DNS ir iedzimts materiāls, kas organismiem stāsta, kas viņi ir un kas katrai šūnai jādara. Četri nukleotīdi sakārtot sevi sapārotās secībās iepriekš noteiktā secībā, kas raksturīga sugas un indivīda genomam. No pirmā acu uzmetiena tas rada visu ģenētisko daudzveidību katrā konkrētajā sugā, kā arī starp sugām.
Tomēr, rūpīgi izpētot, šķiet, ka DNS ir daudz vairāk.
Piemēram, vienkāršiem organismiem parasti ir tieši tikpat daudz vai vairāk gēnu kā cilvēka genoms. Ņemot vērā cilvēka ķermeņa sarežģītību salīdzinājumā ar augļu mušu vai pat vienkāršākiem organismiem, to ir grūti saprast. Atbilde slēpjas tajā, kā sarežģīti organismi, tostarp cilvēki, sarežģītāk izmanto savus gēnus.
Eksona un introna DNS sekvences funkcija
Dažādas gēna sadaļas kopumā var iedalīt divās kategorijās:
- Kodēšanas reģioni
- Nekodējoši reģioni
Tiek saukti nekodētie reģioni introni. Tie nodrošina organizāciju vai sava veida sastatnes gēna kodējošajiem reģioniem. Tiek saukti kodēšanas reģioni eksoni. Kad jūs domājat par "gēniem", jūs, iespējams, domājat tieši par eksoniem.
Bieži vien kodējamā gēna reģions pārslēdzas ar citiem reģioniem atkarībā no organisma vajadzībām. Tāpēc jebkura gēna daļa var darboties kā intronu nekodējoša secība vai kā eksona kodēšanas secība.
Parasti gēnā ir vairāki eksona reģioni, kurus sporādiski pārtrauc introni. Dažiem organismiem parasti ir vairāk intronu nekā citiem. Cilvēka gēni sastāv no aptuveni 25 procenti intronu. Eksona reģionu garums var svārstīties no nelielas saujas nukleotīdu bāzes līdz tūkstošiem bāzu.
Centrālā dogma un Messenger RNS
Eksoni ir gēna reģioni, kuriem notiek transkripcijas un tulkošanas process. Process ir sarežģīts, bet vienkāršoto versiju parasti dēvē par "centrālā dogma, "un izskatās šādi:
DNS ⇒ RNS ⇒ Olbaltumvielas
RNS ir gandrīz identisks DNS un tiek izmantots kopēšanai vai pārrakstīt DNS un pārvietojiet to no kodola uz ribosomu. Ribosoma tulko kopiju, lai izpildītu norādījumus par jaunu olbaltumvielu izveidi.
Šajā procesā DNS dubultā spirāle atslēdzas, atstājot eksponētu katra nukleotīda bāzes pāra pusi, un RNS izveido kopiju. Kopiju sauc par kurjera RNS vai mRNS. Ribosoma nolasa mRNS aminoskābes, kas atrodas tripletu kopās, kuras sauc par kodoniem. Ir divdesmit aminoskābes.
Kad ribosoma nolasa mRNS, pa vienam kodonam, pārnes RNS (tRNS) nogādājiet pareizās aminoskābes ribosomā, kas var saistīties ar katru aminoskābi, kad tā tiek lasīta. Veidojas aminoskābju ķēde, līdz tiek izveidota olbaltumvielu molekula. Bez dzīvām būtnēm, kas pieturētos pie centrālās dogmas, dzīve beigtos ļoti ātri.
Izrādās, ka eksoniem un introniem ir būtiska loma šajā un citās funkcijās.
Eksonu nozīme evolūcijā
Vēl nesen biologiem nebija skaidrs, kāpēc DNS replikācija ietvēra visas gēnu sekvences, pat nekodējošos reģionus. Tie bija introni.
Introni tiek izšļakstīti un eksoni savienoti, bet savienošanu var veikt selektīvi un dažādās kombinācijās. Šis process rada cita veida mRNS, bez visiem introniem un satur tikai eksonus, sauktus nobriedusi mRNS.
Dažādas nobriedušas kurjera RNS molekulas atkarībā no savienošanas procesa rada iespēju dažādiem proteīniem tulkot no viena un tā paša gēna.
Mainīgums, ko nodrošina eksoni un RNS savienošana vai alternatīva savienošana ļauj ātrāk attīstīties. Alternatīva savienošana arī rada iespēju lielāku ģenētisko daudzveidību populācijās, šūnu un sarežģītāku organismu diferenciāciju ar mazāku DNS daudzumu.
Saistīts molekulārās bioloģijas saturs:
- Nukleīnskābes: Struktūra, funkcija, veidi un piemēri
- Centrālā dogma (gēnu izteiksme): Definīcija, soļi, regula