Tartalom
- A DNS transzkripció helyet foglal el a magban
- Az mRNS rendelkezik egy fehérjekód másolatával
- A fehérjéket a riboszómák termelik
- A Translation a mRNS-kód szerint specifikus fehérjét állít össze
- Alternatív illesztés és az intronok hatása
A molekuláris biológia központi dogma elmagyarázza, hogy a gének információáramlása a DNS genetikai kód egy közbenső RNS másolat majd a fehérjék a kódból szintetizált. A dogma alapjául szolgáló kulcsfontosságú ötleteket először Francis Crick brit molekuláris biológus javasolta 1958-ban.
1970-re általánosan elfogadottá vált, hogy az RNS az eredeti DNS kettős hélixből specifikus gének másolatát készíti, majd az alapját képezi a fehérjék előállításának a másolt kódból.
A gének másolását a genetikai kód transzkripciójával és a fehérjék előállításának folyamatát a kód aminosavak láncává történő átalakításával nevezzük gén expresszió. A sejttől és egyes környezeti tényezőktől függően egyes gének expresszálódnak, míg mások nem működnek. A génexpressziót az élő organizmusok sejtjei és szervei közötti kémiai jelek szabályozzák.
Felfedezése alternatív illesztés és a DNS nem kódoló részeinek tanulmányozása intron jelzik, hogy a biológia központi dogmájában leírt folyamat bonyolultabb, mint az eredetileg feltételezték. Az egyszerű A RNS-től a protein szekvenciáig terjedő DNS-nek vannak ágai és variációi, amelyek segítenek az organizmusoknak alkalmazkodni a változó környezethez. Az az alapelv, amely szerint a genetikai információk csak egy irányba mozognak, a DNS-től az RNS-ig a fehérjékig, továbbra is kihívást jelent.
A fehérjékben kódolt információk nem befolyásolhatják az eredeti DNS-kódot.
A DNS transzkripció helyet foglal el a magban
A szervezet genetikai információit kódoló DNS-spirál az eukarióta sejtek magjában található. A prokarióta sejtek olyan sejtek, amelyeknek nincs magja, tehát a DNS transzkripció, transzláció és fehérje szintézis mind a sejtek citoplazmájában zajlik egy hasonló (de egyszerűbb) keresztül transzkripciós / fordítási folyamat.
Az eukarióta sejtekben a DNS-molekulák nem hagyhatják el a magot, így a sejteknek át kell másolniuk a genetikai kódot, hogy a sejtben a fehérjék szintetizálódjanak. A transzkripciós másolás folyamatát egy úgynevezett enzim indítja RNS polimeráz és a következő szakaszokkal rendelkezik:
A második szakaszban lemásolt DNS-szekvencia tartalmazza az exonokat és az introneket, és elősegíti a messenger RNS-t.
A intronok eltávolításához a pre-mRNS A szálat intron / exon felületen vágják le. A szál intron része kör alakú struktúrát alkot, és elhagyja a szálat, lehetővé téve a intron mindkét oldalán lévő két exon összekapcsolódását. Amikor az intronok eltávolítása befejeződött, akkor az új mRNS szál érett mRNS, és készen áll a mag elhagyására.
Az mRNS rendelkezik egy fehérjekód másolatával
A fehérjék hosszú aminosavakból állnak, amelyeket peptidkötések kapcsolnak össze. Feladataik, hogy befolyásolják a sejtek kinézetét és működését. Sejtszerkezeteket képeznek és kulcsszerepet játszanak az anyagcserében. Enzimként és hormonként működnek, és beágyazódnak a sejtmembránokba, hogy megkönnyítsék a nagy molekulák átmenetet.
A fehérje aminosav-sorozatának szekvenciáját a DNS-spirál kódolja. A kód a következő négyből áll nitrogén bázisok:
Ezek nitrogénbázisok, és a DNS-lánc minden egyes lúca párból áll. A guanin párt képez a citozinnal, és az adenin párt képez a timinnel. A linkeknek egybetűs nevek vannak megadva, attól függően, hogy az egyes hivatkozások melyik alaphoz kerülnek előbb. Az alappárokat G, C, A és T-nek nevezzük a guanin-citozin, citozin-guanin, adenin-ti-min és a timin-adenin kapcsolatokhoz.
