생물학을 처음 접하는 사람이든 오랜 시간 애호가이든 상관없이 기본적으로, 당신은 데 옥시 리보 핵산 (DNA)을 아마도 모든 삶에서 가장 없어서는 안될 하나의 개념으로 생각합니다 과학. 최소한 수십억 명의 사람들 중에서 당신을 독특하게 만드는 것이 DNA라는 것을 알고있을 것입니다. 행성, 분자 생물학의 중심 무대뿐만 아니라 형사 정의 세계에서 역할을 부여 강의. 당신은 DNA가 당신이 물려받은 어떤 형질을 당신에게 부여하는 책임이 있다는 것을 거의 확실히 배웠습니다. 자신의 DNA가 미래 세대에 대한 직접적인 유산이라는 것을 어린이.
당신이 많이 알지 못할 수도있는 것은 세포의 DNA를 당신이 드러내고 은폐 한 육체적 특성에 연결하는 경로와 그 경로를 따라가는 일련의 단계입니다. 분자 생물 학자들은 자신의 분야에서 "중심 교리"라는 개념을 만들어 왔으며, 이는 간단히 다음과 같이 요약 할 수 있습니다. "DNA에서 RNA에서 단백질로." 이 과정의 첫 번째 부분 인 DNA에서 RNA 또는 리보 핵산을 생성하는 것은 다음과 같이 알려져 있습니다. 전사, 그리고 잘 연구되고 조정 된이 일련의 생화학 체조는 과학적으로 심오한만큼 우아합니다.
핵산 개요
DNA와 RNA는 핵산입니다. 둘 다 삶의 기본입니다. 이 거대 분자는 매우 밀접하게 관련되어 있지만 그 기능은 정교하게 얽혀 있지만 매우 다양하고 전문화되어 있습니다.
DNA는 많은 수의 반복 서브 유닛으로 구성되어있는 폴리머입니다. 이 하위 단위는 정확히 동일하지는 않지만 형태가 동일합니다. 네 가지 색상으로 제공되고 크기가 조금씩 다른 입방체로 구성된 긴 구슬을 생각해 보면 DNA와 RNA가 어떻게 배열되는지에 대한 기본적인 감각을 얻게됩니다.
핵산의 단량체 (서브 유닛)는 다음과 같이 알려져 있습니다. 뉴클레오타이드. 뉴클레오타이드 자체는 인산염 그룹 (또는 그룹), 5 탄당과 질소가 풍부한 염기 ( "기초"라는 의미가 아니라 "수소 이온 수락 자 '). 핵산을 구성하는 뉴클레오타이드는 하나의 인산염 그룹을 가지고 있지만 일부는 두 개 또는 세 개의 인산염이 연속으로 부착되어 있습니다. 분자 아데노신이 인산 (ADP)과 아데노신 삼인산 (ATP)은 세포 에너지 대사에서 매우 중요한 뉴클레오티드입니다.
DNA와 RNA는 몇 가지 중요한면에서 다릅니다. 하나, 이 분자들 각각은 4 개의 서로 다른 질소 염기를 포함하지만 DNA에는 아데닌 (A), 사이토 신이 포함됩니다. (C), 구아닌 (G) 및 티민 (T), RNA는 이들 중 처음 세 개를 포함하지만 우라실 (U)을 티. 둘째, DNA의 당은 데 옥시 리보스이고 RNA의 당은 리보스입니다. 셋째, DNA는 가장 에너지 적으로 안정된 형태의 이중 가닥이고 RNA는 단일 가닥입니다. 이러한 차이는 일반적으로 이들 각각의 핵산의 특이적인 전사 및 기능 모두에서 매우 중요하다.
염기 A와 G는 퓨린이라고하며 C, T 및 U는 피리 미딘으로 분류됩니다. 결정적으로 A는 T (DNA 인 경우) 또는 U (RNA 인 경우)에만 화학적으로 결합합니다. C는 G에만 바인딩됩니다. DNA 분자의 두 가닥은 상보 적입니다. 즉, 각 가닥의 염기가 모든 지점에서 반대 가닥의 고유 한 "파트너"염기와 일치합니다. 따라서 AACTGCGTATG는 TTGACGCATAC (또는 UUGACGCAUAC)를 보완합니다.
DNA 전사 대. 번역
DNA 전사의 역학을 탐구하기 전에 잠시 용어를 검토해 볼 가치가 있습니다. 유사하게 들리는 단어가 너무 많아 혼동하기 쉬울 수 있기 때문입니다. 그들.
복제 동일한 사본을 만드는 행위입니다. 서면 문서 (오래된 학교)를 복사하거나 컴퓨터 (새 학교)에서 복사하여 붙여 넣기 기능을 사용하면 두 경우 모두 내용이 복제됩니다.
