DNA is het erfelijke materiaal dat organismen vertelt wat ze zijn en wat elke cel zou moeten doen. vier nucleotiden rangschikken zichzelf in gepaarde sequenties in een vooraf bepaalde volgorde die specifiek is voor het genoom van de soort en het individu. Op het eerste gezicht creëert dit alle genetische diversiteit binnen een bepaalde soort, maar ook tussen soorten.
Bij nader onderzoek blijkt er echter veel meer achter DNA te zitten.
Eenvoudige organismen hebben bijvoorbeeld meestal net zoveel of meer genen als de menselijk genoom. Gezien de complexiteit van het menselijk lichaam in vergelijking met een fruitvlieg of zelfs eenvoudiger organismen, is dit moeilijk te begrijpen. Het antwoord ligt in hoe complexe organismen, waaronder mensen, hun genen op meer ingewikkelde manieren gebruiken.
De functie van Exon- en Intron-DNA-sequenties
De verschillende secties van een gen kunnen grofweg in twee categorieën worden verdeeld:
- Coderingsgebieden
- Niet-coderende regio's
De niet-coderende gebieden worden genoemd
Vaak wisselt de regio van een gen dat gaat coderen met andere regio's, afhankelijk van de behoeften van het organisme. Daarom kan elk deel van het gen werken als een niet-coderende intron-sequentie of als een voor een exon coderende sequentie.
Er zijn typisch een aantal exongebieden op een gen, sporadisch onderbroken door introns. Sommige organismen hebben de neiging om meer introns te hebben dan andere. Menselijke genen bestaan uit ongeveer 25 procent introns. De lengte van exongebieden kan variëren van een handvol nucleotidebasen tot duizenden basen.
Het centrale dogma en boodschapper-RNA
Exons zijn de regio's van een gen die het proces van transcriptie en translatie ondergaan. Het proces is complex, maar de vereenvoudigde versie wordt gewoonlijk de "centraal dogma," en ziet er als volgt uit:
DNA ⇒ RNA ⇒ Eiwit
RNA is bijna identiek aan DNA en wordt gebruikt om te kopiëren, of transcriberen het DNA en verplaatst het uit de kern naar het ribosoom. het ribosoom vertaalt de kopie om instructies te volgen voor het bouwen van nieuwe eiwitten.
In dit proces wordt de dubbele DNA-helix opengeritst, waarbij de helft van elk nucleotide-basenpaar zichtbaar blijft, en RNA maakt een kopie. De kopie wordt messenger RNA genoemd, of mRNA. Het ribosoom leest de aminozuren in het mRNA, die zich in tripletsets bevinden die codons worden genoemd. Er zijn twintig aminozuren.
Terwijl het ribosoom het mRNA leest, één codon per keer, transfer RNA (tRNA) de juiste aminozuren naar het ribosoom brengen dat aan elk aminozuur kan binden terwijl het wordt afgelezen. Er vormt zich een keten van aminozuren, totdat een eiwitmolecuul is gemaakt. Zonder levende wezens die zich aan het centrale dogma zouden houden, zou het leven heel snel eindigen.
Het blijkt dat exons en introns een belangrijke rol spelen in deze en andere functies.
Het belang van exonen in evolutie
Tot voor kort wisten biologen niet waarom DNA-replicatie alle gensequenties omvatte, zelfs de niet-coderende gebieden. Dit waren de intronen.
De introns worden gesplitst en de exons worden verbonden, maar de splitsing kan selectief en in verschillende combinaties worden gedaan. Het proces creëert een ander soort mRNA, zonder alle introns en met alleen exons, genaamd volwassen mRNA.
De verschillende rijpe boodschapper-RNA-moleculen creëren, afhankelijk van het splitsingsproces, de mogelijkheid dat verschillende eiwitten uit hetzelfde gen worden getranslateerd.
De variabiliteit mogelijk gemaakt door exons en RNA-splitsing of alternatieve splicing zorgt voor snellere sprongen in de evolutie. Alternatieve splicing creëert ook de mogelijkheid voor grotere genetische diversiteit in populaties, differentiatie van cellen en complexere organismen met kleinere hoeveelheden DNA.
Gerelateerde moleculaire biologie inhoud:
- Nucleïnezuren: Structuur, functie, typen en voorbeelden
- Centraal dogma (genexpressie): Definitie, Stappen, Regelgeving