Három bázispár képviseli egy adott aminosav kódját, és a nevezik kodon. Egy tipikus kodont nevezhetünk GGA vagy ATC-nek. Mivel az alappár mindhárom kodonhelyének négy konfigurációja lehet, az összes kodon száma 43 vagy 64.
Körülbelül 20 aminosavat használnak a fehérje szintézisben, és vannak kodonok az indulási és leállási jelekhez. Ennek eredményeként elegendő kodon van ahhoz, hogy meghatározza az egyes fehérjék aminosavszekvenciáját, néhány redundanciával.
Az mRNS egy fehérje kódjának másolata.
A fehérjéket a riboszómák termelik
Amikor az mRNS elhagyja a magot, akkor egy riboszóma annak a proteinnek a szintézisére, amelyre vonatkozóan a kódolt utasításokat tartalmaz.
A riboszómák a sejt azon gyárai, amelyek előállítják a sejt fehérjét. Ezek egy kis részből állnak, amely leolvassa az mRNS-t, és egy nagyobb részből áll, amely összeállítja az aminosavakat a megfelelő szekvenciában. A riboszóma riboszómális RNS-ből és a kapcsolódó fehérjékből áll.
A riboszómák vagy a sejtben lebegnek citoszólt vagy a cellához rögzítve endoplazmatikus retikulum (ER), a sejtmag közelében található, membránnal zárt tasakok sorozata. Amikor az úszó riboszómák fehérjéket termelnek, a fehérjék felszabadulnak a sejt citoszolba.
Ha az ER-hez kapcsolódó riboszómák fehérjét termelnek, akkor a fehérjét a sejtmembránon kívül küldik, hogy másutt felhasználhassák. A hormonokat és enzimeket szekretáló sejtekben általában sok riboszóma kapcsolódik az ER-hez, és fehérjéket termelnek külső felhasználásra.
Az mRNS riboszómához kötődik, és megkezdődhet a kód transzlációja a megfelelő fehérjévé.
A Translation a mRNS-kód szerint specifikus fehérjét állít össze
A sejt citoszolban lebegő aminosavak és kis RNS-molekulák transzfer RNS vagy tRNS. Minden fehérje szintézishez használt aminosavtípushoz tartozik egy tRNS-molekula.
Amikor a riboszóma leolvassa az mRNS-kódot, kiválaszt egy tRNS-molekulát a megfelelő aminosavnak a riboszómába történő átvitelére. A tRNS a meghatározott aminosav molekulát hozza a riboszómához, amely a helyes sorrendben rögzíti a molekulát az aminosav lánchoz.
Az események sorrendje a következő:
Egyes fehérjéket tételekben állítanak elő, míg másokat folyamatosan szintetizálnak, hogy megfeleljenek a sejt folyamatos igényeinek. Amikor a riboszóma előállítja a fehérjét, akkor a központi dogma információ-áramlása a DNS-ből a fehérjébe teljes.
Alternatív illesztés és az intronok hatása
A központi dogmában a közvetlen információáramlás alternatíváit nemrégiben tanulmányozták. Alternatív illesztésként az pre-mRNS-t vágják le az intronok eltávolítása céljából, de a másolt DNS-húrban az exonok sorrendje megváltozik.
Ez azt jelenti, hogy egy DNS-kódszekvencia két különböző fehérjét eredményezhet. Noha az intronokat nem kódoló genetikai szekvenciákként dobják el, befolyásolhatják az exon kódolást, és bizonyos körülmények között további gének forrásai lehetnek.
Noha a molekuláris biológia központi dogma továbbra is érvényes az információáramlás szempontjából, addig az információ, ahogyan az információ a DNS-ből a fehérjékbe áramlik, kevésbé lineáris, mint az eredetileg gondoltak.