DNA는 복제를 거치지 만 RNA는 현대 과학에서 확인할 수있는 한 복제하지 않습니다. 그것은 transcription _._에서만 발생합니다. "쓰기"를 의미하는 라틴어 어근에서, 전사는 원본 소스의 사본에있는 특정 메시지의 인코딩입니다. 오디오 녹음으로 작성된 의료 기록을 서면 형식으로 입력하는 것이 직업인 의료 전사 사에 대해 들어 보셨을 것입니다. 이상적으로는 단어와 메시지는 매체의 변화에도 불구하고 정확히 동일합니다. 세포에서 전사는 질소 염기 서열의 언어로 쓰여진 유전 적 DNA 메시지를 RNA 형태, 특히 메신저 RNA (mRNA)로 복사하는 것을 포함합니다. 이 RNA 합성은 진핵 세포의 핵에서 발생하며, 그 후 mRNA는 핵을 떠나 리보솜이라고 불리는 구조로 향합니다. 번역.
전사는 다른 매체에있는 메시지의 단순한 물리적 인코딩 인 반면, 생물학적 용어로 번역은 해당 메시지를 의도적 인 행동으로 변환하는 것입니다. DNA 또는 단일 DNA 메시지의 길이, 유전자, 궁극적으로 세포가 독특한 단백질 제품을 생산하게됩니다. DNA는이 메시지를 mRNA의 형태로 전달하고, 그 메시지를 리보솜으로 전달하여 단백질을 생성하도록 번역합니다. 이 관점에서 mRNA는 가구 조립에 대한 청사진 또는 일련의 지침과 같습니다.
이것은 핵산이 무엇을하는지에 대한 미스터리를 풀 수 있기를 바랍니다. 그러나 특히 전사는 어떻습니까?
전사의 단계
오히려 DNA는 이중 가닥 나선으로 짜여져 있습니다. 그러나이 형태에서는 그것으로부터 무언가를 만드는 것이 물리적으로 어려울 것입니다. 따라서 개시 전사 단계 (또는 단계)에서 DNA 분자는 헬리 카제라고하는 효소에 의해 풀립니다. 생성 된 두 DNA 가닥 중 하나만 한 번에 RNA 합성에 사용됩니다. 이 가닥은 비 코딩 왜냐하면 DNA와 RNA 염기쌍의 규칙 덕분에 다른 DNA 가닥은 합성 될 mRNA와 동일한 질소 염기 서열을 가지므로이 가닥을 코딩 바닷가. 이전에 작성한 점을 바탕으로 DNA 가닥과 그것이 제조를 담당하는 mRNA가 상보 적이라는 결론을 내릴 수 있습니다.
이제 가닥이 작용할 준비가되었으므로 프로모터 서열이라고하는 DNA 섹션은 가닥을 따라 전사가 시작되는 위치를 나타냅니다. 효소 RNA 중합 효소는이 위치에 도착하여 프로모터 복합체의 일부가됩니다. 이 모든 것은 mRNA 합성이 DNA 분자에서 예상되는 위치에서 정확히 시작되도록 보장하는 것이며, 이것은 원하는 코딩 된 메시지를 보유하는 RNA 가닥을 생성합니다.
다음으로 연장 단계, RNA 중합 효소는 프로모터 서열에서 시작하여 DNA 가닥을 따라 움직이는 DNA 가닥을 "읽습니다". 교사가 한 줄의 학생들을 걸어 다니고 테스트를 배포하고 새로 형성되는 RNA의 성장 끝에 뉴클레오타이드를 추가합니다. 분자.
한 뉴클레오타이드의 인산염 그룹과 다음 뉴클레오타이드의 리보스 또는 데 옥시 리보스 그룹 사이에 생성 된 결합을 포스 포디 에스테르 결합. DNA 분자의 한쪽 끝에는 3 '( "쓰리 프라임") 말단이 있고 다른 끝에는 5'( "5 프라임") 말단이 있으며, 이 숫자는 각각의 말단 리보스 "링"에서 말단 탄소 원자 위치. RNA 분자 자체가 3 '방향으로 성장함에 따라 5'방향의 DNA 가닥을 따라 이동합니다. 방향. mRNA 합성의 메커니즘을 완전히 이해하고 있는지 확인하기 위해 다이어그램을 조사해야합니다.
