Το DNA είναι το κληρονομικό υλικό που λέει στους οργανισμούς τι είναι και τι πρέπει να κάνει κάθε κύτταρο. Τέσσερα νουκλεοτίδια τακτοποιούνται σε ζευγαρωμένες ακολουθίες σε μια προκαθορισμένη σειρά συγκεκριμένη για το γονιδίωμα του είδους και του ατόμου. Με την πρώτη ματιά, αυτό δημιουργεί όλη τη γενετική ποικιλομορφία σε κάθε δεδομένο είδος, καθώς και μεταξύ των ειδών.
Ωστόσο, μετά από προσεκτικότερη εξέταση, φαίνεται ότι υπάρχει πολύ περισσότερο DNA.
Για παράδειγμα, οι απλοί οργανισμοί τείνουν να έχουν εξίσου ή περισσότερα γονίδια με τα γονίδια ανθρώπινο γονιδίωμα. Λαμβάνοντας υπόψη την πολυπλοκότητα του ανθρώπινου σώματος σε σύγκριση με μια μύγα φρούτων ή ακόμα και απλούστερους οργανισμούς, αυτό είναι δύσκολο να γίνει κατανοητό. Η απάντηση έγκειται στο πώς οι σύνθετοι οργανισμοί, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, χρησιμοποιούν τα γονίδια τους με πιο περίπλοκους τρόπους.
Η λειτουργία των αλληλουχιών DNA Exon και Intron
Τα διαφορετικά τμήματα ενός γονιδίου μπορούν γενικά να χωριστούν σε δύο κατηγορίες:
- Περιοχές κωδικοποίησης
- Μη κωδικοποιητικές περιοχές
Οι περιοχές που δεν κωδικοποιούν ονομάζονται ιντρόνια. Παρέχουν οργάνωση ή ένα είδος ικριώματος στις κωδικοποιητικές περιοχές του γονιδίου. Οι περιοχές κωδικοποίησης ονομάζονται εξόνια. Όταν σκέφτεστε "γονίδια", πιθανότατα σκέφτεστε συγκεκριμένα τα εξόνια.
Συχνά, η περιοχή ενός γονιδίου που πρόκειται να κωδικοποιεί αλλάζει με άλλες περιοχές, ανάλογα με τις ανάγκες του οργανισμού. Επομένως, οποιοδήποτε μέρος του γονιδίου μπορεί να λειτουργεί ως αλληλουχία μη κωδικοποίησης ιντρονίου ή ως αλληλουχία κωδικοποίησης εξωνίου.
Υπάρχει τυπικά ένας αριθμός περιοχών εξονίου σε ένα γονίδιο, που διακόπτονται σποραδικά από ιντρόνια. Μερικοί οργανισμοί τείνουν να έχουν περισσότερα ιντρόνια από άλλους. Τα ανθρώπινα γονίδια αποτελούνται από περίπου 25 τοις εκατό ιντρόνια. Το μήκος των περιοχών εξονίου μπορεί να ποικίλει από μια μικρή χούφτα νουκλεοτιδικών βάσεων έως χιλιάδες βάσεις.
Το Κεντρικό Δόγμα και το Messenger RNA
Τα εξόνια είναι οι περιοχές ενός γονιδίου που υφίστανται τη διαδικασία μεταγραφής και μετάφρασης. Η διαδικασία είναι περίπλοκη, αλλά η απλοποιημένη έκδοση αναφέρεται συνήθως ως "κεντρικό δόγμα, "και μοιάζει με αυτό:
DNA ⇒ RNA ⇒ Πρωτεΐνη
RNA είναι σχεδόν πανομοιότυπο με το DNA και χρησιμοποιείται για αντιγραφή ή αντιγράφω το DNA και μετακινήστε το έξω από τον πυρήνα στο ριβόσωμα. Το ριβόσωμα μεταφράζει το αντίγραφο για να ακολουθήσετε τις οδηγίες για την κατασκευή νέων πρωτεϊνών.
Σε αυτήν τη διαδικασία, η διπλή έλικα του DNA αποσυμπιέζεται, αφήνοντας το ήμισυ κάθε ζεύγους βάσεων νουκλεοτιδίων εκτεθειμένο και το RNA δημιουργεί ένα αντίγραφο. Το αντίγραφο ονομάζεται RNA messenger, ή mRNA. Το ριβόσωμα διαβάζει τα αμινοξέα στο mRNA, τα οποία είναι σε σετ τριπλού που ονομάζονται κωδικόνια. Υπάρχουν είκοσι αμινοξέα.
Καθώς το ριβόσωμα διαβάζει το mRNA, ένα κωδικόνιο κάθε φορά, μεταφέρει RNA (tRNA) φέρτε τα σωστά αμινοξέα στο ριβόσωμα που μπορεί να συνδεθεί με κάθε αμινοξύ όπως διαβάζεται. Σχηματίζεται μια αλυσίδα αμινοξέων, έως ότου δημιουργηθεί ένα μόριο πρωτεΐνης. Χωρίς τα ζωντανά πράγματα να τηρούν το κεντρικό δόγμα, η ζωή θα τελείωνε πολύ γρήγορα.
Αποδεικνύεται ότι τα εξόνια και τα ιντρόνια παίζουν σημαντικό ρόλο σε αυτήν τη λειτουργία και άλλα.
Η σημασία των εξώνων στην εξέλιξη
Μέχρι πρόσφατα, οι βιολόγοι ήταν αβέβαιοι γιατί η αντιγραφή του DNA περιελάμβανε όλες τις γονιδιακές αλληλουχίες, ακόμη και τις μη κωδικοποιούσες περιοχές. Αυτά ήταν τα ιντρόνια.
Τα ιντρόνια είναι συνδεδεμένα και τα εξόνια συνδέονται, αλλά η σύνδεση μπορεί να γίνει επιλεκτικά και σε διαφορετικούς συνδυασμούς. Η διαδικασία δημιουργεί ένα διαφορετικό είδος mRNA, χωρίς όλα τα ιντρόνια και περιέχει μόνο εξόνια, που ονομάζεται ώριμο mRNA.
Τα διαφορετικά μόρια ώριμου αγγελιοφόρου RNA, ανάλογα με τη διαδικασία ματίσματος, δημιουργούν τη δυνατότητα μετάφρασης διαφορετικών πρωτεϊνών από το ίδιο γονίδιο.
Η μεταβλητότητα κατέστη δυνατή από εξόνια και Σύνδεση RNA ή εναλλακτικό μάτισμα επιτρέπει ταχύτερα άλματα στην εξέλιξη. Το εναλλακτικό μάτισμα δημιουργεί επίσης τη δυνατότητα μεγαλύτερης γενετικής ποικιλομορφίας σε πληθυσμούς, διαφοροποίησης κυττάρων και πιο πολύπλοκων οργανισμών με μικρότερες ποσότητες DNA.
Σχετικό περιεχόμενο μοριακής βιολογίας:
- Νουκλεϊκά οξέα: Δομή, Λειτουργία, Τύποι & Παραδείγματα
- Κεντρικό δόγμα (Έκφραση γονιδίου): Ορισμός, βήματα, κανονισμός