Transkription

Summary

The video explains the role of DNA in protein synthesis, focusing on the transcription process, where information in DNA is copied into mRNA. It begins by describing proteins as large molecules made of amino acids and how genes in DNA code for specific proteins. The transcription process is then broken down step by step, showing how RNA polymerase synthesizes RNA by pairing DNA bases with complementary RNA nucleotides. The video also introduces key concepts like base pairing and ends with a preview of mRNA maturation and protein translation, which will be discussed in future segments.

Takeaways

• 🧬 DNA carries the 'recipe' for proteins, which are synthesized through a process called transcription.
• 🧑‍🏫 Proteins consist of long chains of amino acids, often described as being 'like beads on a string.'
• 🔬 There are 20 amino acids in proteins, with at least 2 more found in some organisms.
• ⚙️ Transcription is the process where the information in DNA is rewritten into RNA.
• 🧪 A specific segment of DNA that codes for a protein is called a gene.
• 🛠️ RNA polymerase is the enzyme responsible for synthesizing RNA by opening the DNA strand and creating a transcription bubble.
• 📏 In RNA, the base thymine (T) in DNA is replaced by uracil (U) when base pairing occurs.
• ⚡ During transcription, nucleotides in the cell pair with complementary bases in the DNA to form a growing RNA strand.
• 🔗 DNA's bases pair as follows: A with U, T with A, C with G, and G with C in RNA.
• 📜 The next steps after transcription are mRNA maturation and the translation of RNA into proteins, which will be covered in subsequent lessons.

Q & A

What is one of the main functions of a DNA molecule?

One of the main functions of a DNA molecule is to carry the 'recipe' for proteins.

What is proteinsynthesis and what are its main stages?

Proteinsynthesis is the process of creating proteins from the instructions in DNA. The main stages include transcription, where DNA is transcribed to mRNA, and translation, where mRNA is used to build proteins.

What is the role of RNA polymerase in transcription?

RNA polymerase is the enzyme responsible for synthesizing RNA by opening up the DNA molecule and helping to form an RNA strand by matching nucleotides to the DNA template.

Why are proteins referred to as 'macromolecules'?

Proteins are referred to as macromolecules because they are large molecules made up of long chains of amino acids.

What are the building blocks of proteins?

Proteins are made up of long chains of amino acids, which are linked together like 'beads on a string.'

How many amino acids are involved in protein synthesis across all living organisms?

There are 20 amino acids involved in the proteins of all living organisms, with at least two more that exist in a few species.

What is the relationship between a gene and a protein?

A gene is a section of DNA that contains the 'recipe' or code for making a specific protein.

What happens during transcription?

During transcription, the information stored in a DNA molecule is rewritten into an RNA molecule. This involves RNA polymerase creating a complementary RNA strand based on the sequence of bases in the DNA.

What base replaces thymine (T) in RNA molecules?

In RNA molecules, uracil (U) replaces thymine (T).

What happens after transcription in the process of protein synthesis?

After transcription, the mRNA molecule matures and is then translated into a protein in the next stages of protein synthesis.

Outlines

00:00

🔬 Introduction to Protein Synthesis: Transcription and Protein Structure

The first paragraph introduces the concept of proteins and how DNA carries the blueprint for them. It provides an overview of protein synthesis, focusing on transcription, the first of three parts in this process. Proteins are large macromolecules made up of long chains of amino acids, and the paragraph emphasizes the importance of understanding these structures. It describes DNA's role in encoding proteins and how genes contain the necessary information to make specific proteins. The concept of transcription, where DNA is rewritten into RNA, is introduced as the focus of the video. The paragraph also touches upon the enzyme RNA polymerase and its role in the transcription process, where it opens the DNA molecule, allowing RNA to be synthesized.

