโบโซม เมื่อโมเลกุล tRNA มาถึงไรโบโซม กรดอะมิโนที่สอดคล้องกันจะถูกผูกมัดกับกรดอะมิโนถัดไปในลำดับผ่านพันธะเปปไทด์ ขั้นตอนสุดท้ายนี้เรียกว่าการแปล นี่คือจุดกำเนิดของการสังเคราะห์โปรตีนที่แท้จริง
รูปร่างของโปรตีนถูกกำหนดผ่านกรดอะมิโนประเภทต่างๆ ในสายโซ่ซึ่งติดอยู่กับโมเลกุล tRNA แต่ tRNA นั้นจำเพาะต่อลำดับ mRNA ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าโมเลกุลโปรตีนแสดงข้อมูลที่เก็บไว้ในโมเลกุลดีเอ็นเอ อย่างไรก็ตาม การสังเคราะห์โปรตีนสามารถเริ่มต้นจากสาย RNA ได้เช่นกัน
การสังเคราะห์โปรตีนในโพรคาริโอตและยูคาริโอตแตกต่างกันอย่างไร
• ในขณะที่ขั้นตอนการถอดรหัสเกิดขึ้น ไรโบโซมสามารถเชื่อมโยงกับเกลียว mRNA ที่ก่อตัวในโปรคาริโอต เนื่องจากพวกมันไม่มีเปลือกนิวเคลียสเพื่อปิดล้อมกรดนิวคลีอิก อย่างไรก็ตาม mRNA สามารถเชื่อมโยงกับไรโบโซมได้หลังจากที่เส้นใยถูกย้ายออกจากนิวเคลียสในยูคาริโอต
• ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าขั้นตอนการแปลของกระบวนการได้เริ่มต้นขึ้นแล้วก่อนที่การถอดความจะเสร็จสมบูรณ์ในโปรคาริโอต ในขณะที่ทั้งสองขั้นตอนนั้นห่างกันในยูคาริโอต กล่าวอีกนัยหนึ่ง การประมวลผล RNA ไม่ได้เกิดขึ้นในการสังเคราะห์โปรคาริโอต แต่เกิดขึ้นในกระบวนการยูคาริโอต
• ยีนเพียงตัวเดียวเท่านั้นที่แสดงออกในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนอย่างเต็มรูปแบบในหนึ่งกระบวนการในยูคาริโอต ในขณะที่มักจะมียีนหลายตัวที่แสดงออกในการสังเคราะห์โปรตีนจากแบคทีเรีย (โปรคาริโอต) จากสาย mRNA หนึ่งเส้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ยีนแบบคลัสเตอร์ (เรียกว่าโอเปอรอน) สามารถแสดงออกโดยโปรคาริโอต แต่ยูคาริโอตไม่สามารถแสดงออกได้
• มีลำดับดีเอ็นเอที่ไม่เข้ารหัสในกรดนิวคลีอิกยูคาริโอตที่รู้จักกันในชื่ออินตรอนแต่ไม่มีในโปรคาริโอต mRNA ในยูคาริโอตจะกำจัดอินตรอนออกจากเกลียวของมันก่อนที่จะออกจากนิวเคลียส ซึ่งตรงกันข้ามกับการก่อตัวของ mRNA อย่างง่ายในโปรคาริโอต