Sisu
- DNA transkriptsioon toimub tuumas
- MRNA-l on valgukoopia koopia
- Valke toodavad ribosoomid
- Tõlge koondab spetsiifilise valgu vastavalt mRNA koodile
- Alternatiivne splaissimine ja intronite mõju
Molekulaarbioloogia keskne dogma selgitab, et geenide infovoog on pärit DNA geneetiline kood kuni vahepealne RNA koopia ja siis valgud sünteesitud koodist. Dogma aluseks olevad peamised ideed pakkus esmakordselt välja Briti molekulaarbioloog Francis Crick 1958. aastal.
1970. aastaks sai üldtunnustatud seisukoht, et RNA tegi spetsiifiliste geenide koopiad algsest DNA topeltheeliksist ja oli seejärel aluseks valkude tootmiseks kopeeritud koodist.
Geenide kopeerimise protsessi geneetilise koodi transkriptsiooni kaudu ja valkude tootmist koodi transleerimise kaudu aminohapete ahelateks nimetatakse geeniekspressioon. Sõltuvalt rakust ja mõnest keskkonnategurist ekspresseeruvad teatud geenid, teised jäävad uinuvaks. Geeniekspressiooni reguleerivad elusorganismide rakkude ja elundite vahelised keemilised signaalid.
Avastus alternatiivne splaissimine ja DNA mittekodeerivate osade uurimist intronid osutavad, et bioloogia keskse dogma poolt kirjeldatud protsess on keerulisem, kui algselt arvati. Lihtne Valgujärjestuse RNA-st DNA-l on harud ja variatsioonid, mis aitavad organismidel muutuva keskkonnaga kohaneda. Põhimõte, mille kohaselt geneetiline teave liigub ainult ühes suunas, DNA-st RNA-le valkudele, jääb vaidlustamata.
Valkudes kodeeritud teave ei saa algset DNA-koodi mõjutada.
DNA transkriptsioon toimub tuumas
Organismi geneetilist teavet kodeeriv DNA spiraal asub eukarüootsete rakkude tuumas. Prokarüootsed rakud on rakud, millel puudub tuum, nii et kõik DNA transkriptsioon, translatsioon ja valkude süntees toimuvad rakkude tsütoplasmas sarnase (kuid lihtsama) kaudu. transkriptsiooni / tõlkeprotsess.
Eukarüootsetes rakkudes ei saa DNA molekulid tuumast lahkuda, seega peavad rakud valkude sünteesimiseks tuumavälistes rakkudes kopeerima geneetilise koodi. Transkriptsiooni kopeerimise protsessi käivitab ensüüm nimega RNA polümeraas ja sellel on järgmised etapid:
Teises etapis kopeeritud DNA järjestus sisaldab eksoone ja introneid ning on Messenger-RNA eelkäija.
Intronite eemaldamiseks pre-mRNA ahel lõigatakse introni / eksoni liidesest. Ahela introni osa moodustab ümmarguse struktuuri ja jätab ahela, võimaldades kahel ekstronil mõlemalt poolt introni ühineda. Kui intronite eemaldamine on lõppenud, on uus mRNA ahel küps mRNA, ja see on valmis tuumast lahkumiseks.
MRNA-l on valgukoopia koopia
Valgud on aminohapete pikad ahelad, mis on ühendatud peptiidsidemetega. Nende ülesandeks on mõjutada seda, kuidas rakk välja näeb ja mida ta teeb. Nad moodustavad rakustruktuure ja mängivad olulist rolli ainevahetuses. Need toimivad ensüümide ja hormoonidena ning kinnistatakse rakumembraanidesse, et hõlbustada suurte molekulide üleminekut.