05:03

🧬 RNA Polymerase and Base Pairing in Transcription

The second paragraph focuses on how RNA polymerase moves along the DNA strand, facilitating the transcription process. It highlights the base-pairing rules between DNA and RNA, noting that in RNA, uracil (U) replaces thymine (T) when pairing with adenine (A). The steps of nucleotide pairing and the construction of the RNA molecule are described, with detailed attention given to the chemical interactions. The concept of phosphates being cleaved during the nucleotide addition process is also explained. A table is presented to clarify the base-pairing rules between DNA and RNA. The paragraph ends by previewing the next steps in protein synthesis, such as mRNA maturation and translation, which will be covered in subsequent video segments.

Keywords

💡Protein

Proteins are large, complex molecules essential for the structure and function of cells. They consist of long chains of amino acids. In the video, a model of the protein alcohol dehydrogenase is shown to explain that proteins are macromolecules, performing vital roles like breaking down alcohol in the liver.

💡Amino Acids

Amino acids are the building blocks of proteins, linked together like beads on a chain. The video explains that there are 20 amino acids common to all living organisms, and their sequence determines the structure and function of proteins, such as the examples of phenylalanine, alanine, serine, and histidine.

💡DNA

DNA (deoxyribonucleic acid) is the molecule that carries genetic information in cells. The video explains that DNA contains the 'recipes' for proteins and can be transcribed into mRNA, which is later translated into proteins. DNA is composed of sequences of nucleotides that encode the information for building proteins.

💡Transcription

Transcription is the process of copying information from DNA into RNA. The video explains this as the first step in protein synthesis, where the enzyme RNA polymerase opens the DNA molecule and synthesizes RNA, copying the genetic code for later translation into proteins.

💡RNA

RNA (ribonucleic acid) is a molecule that plays several crucial roles in gene expression. In the video, RNA is described as the intermediary that carries the genetic information from DNA to the ribosome, where it is translated into proteins. Unlike DNA, RNA contains uracil (U) instead of thymine (T).

💡RNA Polymerase

RNA polymerase is the enzyme responsible for synthesizing RNA from a DNA template during transcription. The video highlights its role in opening the DNA double helix and creating a complementary RNA strand based on the DNA sequence.

💡Nucleotides

Nucleotides are the basic building blocks of nucleic acids like DNA and RNA. Each nucleotide consists of a sugar, a phosphate group, and a nitrogenous base (A, T, C, G, or U). The video explains how nucleotides pair with complementary bases during transcription to form the growing RNA molecule.

💡Base Pairing

Base pairing refers to the specific matching of nitrogenous bases in DNA and RNA. In the video, this process is explained as adenine (A) pairing with uracil (U) in RNA (or thymine (T) in DNA), and cytosine (C) pairing with guanine (G). This pairing ensures accurate transcription and replication of genetic information.

💡mRNA

mRNA (messenger RNA) is the RNA transcript that carries genetic information from the DNA in the nucleus to the ribosome in the cytoplasm. The video explains that after transcription, mRNA undergoes maturation and is eventually translated into a protein during the process of translation.

💡Enzyme

Enzymes are proteins that catalyze biochemical reactions. In the video, alcohol dehydrogenase is given as an example of an enzyme that breaks down alcohol in the liver. This illustrates how proteins can function as enzymes, facilitating essential cellular processes.

Highlights

DNA molecules carry instructions for protein synthesis.

Introduction to the concept of transcription in the process of protein synthesis.

Proteins are macromolecules made of long chains of amino acids.

Amino acids in proteins are often compared to beads on a string.

There are 20 standard amino acids, with additional rare ones in some organisms.

DNA's function is to transcribe information into mRNA, which can later be translated into proteins.

Transcription involves rewriting DNA information into RNA.

RNA polymerase is the protein complex responsible for synthesizing RNA from DNA.

During transcription, the DNA strand is unzipped by RNA polymerase to form a transcription bubble.

The order of nitrogenous bases in DNA (A, T, C, G) carries genetic information.

Nucleotides in the cell pair with DNA bases to form the growing RNA strand.

