ДНК - это унаследованный материал, который сообщает организмам, что они из себя представляют и что должна делать каждая клетка. Четыре нуклеотиды располагаются в парных последовательностях в заранее определенном порядке, специфичном для генома вида и индивидуума. На первый взгляд, это создает все генетическое разнообразие внутри любого данного вида, а также между видами.
Однако при ближайшем рассмотрении оказывается, что ДНК - это гораздо больше.
Например, простые организмы, как правило, имеют столько же или больше генов, сколько и человеческий геном. Учитывая сложность человеческого тела по сравнению с плодовой мушкой или даже более простыми организмами, это трудно понять. Ответ заключается в том, как сложные организмы, включая человека, используют свои гены более изощренными способами.
Функция экзонных и интронных последовательностей ДНК
Различные части гена можно условно разделить на две категории:
- Кодирующие регионы
- Некодирующие регионы
Некодирующие области называются интроны. Они обеспечивают организацию или своего рода основу для кодирующих областей гена. Кодирующие области называются
экзоны. Когда вы думаете о «генах», вы, вероятно, думаете конкретно об экзонах.Часто участок гена, который будет кодировать, переключается с другими участками в зависимости от потребностей организма. Следовательно, любая часть гена может работать как некодирующая последовательность интрона. или же как последовательность, кодирующую экзон.
Как правило, в гене есть несколько участков экзона, время от времени прерываемых интронами. У некоторых организмов интронов больше, чем у других. Гены человека состоят примерно из 25 процентов интронов. Длина участков экзона может варьироваться от небольшого количества нуклеотидных оснований до тысяч оснований.
Центральная догма и РНК-вестник
Экзоны - это участки гена, которые подвергаются процессу транскрипции и трансляции. Процесс сложный, но упрощенную версию обычно называют "центральная догма, "и выглядит так:
ДНК ⇒ РНК ⇒ Белок
РНК почти идентична ДНК и используется для копирования, или расшифровывать ДНК и переместите ее из ядра в рибосому. Рибосома переводит копию, чтобы следовать инструкциям по созданию новых белков.
В этом процессе двойная спираль ДНК расстегивается, оставляя открытой половину каждой пары нуклеотидных оснований, и РНК создает копию. Копия называется информационной РНК, или мРНК. Рибосома считывает аминокислоты в мРНК, которые находятся в триплетных наборах, называемых кодонами. Всего двадцать аминокислот.
Когда рибосома считывает мРНК, по одному кодону за раз, передают РНК (тРНК) приносят в рибосому правильные аминокислоты, которые могут связываться с каждой аминокислотой при чтении. Формируется цепочка аминокислот, пока не образуется молекула белка. Без живых существ, придерживающихся центральной догмы, жизнь закончилась бы очень быстро.
Оказывается, экзоны и интроны играют важную роль в этой и других функциях.
Важность экзонов в эволюции
До недавнего времени биологи не знали, почему репликация ДНК включает все последовательности генов, даже некодирующие области. Это были интроны.
Интроны сплайсируются, а экзоны соединяются, но сплайсинг может производиться выборочно и в различных комбинациях. В результате создается мРНК другого типа, не содержащая всех интронов и содержащая только экзоны, называемая зрелая мРНК.
Различные молекулы зрелой матричной РНК, в зависимости от процесса сплайсинга, создают возможность для разных белков транслироваться с одного и того же гена.
Вариабельность стала возможной благодаря экзонам и Сплайсинг РНК или альтернативное сращивание позволяет сделать более быстрый скачок в эволюции. Альтернативный сплайсинг также создает возможность для большего генетического разнообразия в популяциях, дифференциации клеток и более сложных организмов с меньшим количеством ДНК.
Связанное содержание молекулярной биологии:
- Нуклеиновые кислоты: Структура, функции, типы и примеры
- Центральная догма (экспрессия гена): Определение, Шаги, Регулирование