DNA er det nedarvede materiale, der fortæller organismer, hvad de er, og hvad hver celle skal gøre. Fire nukleotider arrangere sig i parrede sekvenser i en forudbestemt rækkefølge, der er specifik for artens og individets genom. Ved første øjekast skaber dette al den genetiske mangfoldighed inden for en given art såvel som mellem arter.
Ved nærmere undersøgelse ser det imidlertid ud til, at der er meget mere ved DNA.
For eksempel har enkle organismer tendens til at have lige så mange eller flere gener som menneskeligt genom. I betragtning af den menneskelige krops kompleksitet sammenlignet med en frugtflue eller endda enklere organismer er det svært at forstå. Svaret ligger i, hvordan komplekse organismer, herunder mennesker, bruger deres gener på mere indviklede måder.
Funktionen af Exon og Intron DNA-sekvenser
De forskellige sektioner af et gen kan opdeles i to kategorier:
- Kodningsregioner
- Ikke-kodende regioner
De ikke-kodende regioner kaldes introner. De giver organisering eller en slags stillads til genets kodende regioner. De kodende regioner kaldes
eksoner. Når du tænker på "gener", tænker du sandsynligvis specifikt på eksoner.Regionen af et gen, der skal kodes, skifter ofte med andre regioner afhængigt af organismenes behov. Derfor kan en hvilken som helst del af genet fungere som en intron-ikke-kodende sekvens eller som en exon-kodende sekvens.
Der er typisk et antal exonregioner på et gen, sporadisk afbrudt af introner. Nogle organismer har tendens til at have flere introner end andre. Humane gener består af ca. 25 procent introner. Længden af exon-regioner kan variere fra en lille håndfuld nukleotidbaser til tusinder af baser.
Central Dogma og Messenger RNA
Eksoner er regionerne i et gen, der gennemgår processen med transkription og translation. Processen er kompleks, men den forenklede version kaldes almindeligvis "central dogme, "og ser sådan ud:
DNA ⇒ RNA ⇒ Protein
RNA er næsten identisk med DNA og bruges til at kopiere, eller transkriber DNA'et og flytte det ud af kernen til ribosomet. Ribosomet oversætter kopien for at følge instruktionerne til opbygning af nye proteiner.
I denne proces udpakkes DNA-dobbelthelixen, hvilket efterlader den ene halvdel af hvert nukleotidbasepar udsat, og RNA laver en kopi. Kopien kaldes messenger RNA, eller mRNA. Ribosomet læser aminosyrerne i mRNA'et, som er i tripletsæt kaldet kodoner. Der er tyve aminosyrer.
Når ribosomet læser mRNA, overfører et kodon ad gangen RNA (tRNA) bringe de korrekte aminosyrer til ribosomet, der kan binde sig til hver aminosyre, når det læses. En kæde af aminosyrer dannes, indtil der dannes et proteinmolekyle. Uden at levende ting overholder den centrale dogme, ville livet ende meget hurtigt.
Det viser sig, at exoner og introner spiller en væsentlig rolle i denne funktion og andre.
Betydningen af eksoner i evolution
Indtil for nylig var biologer usikre på, hvorfor DNA-replikation omfattede alle gensekvenserne, selv de ikke-kodende regioner. Dette var intronerne.
Intronerne splejses ud og eksonerne tilsluttes, men splejsning kan udføres selektivt og i forskellige kombinationer. Processen skaber en anden slags mRNA, der mangler alle introner og kun indeholder exoner, kaldet modent mRNA.
De forskellige modne messenger RNA-molekyler, afhængigt af splejsningsprocessen, skaber muligheden for, at forskellige proteiner kan oversættes fra det samme gen.
Variabiliteten muliggjort af eksoner og RNA splejsning eller alternativ splejsning muliggør hurtigere spring i evolutionen. Alternativ splejsning skaber også muligheden for større genetisk mangfoldighed i populationer, differentiering af celler og mere komplekse organismer med mindre mængder DNA.
Relateret molekylærbiologisk indhold:
- Nukleinsyrer: Struktur, funktion, typer og eksempler
- Central dogme (genekspression): Definition, trin, regulering