DNA je zděděný materiál, který říká organismům, co jsou zač a co by měla každá buňka dělat. Čtyři nukleotidy uspořádat se do párových sekvencí v předem stanoveném pořadí specifickém pro genom druhu a jednotlivce. Na první pohled to vytváří veškerou genetickou rozmanitost v jakémkoli daném druhu i mezi druhy.
Po bližším zkoumání se však zdá, že DNA obsahuje mnohem více.
Například jednoduché organismy mají tendenci mít právě tolik nebo více genů jako lidský genom. Vzhledem ke složitosti lidského těla ve srovnání s ovocnou muškou nebo ještě jednoduššími organismy je to těžké pochopit. Odpověď spočívá v tom, jak složité organismy, včetně lidí, využívají své geny složitějšími způsoby.
Funkce sekvencí DNA exonu a intronu
Různé části genu lze obecně rozdělit do dvou kategorií:
- Kódující regiony
- Nekódující oblasti
Nekódující oblasti se nazývají introny. Poskytují organizaci nebo jakési lešení kódujícím oblastem genu. Jsou nazývány kódovací oblasti exony. Když přemýšlíte o „genech“, pravděpodobně myslíte konkrétně na exony.
Oblast genu, který bude kódovat, se často přepíná s jinými oblastmi, v závislosti na potřebách organismu. Jakákoli část genu proto může fungovat jako intronová nekódující sekvence nebo jako sekvence kódující exon.
Typicky existuje řada oblastí exonu na genu, přerušovaných sporadicky introny. Některé organismy mají tendenci mít více intronů než jiné. Lidské geny se skládají z přibližně 25 procent intronů. Délka oblastí exonu se může pohybovat od malé hrstky nukleotidových bází po tisíce bází.
Centrální dogma a poselská RNA
Exony jsou oblasti genu, které procházejí procesem transkripce a translace. Tento proces je složitý, ale zjednodušená verze se běžně označuje jako „centrální dogma„a vypadá takto:
DNA ⇒ RNA ⇒ Protein
RNA je téměř totožný s DNA a používá se ke kopírování, nebo přepsat DNA a přesuňte ji z jádra do ribozomu. Ribozom překládá kopii, aby bylo možné postupovat podle pokynů pro vytváření nových proteinů.
V tomto procesu se dvojitá šroubovice DNA rozepne a ponechá vystavenou polovinu každého páru nukleotidových bází a RNA vytvoří kopii. Tato kopie se nazývá messenger RNA nebo mRNA. Ribozom čte aminokyseliny v mRNA, které jsou v sadách tripletů nazývaných kodony. Existuje dvacet aminokyselin.
Když ribozom čte mRNA, jeden kodon po druhém, přenáší RNA (tRNA) přiveďte do ribozomu správné aminokyseliny, které se mohou při čtení číst s každou aminokyselinou. Řetězec aminokyselin se formuje, dokud se nevytvoří molekula proteinu. Bez toho, aby se živé bytosti držely ústředního dogmatu, by život skončil velmi rychle.
Ukazuje se, že exony a introny hrají významnou roli v této funkci a dalších.
Důležitost exonů v evoluci
Až donedávna si biologové nebyli jisti, proč replikace DNA zahrnovala všechny genové sekvence, dokonce i nekódující oblasti. To byly introny.
Introny jsou spojeny a exony spojeny, ale spojování lze provést selektivně a v různých kombinacích. Proces vytváří jiný druh mRNA, postrádající všechny introny a obsahující pouze exony, tzv zralá mRNA.
Různé zralé messengerové molekuly RNA, v závislosti na procesu sestřihu, vytvářejí možnost překladu různých proteinů ze stejného genu.
Variabilita umožněná exony a Sestřih RNA nebo alternativní sestřih umožňuje rychlejší skoky ve vývoji. Alternativní sestřih také vytváří možnost větší genetické rozmanitosti v populacích, diferenciace buněk a složitějších organismů s menším množstvím DNA.
Související obsah molekulární biologie:
- Nukleové kyseliny: Struktura, funkce, typy a příklady
- Centrální dogma (genový výraz): Definice, kroky, regulace