분자 생물학의 핵심 교리는 유전자에 대한 정보 흐름이 DNA유전 암호 에 중간 RNA 사본 그런 다음 단백질 코드에서 합성됩니다. 교리의 기초가되는 핵심 아이디어는 1958 년 영국 분자 생물 학자 Francis Crick이 처음 제안했습니다.
1970 년에는 RNA가 원래의 DNA 이중 나선에서 특정 유전자를 복사 한 다음 복사 된 코드에서 단백질을 생산하기위한 기초를 형성한다는 것이 일반적으로 받아 들여졌습니다.
유전자 코드의 전사를 통해 유전자를 복사하고 코드를 아미노산 사슬로 번역하여 단백질을 생산하는 과정을 유전자 발현. 세포 및 일부 환경 요인에 따라 특정 유전자가 발현되고 다른 유전자는 휴면 상태로 유지됩니다. 유전자 발현은 살아있는 유기체의 세포와 기관 사이의 화학적 신호에 의해 좌우됩니다.
발견 대체 접합 그리고 DNA의 비 코딩 부분에 대한 연구는 인트론 생물학의 중심 교리가 설명하는 과정이 처음에 가정했던 것보다 더 복잡하다는 것을 나타냅니다. 간단한 DNA-RNA- 단백질 서열에는 유기체가 변화하는 환경에 적응하는 데 도움이되는 가지와 변이가 있습니다.. 유전 정보가 DNA에서 RNA, 단백질에 이르기까지 한 방향으로 만 이동한다는 기본 신조는 여전히 도전받지 않고 있습니다.
단백질에 암호화 된 정보는 원래의 DNA 코드에 영향을 미치지 않습니다.
DNA 전사는 핵에서 일어난다
그만큼 DNA 나선 유기체의 유전 정보를 암호화하는 것은 진핵 세포의 핵에 있습니다. 원핵 세포는 핵이없는 세포입니다. DNA 전사, 번역 및 단백질 합성은 모두 유사 (하지만 더 간단)를 통해 세포의 세포질에서 이루어집니다. 전사 / 번역 과정.
에 진핵 세포, DNA 분자는 핵을 떠날 수 없기 때문에 세포는 유전자 코드를 복사하여 외부 세포에서 단백질을 합성해야합니다. 핵. 전사 복사 과정은 다음과 같은 효소에 의해 시작됩니다. RNA 중합 효소 다음 단계가 있습니다.
- 개시. RNA 중합 효소는 DNA 나선의 두 가닥을 일시적으로 분리합니다. 두 개의 DNA 나선 가닥은 복제되는 유전자 서열의 양쪽에 붙어 있습니다.
사자. RNA 중합 효소는 DNA 가닥을 따라 이동하여 가닥 중 하나에 유전자 사본을 만듭니다.
접합. DNA 가닥에는 엑손, 단백질 생산에 사용되지 않는 서열을 인트론. 전사 과정의 목적은 단백질 합성을위한 RNA를 생성하는 것이므로 유전 코드의 인트론 부분은 스 플라이 싱 메커니즘을 사용하여 폐기됩니다.
두 번째 단계에서 복사 된 DNA 서열은 엑손과 인트론을 포함하며 메신저 RNA의 전구체입니다.
인트론을 제거하려면 pre-mRNA 가닥은 인트론 / 엑손 인터페이스에서 절단됩니다. 가닥의 인트론 부분은 원형 구조를 형성하고 가닥을 떠나 인트론의 양쪽에서 두 개의 엑손이 함께 결합 할 수 있도록합니다. 인트론 제거가 완료되면 새로운 mRNA 가닥은 성숙 mRNA, 그리고 그것은 핵을 떠날 준비가되었습니다.
mRNA에는 단백질에 대한 코드 사본이 있습니다.
단백질은 아미노산 펩티드 결합으로 연결됩니다. 그들은 세포의 모양과 기능에 영향을 미칠 책임이 있습니다. 그들은 세포 구조를 형성하고 신진 대사에서 중요한 역할을합니다. 그들은 효소와 호르몬으로 작용하며 세포막에 내장되어 큰 분자의 전이를 촉진합니다.
단백질에 대한 일련의 아미노산 서열은 DNA 나선으로 인코딩됩니다. 코드는 다음 네 가지로 구성됩니다. 질소 염기:
- 구아닌 (G)
- 사이토 신 (C)
- 아데닌 (A)
- 티민 (T)
이들은 질소 염기이며 DNA 사슬의 각 연결은 염기 쌍으로 구성됩니다. 구아닌은 시토신과 쌍을 이루고 아데닌은 티민과 쌍을 이룹니다. 링크에는 각 링크의 첫 번째 기준에 따라 한 글자로 된 이름이 지정됩니다. 염기쌍은 구아닌-사이토 신, 사이토 신-구아닌, 아데닌-티민 및 티민-아데닌 연결에 대해 G, C, A 및 T라고 불립니다.