뉴클레오타이드의 추가 – 특히 뉴 클레오 사이드 트리 포스페이트 (ATP, CTP, GTP 및 UTP; ATP는 아데노신 삼인산, CTP는 시티 딘 삼인산 등) – 늘어나는 mRNA 가닥에는 에너지가 필요합니다. 이것은 많은 생물학적 과정과 마찬가지로 뉴 클레오 시드 삼인산 자체의 인산염 결합에 의해 제공됩니다. 고 에너지 인산염-인산염 결합이 끊어지면 생성 된 뉴클레오티드 (AMP, CMP, GMP 및 UMP; 이 뉴클레오타이드에서 "MP"는 "monophosphate"를 의미 함) mRNA에 추가되고 일반적으로 PP로 쓰여진 한 쌍의 무기 인산염 분자가 추가됩니다.나는, 떨어져.
전사가 발생하면 언급 된 바와 같이 단일 가닥의 DNA를 따라 수행됩니다. 그러나 전체 DNA 분자가 풀리고 상보 적 가닥으로 분리되지 않는다는 점에 유의하십시오. 이것은 필사본 바로 근처에서만 발생합니다. 결과적으로 DNA 분자를 따라 움직이는 "전사 거품"을 시각화 할 수 있습니다. 이것은 하나의 메커니즘에 의해 객체 바로 앞의 지퍼를 따라 이동하는 객체와 다른 메커니즘이 객체의 웨이크시 지퍼를 다시 압축하는 것과 같습니다.
마지막으로 mRNA가 필요한 길이와 형태에 도달하면 종료 단계가 진행됩니다. 개시와 마찬가지로이 단계는 RNA 중합 효소의 정지 신호로 기능하는 특정 DNA 서열에 의해 활성화됩니다.
박테리아에서 이것은 두 가지 일반적인 방법으로 발생할 수 있습니다. 이들 중 하나에서 종결 서열이 전사되어 RNA 중합 효소가 계속해서 그 역할을 수행함에 따라 자체적으로 다시 접혀서 "다발 화"되는 길이의 mRNA를 생성합니다. 이러한 접힌 mRNA 섹션은 종종 헤어핀 가닥이라고하며, 단일 가닥이지만 뒤틀린 mRNA 분자 내에서 상보적인 염기 쌍을 포함합니다. 이 헤어핀 섹션의 다운 스트림은 연장 된 U 염기 또는 잔류 물입니다. 이러한 이벤트는 RNA 중합 효소가 뉴클레오타이드 추가를 중단하고 DNA에서 분리하여 전사를 종료하도록합니다. 이것은 rho 인자로 알려진 단백질에 의존하지 않기 때문에로 독립적 인 종결이라고합니다.
로 의존적 종결에서는 상황이 더 간단하며 헤어핀 mRNA 세그먼트 또는 U 잔기가 필요하지 않습니다. 대신 rho 인자는 mRNA의 필요한 지점에 결합하여 물리적으로 mRNA를 RNA 중합 효소에서 떼어냅니다. rho- 독립적 또는 rho- 의존적 종료가 발생하는지 여부는 작용하는 RNA 중합 효소의 정확한 버전에 따라 다릅니다. DNA 및 mRNA (다양한 아형이 존재 함)뿐만 아니라 단백질 및 직접 세포의 기타 요인 환경.
두 가지 연속적인 사건은 궁극적으로 mRNA가 전사 거품에서 DNA를 제거하도록 유도합니다.
원핵 생물 대. 진핵 생물
원핵 생물 (거의 모두가 박테리아)과 진핵 생물 (동물, 식물, 균류와 같은 다세포 생물)의 전사에는 많은 차이가 있습니다. 예를 들어, 원핵 생물의 개시는 일반적으로 Pribnow 상자로 알려진 DNA 염기 배열을 포함하며 염기 서열 TATAAT는 전사 개시 자체가 발생하는 곳에서 약 10 개 염기쌍 떨어져 위치합니다. 그러나 진핵 생물은 개시 부위에서 상당한 거리에 위치한 인핸서 서열을 가지고 있습니다. RNA에 더 쉽게 접근 할 수 있도록 DNA 분자를 변형시키는 활성 단백질 중합 효소.
또한 신장은 진핵 생물 (분당 약 22 ~ 25 개 염기쌍)에서보다 박테리아 (분당 약 42 ~ 54 개 염기쌍, 초당 1 개에 경계)에서 약 2 배 빠르게 발생합니다. 마지막으로, 박테리아 종결 메커니즘이 위에 설명되어 있지만 진핵 생물에서는이 단계에는 특정 종결 인자와 poly-A라고하는 RNA 가닥이 포함됩니다. 연속 아데닌 염기) "꼬리." 신장의 중단이 기포로부터 mRNA의 절단을 유발하는지 또는 절단 자체가 갑자기 신장을 종료하는지 여부는 아직 명확하지 않습니다 방법.