DNA je zdedený materiál, ktorý organizmom hovorí, čo sú zač a čo by mala každá bunka robiť. Štyri nukleotidy usporiadať do párových sekvencií vo vopred určenom poradí špecifickom pre genóm druhu a jednotlivca. Na prvý pohľad to vytvára všetku genetickú rozmanitosť v rámci daného druhu, ako aj medzi druhmi.
Pri bližšom skúmaní sa však zdá, že DNA obsahuje oveľa viac.
Napríklad jednoduché organizmy majú zvyčajne toľko alebo viac génov ako ľudský genóm. Ak vezmeme do úvahy zložitosť ľudského tela v porovnaní s ovocnou muškou alebo ešte jednoduchšími organizmami, je to ťažké pochopiť. Odpoveď spočíva v tom, ako zložité organizmy vrátane ľudí využívajú svoje gény zložitejším spôsobom.
Funkcia sekvencií DNA exónu a intrónu
Rôzne časti génu možno rozdeliť do dvoch kategórií:
- Kódujúce regióny
- Nekódujúce oblasti
Nekódujúce oblasti sa nazývajú intróny. Poskytujú organizáciu alebo určitý druh lešenia kódujúcim oblastiam génu. Kódujúce oblasti sa nazývajú exóny. Keď si spomeniete na „gény“, pravdepodobne myslíte konkrétne na exóny.
Oblasť génu, ktorý bude kódovať, sa často prepína s inými oblasťami, v závislosti od potrieb organizmu. Preto môže ktorákoľvek časť génu pôsobiť ako intrónová nekódujúca sekvencia alebo ako sekvencia kódujúca exón.
Typicky existuje veľa oblastí exónu na géne, ktoré sú sporadicky prerušené intrónmi. Niektoré organizmy majú tendenciu mať viac intrónov ako iné. Ľudské gény pozostávajú z približne 25 percent intrónov. Dĺžka oblastí exónu sa môže meniť od malej hŕstky nukleotidových báz po tisíce báz.
Centrálna dogma a Messenger RNA
Exóny sú oblasti génu, ktoré prechádzajú procesom transkripcie a translácie. Proces je zložitý, ale zjednodušená verzia sa bežne označuje ako „centrálna dogma, “a vyzerá takto:
DNA ⇒ RNA ⇒ Proteín
RNA je takmer totožný s DNA a používa sa na kopírovanie alebo prepísať DNA a presunúť ju z jadra do ribozómu. Ribozóm prekladá kópiu, aby ste postupovali podľa pokynov na tvorbu nových proteínov.
V tomto procese sa dvojzávitnica DNA rozbalí a ponechá exponovanú jednu polovicu každého páru nukleotidových báz a RNA vytvorí kópiu. Kópia sa nazýva messenger RNA alebo mRNA. Ribozóm číta aminokyseliny v mRNA, ktoré sú v sadách tripletov, ktoré sa nazývajú kodóny. Existuje dvadsať aminokyselín.
Keď ribozóm číta mRNA, jeden kodón po druhom, prenáša RNA (tRNA) priveďte do ribozómu správne aminokyseliny, ktoré sa môžu pri čítaní naviazať na každú aminokyselinu. Reťazec aminokyselín sa formuje, kým sa nevytvorí molekula proteínu. Bez toho, aby sa živé bytosti držali ústrednej dogmy, by sa život skončil veľmi rýchlo.
Ukazuje sa, že exóny a intróny hrajú významnú úlohu pri tejto a ďalších funkciách.
Dôležitosť exónov v evolúcii
Až donedávna si biológovia neboli istí, prečo replikácia DNA zahŕňala všetky sekvencie génov, dokonca aj nekódujúce oblasti. To boli intróny.
Intróny sú spojené a exóny spojené, ale spojenie je možné vykonať selektívne a v rôznych kombináciách. Proces vytvára iný druh mRNA, bez všetkých intrónov a obsahujúci iba exóny, tzv zrelá mRNA.
Rôzne zrelé molekuly messengerovej RNA, v závislosti od procesu zostrihu, vytvárajú možnosť translácie rôznych proteínov z rovnakého génu.
Variabilita umožnená exónmi a RNA zostrih alebo alternatívne spojenie umožňuje rýchlejšie skoky v evolúcii. Alternatívne spájanie tiež vytvára možnosť väčšej genetickej diverzity v populáciách, diferenciácie buniek a zložitejších organizmov s menším množstvom DNA.
Súvisiaci obsah molekulárnej biológie:
- Nukleové kyseliny: Štruktúra, funkcia, typy a príklady
- Centrálna dogma (génový výraz): Definícia, kroky, regulácia