세 개의 염기쌍은 특정 아미노산에 대한 코드를 나타내며 코돈. 일반적인 코돈은 GGA 또는 ATC라고 할 수 있습니다. 염기쌍의 세 코돈 위치는 각각 네 가지 다른 구성을 가질 수 있으므로 총 코돈 수는 4입니다.3 또는 64.
단백질 합성에 사용되는 약 20 개의 아미노산이 있으며 시작 및 중지 신호용 코돈도 있습니다. 결과적으로, 일부 중복성을 가진 각 단백질에 대한 아미노산 서열을 정의하기에 충분한 코돈이 있습니다.
mRNA는 하나의 단백질에 대한 코드의 사본입니다.
단백질은 리보솜에 의해 생성됩니다
mRNA가 핵을 떠날 때 리보솜 코딩 된 지침이있는 단백질을 합성합니다.
리보솜은 세포의 단백질을 생산하는 세포의 공장입니다. 그것들은 mRNA를 읽는 작은 부분과 정확한 서열로 아미노산을 조립하는 큰 부분으로 구성됩니다. 리보솜은 리보 소말 RNA 및 관련 단백질.
리보솜은 세포의 세포질 또는 세포의 소포체 (ER), 핵 근처에서 발견되는 일련의 막으로 둘러싸인 주머니. 떠 다니는 리보솜이 단백질을 생산할 때 단백질은 세포 세포질로 방출됩니다.
ER에 부착 된 리보솜이 단백질을 생성하면 단백질은 세포막 외부로 보내져 다른 곳에서 사용됩니다. 호르몬과 효소를 분비하는 세포는 일반적으로 ER에 많은 리보솜이 부착되어 있으며 외부 사용을위한 단백질을 생성합니다.
mRNA는 리보솜에 결합하고 코드를 해당 단백질로 번역 할 수 있습니다.
번역은 mRNA 코드에 따라 특정 단백질을 조립합니다
세포 사이토 졸에 떠 다니는 아미노산과 작은 RNA 분자는 RNA 전달 또는 tRNA. 단백질 합성에 사용되는 각 유형의 아미노산에 대한 tRNA 분자가 있습니다.
리보솜이 mRNA 코드를 읽을 때 tRNA 분자를 선택하여 해당 아미노산을 리보솜으로 전달합니다. tRNA는 특정 아미노산 분자를 리보솜으로 가져와 올바른 서열의 분자를 아미노산 사슬에 부착합니다.
이벤트 순서는 다음과 같습니다.
- 개시. mRNA 분자의 한쪽 끝은 리보솜에 결합합니다.
- 번역. 리보솜은 mRNA 코드의 첫 번째 코돈을 읽고 tRNA에서 해당 아미노산을 선택합니다. 그런 다음 리보솜은 두 번째 코돈을 읽고 두 번째 아미노산을 첫 번째 코돈에 부착합니다.
- 완성. 리보솜은 mRNA 사슬을 따라 작동하면서 동시에 상응하는 단백질 사슬을 생성합니다. 단백질 사슬은 펩티드 결합 형성 폴리펩티드 사슬.
일부 단백질은 배치로 생산되는 반면 다른 단백질은 세포의 지속적인 요구를 충족시키기 위해 지속적으로 합성됩니다. 리보솜이 단백질을 생산할 때 DNA에서 단백질로의 중심 교리의 정보 흐름이 완료됩니다.
대체 스 플라이 싱 및 인트론의 효과
중앙 교리에서 구상 된 직접적인 정보 흐름의 대안이 최근 연구되었습니다. 에 대체 접합, pre-mRNA는 인트론을 제거하기 위해 절단되지만 복사 된 DNA 스트링의 엑손 시퀀스는 변경됩니다.
이것은 하나의 DNA 코드 시퀀스가 두 개의 다른 단백질을 생성 할 수 있음을 의미합니다. 인트론은 비 코딩 유전자 서열로 폐기되지만 엑손 코딩에 영향을 미칠 수 있으며 특정 상황에서 추가 유전자의 원천이 될 수 있습니다.
분자 생물학의 중심 교리는 정보 흐름에 관한 한 유효하지만 정보가 DNA에서 단백질로 전달되는 방식에 대한 세부 사항은 원래보다 덜 선형 적입니다. 생각.