In RNA, uracil (U) replaces thymine (T) when pairing with adenine (A).

RNA polymerase moves along the DNA strand, adding nucleotides to the RNA.

Once transcription is complete, the RNA strand represents a transcribed gene.

The final steps involve mRNA maturation, including splicing, before translation into proteins.

Transcripts

En av DNA-molekylens funktioner är att bära på recept för proteiner. Och hur den gör det, det är vad vi ska kolla på just nu.

Här ska det nu handla om proteinsyntesen,

och i den här delen – den första av tre – ska det handla om en process som kallas för transkription.

Men först av allt måste vi titta på vad ett protein egentligen är.

Just det här råkar vara en modell av ett protein som kallas för alkoholdehydrogenas.

Det är en typ av enzym som bryter ner alkohol i levern.

Det jag framför allt vill att du ska lägga märke till, det är ett protein är en mycket stor molekyl – en så kallad makromolekyl.

Varenda liten boll här, det är en kolatom, en kväveatom, en syreatom eller en väteatom.

Och i den här modellen är inte ens alla väteatomer med!

Den här modellen behöver du förstås inte rita av.

Men ta och skriv det här i alla fall, att proteiner består av långa kedjor av aminosyror.

Och ja, ta och rita av den här långa figuren också, jag tycker det är värt besväret att ha den med.

Ibland säger man att aminosyrorna sitter ”som pärlor på ett pärlband”, och, ja –

– liknelsen är väl kanske inte helt klockren, men nu ritar vi aminosyrorna såhär i alla fall.

Det finns 20 aminosyror som ingår i proteinerna hos alla levande organismer

(och åtminstone två till som bara finns hos några stycken).

Här tar jag som exempel fenylalanin, som förkortas "Phe", alanin, serin och histidin.

Och även om du kanske inte har läst någon organisk kemi än,

så tycker jag att du kan rita av den här strukturformeln för alanin också.

Den här R-gruppen som sitter här, det är den som avgör vilken typ av aminosyra det är.

Det finns då alltså 20 olika varianter på R-grupper – eller 22, eller faktiskt ännu fler, beroende på hur man räknar.

För att du ska vara med i var vi befinner oss tar vi också och kollar på vilka funktioner DNA-molekylen har.

Det här gick jag igenom i min förra videogenomgång, så kanske behöver du inte rita av den här figuren igen.

Då har vi det i alla fall såhär, att DNA-molekylen, den kan transkriberas till mRNA.

Det betyder i korthet att informationen i DNA-molekylen skrivs om till mRNA.

Informationen i mRNA-molekylen, den kan sedan översättas, det vill säga translateras till proteiner,

som sköter nästan alla cellens funktioner.

Och en av alla dessa funktioner, den ingår då i DNA-molekylens andra funktion,

nämligen att replikera DNA, så att arvet kan föras vidare till nästa generation.

I den här videogenomgången ska det alltså handla om transkriptionen.

I de två följande videogenomgångarna kommer jag att prata mer om hur mRNA-molekylen mognar

och sedan translateras till protein.

Låt oss då skriva såhär, att DNA-molekylen innehåller ”recept” för alla proteiner i en cell.

Här ser du nu ett exempel på hur en kort snutt av en DNA-molekyl kan se ut, men rita inte av det här.

Vi ska istället zooma ut, så att vi – både du och jag – kan rita en längre sträcka av en DNA-molekyl på det här sättet istället.

Då är det såhär, att en viss sträcka, ett visst utsnitt av en DNA-molekyl,

som bär på ett sådant här ”recept” på ett protein, det kallar vi för en gen.

Genen innehåller den information, en slags kod, som behövs för att göra proteinet.

Därför säger man att en viss gen kodar för ett visst protein.

Det här är viktigt att hålla i huvudet när vi nu går in på vad transkription innebär.

Så vi tar och skriver såhär, att transkription betyder att informationen som finns i DNA-molekylen skrivs om till RNA.