Valgu aminohapete stringi järjestus kodeeritakse DNA spiraalselt. Kood koosneb järgmisest neljast lämmastiku alused:
Need on lämmastiku alused ja iga ahel DNA ahelas koosneb aluste paarist. Guaniin moodustab paari tsütosiiniga ja adeniin moodustab paari tümiiniga. Lingidele antakse ühetähelised nimed sõltuvalt sellest, milline alus asub igal lingil esimesena. Aluspaare nimetatakse guaniini-tsütosiini, tsütosiini-guaniini, adeniini-tümiini ja tümiini-adeniini sidemeteks G, C, A ja T.
Kolm aluspaari tähistavad konkreetse aminohappe koodi ja neid nimetatakse a-ks koodon. Tüüpilist koodonit võib nimetada GGA või ATC. Kuna aluspaari kõigil kolmel koodonikohal võib olla neli erinevat konfiguratsiooni, on koodonite koguarv 43 või 64.
Valgusünteesis kasutatakse umbes 20 aminohapet, lisaks on olemas koodid stardi- ja stoppsignaalide jaoks. Selle tulemusel on piisavalt koodoneid, et määratleda aminohapete järjestus iga valgu jaoks koos mõne koondamisega.
MRNA on ühe valgu koodi koopia.
Valke toodavad ribosoomid
Kui mRNA väljub tuumast, otsib see a ribosoomi sünteesida valku, mille jaoks tal on kodeeritud juhised.
Ribosoomid on raku tehased, mis toodavad raku valke. Need koosnevad väikesest osast, mis loeb mRNA-d, ja suuremast osast, mis koondab aminohapped õiges järjestuses. Ribosoom koosneb ribosoomi RNA-st ja sellega seotud valkudest.
Ribosoomid leitakse kas ujuvalt rakus tsütosool või lahtri külge kinnitatud endoplasmaatiline retikulum (ER) - tuuma lähedal leitud membraaniga suletud kottide seeria. Kui ujuvad ribosoomid toodavad valke, vabanevad valgud raku tsütosoolis.
Kui ER-ga seotud ribosoomid tekitavad valku, saadetakse valk väljaspool rakumembraani, et seda mujal kasutada. Rakkudel, mis eritavad hormoone ja ensüüme, on tavaliselt ER-iga kinnitatud palju ribosoome ja nad toodavad valke välispidiseks kasutamiseks.
MRNA seostub ribosoomiga ja koodi transleerimine vastavasse valku võib alata.
Tõlge koondab spetsiifilise valgu vastavalt mRNA koodile
Raku tsütosoolis hõljuvad aminohapped ja väikesed RNA molekulid, mida nimetatakse RNA ülekandmine või tRNA. Igat tüüpi aminohapete jaoks, mida kasutatakse valkude sünteesiks, on tRNA molekul.
Kui ribosoom loeb mRNA koodi, valib see tRNA molekuli vastava aminohappe ülekandmiseks ribosoomi. TRNA viib määratletud aminohappe molekuli ribosoomi, mis kinnitab molekuli aminohappe ahelaga õiges järjestuses.
Sündmuste jada on järgmine:
Mõned valgud toodetakse partiidena, teised sünteesitakse pidevalt, et rahuldada raku vajadusi. Kui ribosoom toodab valku, on tsentraalse dogma infovoog DNA-st valguni täielik.
Alternatiivne splaissimine ja intronite mõju
Hiljuti uuriti tsentraalses dogmas kavandatud otsese teabevoogude alternatiive. Alternatiivse splaissimise korral lõigatakse pre-mRNA intronite eemaldamiseks, kuid kopeeritud DNA stringis eksonite järjestust muudetakse.
See tähendab, et üks DNA-koodijärjestus võib anda kaks erinevat valku. Introne eemaldatakse mittekodeerivate geneetiliste järjestustena, kuid need võivad mõjutada eksonite kodeerimist ja teatud tingimustel olla täiendava geeni allikaks.
Kuigi molekulaarbioloogia keskne dogma kehtib infovoo osas, on üksikasjad selle kohta, kuidas teave DNA-st valkudesse voolab, vähem lineaarsed, kui algselt arvati.