DNR yra paveldima medžiaga, pasakanti organizmams, kas jie yra ir ką kiekviena ląstelė turėtų daryti. Keturi nukleotidai išsidėstyti poromis sekomis iš anksto nustatyta tvarka, būdinga rūšies ir individo genomui. Iš pirmo žvilgsnio tai sukuria visą bet kurios rūšies, taip pat tarp rūšių, genetinę įvairovę.
Atidžiau panagrinėjus paaiškėja, kad DNR yra daug daugiau.
Pavyzdžiui, paprastuose organizmuose paprastai yra tiek pat ar daugiau genų, kaip ir žmogaus genomas. Atsižvelgiant į žmogaus kūno sudėtingumą, palyginti su vaisine musele ar net paprastesniais organizmais, tai sunku suprasti. Atsakymas slypi tame, kaip sudėtingi organizmai, įskaitant žmones, sudėtingesniais būdais naudoja savo genus.
Egzono ir introno DNR sekų funkcija
Skirtingas geno dalis galima iš esmės suskirstyti į dvi kategorijas:
- Kodavimo regionai
- Nekoduojantys regionai
Nekoduojami regionai vadinami intronai. Jie suteikia organizavimą ar tam tikrus pastolius koduojantiems geno regionams. Vadinami koduojantys regionai egzonai. Galvodami apie „genus“, tikriausiai galvojate būtent apie egzonus.
Dažnai geno regionas, kuris bus koduojamas, persijungia į kitus regionus, priklausomai nuo organizmo poreikių. Todėl bet kuri geno dalis gali veikti kaip intronų nekoduojanti seka arba kaip egzoną koduojanti seka.
Paprastai gene yra daugybė egzono sričių, kurias atsitiktinai nutraukia intronai. Kai kurie organizmai paprastai turi daugiau intronų nei kiti. Žmogaus genai susideda iš maždaug 25 procentai intronų. Egzono regionų ilgis gali skirtis nuo mažos saujos nukleotidų bazių iki tūkstančių bazių.
Centrinė dogma ir Messenger RNR
Egzonai yra geno regionai, kuriuose vyksta transkripcijos ir transliacijos procesas. Procesas yra sudėtingas, tačiau supaprastinta versija paprastai vadinama „centrinė dogma"ir atrodo taip:
DNR ⇒ RNR ⇒ Baltymai
RNR yra beveik identiškas DNR ir naudojamas kopijuoti, arba perrašyti DNR ir perkelkite ją iš branduolio į ribosomą. Ribosoma verčia kopiją, kad būtų laikomasi naujų baltymų kūrimo instrukcijų.
Šiame procese DNR dviguba spiralė atsegama, paliekant po pusę kiekvienos nukleotidų bazės poros ir RNR daro kopiją. Kopija vadinama „Messenger RNA“ arba iRNR. Ribosoma nuskaito aminorūgštis iRNR, kurios yra tripletų rinkiniuose, vadinamuose kodonais. Amino rūgščių yra dvidešimt.
Ribosomai skaitant iRNR, po vieną kodoną, perkelkite RNR (tRNR) į ribosomą atneša tinkamas aminorūgštis, kurios gali susijungti su kiekviena skaitoma aminorūgštimi. Susidaro aminorūgščių grandinė, kol pasidaro baltymo molekulė. Jei gyvosios būtybės nesilaikytų centrinės dogmos, gyvenimas labai greitai baigtųsi.
Pasirodo, kad šioje ir kitose funkcijose reikšmingą vaidmenį vaidina egzonai ir intronai.
Egzonų svarba evoliucijoje
Dar neseniai biologai nežinojo, kodėl DNR replikacija apima visas genų sekas, net ir nekoduojančias sritis. Tai buvo intronai.
Intronai yra išjungiami ir eksonai sujungiami, tačiau jungimas gali būti atliekamas pasirinktinai ir skirtingais deriniais. Procesas sukuria kitokio tipo MRNR, neturinčią visų intronų ir turinčių tik egzonus, vadinamus subrendusi mRNR.
Skirtingos brandžios pasiuntinių RNR molekulės, priklausomai nuo sujungimo proceso, sukuria galimybę skirtingus baltymus išversti iš to paties geno.
Kintamumas, kurį įgalino egzonai ir RNR sujungimas arba alternatyvus sujungimas leidžia greičiau evoliucionuoti. Alternatyvus sujungimas taip pat sukuria didesnės populiacijų genetinės įvairovės, ląstelių ir sudėtingesnių organizmų, turinčių mažesnį DNR kiekį, diferenciacijos galimybę.
Susijęs molekulinės biologijos turinys:
- Nukleino rūgštys: Struktūra, funkcija, tipai ir pavyzdžiai
- Centrinė dogma (genų raiška): Apibrėžimas, žingsniai, reglamentas