Här tar jag och ritar upp ett stycke dubbelsträngat DNA, men rita inte av det här än!

Jag ska nämligen göra lite animeringar och så innan det är riktigt färdigt.

I alla fall, vid transkriptionen anländer ett stort proteinkomplex till DNA-molekylen.

Proteinkomplexet heter RNA-polymeras, och det är det som tillverkar eller syntetiserar RNA.

RNA-polymeraset öppnar upp DNA-molekylen på det här sättet, så att det bildas en så kallad transkriptionsbubbla.

(Och nu kan du faktiskt rita av den här bilden, även om vi ska lägga till ytterligare några grejer alldeles strax.)

På det här sättet blir DNA-molekylen så att säga enkelsträngad.

Nu ska du också komma ihåg att i DNA-molekylen sitter det en massa kvävebaser.

Det är A, T, C och G som sitter i olika ordning här längs DNA-strängen.

Det är ordningen på kvävebaserna som är den här informationen som jag pratar om,

och det är den som nu ska skrivas om till RNA.

Runt om i cellkärnan (om det är en eukaryot cell) eller i cytoplasman (om det är en bakterie eller en arké)

finns det också en massa nukleotider, som jag ritar såhär.

Nukleotiderna kopplas samman till en lång RNA-molekyl på det här sättet.

Det kan de göra tack vare att de basparar med kvävebaserna i DNA-molekylen.

Här borta är den här kvävebasen redo att ta emot en ny nukleotid.

I det här exemplet råkar den här nukleotiden passa bra, och går in här. Då förlängs RNA-molekylen med en nukleotid.

Samtidigt rör sig RNA-polymeraset framåt – det är åt höger i bilden –

– så att en ny nukleotid kan komma in här och kopplas på, på den växande RNA-molekylen.

Vi ska zooma in ytterligare på vad det är som händer här, och se vad som menas med basparning.

I den här modellen, som jag också tycker att du ska rita av,

har vi den enkelsträngade DNA-molekylen här nere och den växande RNA-molekylen i orange här uppe.

På grund av kvävebasernas kemiska struktur är det alltid så att ett T i DNA-molekylen passar ihop med ett A på det här sättet.

Ett G i DNA-molekylen motsvaras av ett C i RNA-molekylen, och vice versa.

Men ser du här, att när vi har ett A i DNA-molekylen, så motsvaras det av kvävebasen uracil, alltså U i RNA-molekylen.

I RNA-molekylen ersätts alltså T med U.

Då kan vi kolla på vad som händer här borta, där en ny nukleotid just ska byggas in på den växande RNA-molekylen.

Eftersom det är ett A här, så är det U som passar in här.

Därför tar vi och ritar upp en nukleotid, en så kallad uraciltrifosfatnukleotid, på det här sättet.

Den ansluter här till DNA-molekylen.

Det som händer då, det är att de två yttersta fosfatresterna klyvs av från nukleotiden,

samtidigt som resten av nukleotiden kopplas ihop med RNA-molekylen.

Nu har RNA-molekylen förlängts med en nukleotid, och det här sker om och om igen, tills hela genen har transkriberats.

Och ja, rita av den här bilden också!

För att göra det extra tydligt vilka kvävebaser det är som basparar med varandra, skriver vi till slut upp en tabell såhär,

med vad det är för kvävebas som finns i DNA-molekylen, och vad den basparar med i RNA.

Ett A i DNA basparar som sagt alltså med U, som ersätter T i RNA-molekylen.

Ett T i DNA-molekylen parar dock som vanligt med A i RNA.

Och som jag också sa, C basparar med G precis som det är i DNA-molekylen, och vice versa.

Nästa steg i hur proteiner bildas, det är då hur mRNA-molekylen mognar.

Det pratar jag om i nästa videogenomgång, och då speciellt om något som kallas för splitsning.

Sedan ska då också informationen i RNA-molekylen translateras till protein.

Det tar jag upp i näst-nästa videogenomgång.