סינתזת חלבונים לעומת שכפול DNA
חלבונים ו-DNA מספקים את הפריסה הבסיסית ביותר לשמירה על החיים על פני כדור הארץ. למעשה, חלבונים קובעים את הצורה והתפקודים של האורגניזמים בעוד שה-DNA שומר על המידע הדרוש לכך. מכאן שניתן להבין את סינתזה של שכפול חלבון ו-DNA כתהליכים חשובים ביותר המתרחשים בתאים החיים. שני התהליכים הללו מתחילים מרצף הנוקלאוטידים של גדיל חומצת הגרעין, אך אלו מסלולים שונים. השלבים החשובים של שני התהליכים מוסברים, וההבדלים ביניהם נדונים במאמר זה.
סינתזת חלבונים
סינתזת חלבונים היא תהליך ביולוגי המתרחש בתוך תאים של אורגניזמים בשלושה שלבים עיקריים הידועים בתור תעתיק, עיבוד RNA ותרגום. בשלב השעתוק, רצף הנוקלאוטידים של הגן בגדיל ה-DNA מועתק ל-RNA. שלב ראשון זה דומה מאוד לשכפול ה-DNA, אלא שהתוצאה היא גדיל על RNA בסינתזת חלבון. גדיל ה-DNA מפורק עם אנזים DNA helicase, RNA פולימראז מחובר במקום הספציפי של תחילת הגן המכונה פרומטור, וגדיל RNA מסונתז לאורך הגן. גדיל ה-RNA החדש שנוצר מכונה RNA שליח (mRNA).
גדיל ה-mRNA לוקח את רצף הנוקלאוטידים לריבוזומים לצורך עיבוד ה-RNA. מולקולות tRNA (טרנספר RNA) ספציפיות יזהו את חומצות האמינו הרלוונטיות בציטופלזמה. לאחר מכן, מולקולות tRNA מחוברות לחומצות האמינו הספציפיות. בכל מולקולת tRNA יש רצף של שלושה נוקלאוטידים.ריבוזום בציטופלזמה מחובר לגדיל ה-mRNA, ומזהה את הקודון ההתחלתי (הפרומוטור). מולקולות ה-tRNA עם הנוקלאוטידים המתאימים לרצף ה-mRNA מועברות אל תת-היחידה הגדולה של הריבוזום. כאשר מולקולות ה-tRNA מגיעות לריבוזום, חומצת האמינו המתאימה נקשרת עם חומצת האמינו הבאה ברצף באמצעות קשר פפטיד. שלב אחרון זה ידוע כתרגום; אכן, כאן מתבצעת סינתזת החלבון בפועל.
צורת החלבון נקבעת באמצעות הסוגים השונים של חומצות אמינו בשרשרת, שהיו מחוברות למולקולות tRNA, אך tRNA הן ספציפיות לרצף ה-mRNA. מכאן שברור שמולקולות החלבון מתארות את המידע המאוחסן במולקולת ה-DNA. עם זאת, סינתזת חלבון יכולה להתבצע גם מגדיל RNA.
רפליקציית DNA
שכפול DNA הוא תהליך של ייצור שני גדילי DNA זהים מאחד, והוא כולל סדרה של תהליכים.כל התהליכים הללו מתרחשים בשלב S של ה-Interphase של מחזור התא או חלוקת התא. זהו תהליך צורך אנרגיה ובעיקר שלושה אנזימים עיקריים הידועים בשם DNA helicase, DNA פולימראז ו-DNA ligase מעורבים בוויסות תהליך זה. ראשית, DNA helicase מפרק את מבנה הסליל הכפול של גדיל ה-DNA על ידי שבירת קשרי המימן בין הבסיסים החנקניים של הגדילים המנוגדים. פירוק זה מתחיל מקצה גדיל ה-DNA ולא מהאמצע. לכן, ניתן להתייחס ל-DNA helicase כ-restriction exonuclease.
לאחר חשיפת הבסיסים החנקניים של ה-DNA החד-גדילי, ה-Deoxyribonucleotides התואמים מסודרים לפי רצף הבסיסים וקשרי המימן המתאימים נוצרים על ידי אנזים DNA פולימראז. תהליך מסוים זה מתרחש בשני גדילי ה-DNA. לבסוף, הקשרים הפוספודיסטרים נוצרים בין נוקלאוטידים עוקבים, להשלמת גדיל ה-DNA באמצעות אנזים DNA ליגאז.בסוף כל השלבים הללו, נוצרים שני גדילי DNA זהים מגדיל DNA אם אחד בלבד.
הבדל בין סינתזת חלבון ושכפול DNA
| סינתזת חלבונים | רפליקציית DNA |
| התוצאה הסופית היא חלבון | התוצאה הסופית היא גדיל DNA |
| RNA מעורב בתהליך | רק DNA מעורב בתהליך |
| ניתן להתחיל את זה מ-DNA או RNA | זה מתחיל רק מ-DNA |
| נוצרה שרשרת חלבונים חדשה | נוצר גדיל DNA חדש |
| שלושה שלבים עיקריים מעורבים | זה שם נרדף לשלב הראשון מתוך שלושת השלבים העיקריים |
| מתרחש בגרעין, במיטוכונדריה ובציטופלזמה | מתרחש בגרעין בלבד, אבל לפעמים גם במיטוכונדריה |
