Osrednja dogma (izražanje genov): opredelitev, koraki, ureditev

Osrednja dogma molekularne biologije pojasnjuje, da pretok informacij o genih poteka iz DNKgenetska koda do an vmesna kopija RNA in nato v beljakovin sintetizirano iz kode. Ključne ideje, na katerih temelji dogma, je leta 1958 prvič predlagal britanski molekularni biolog Francis Crick.

Do leta 1970 je postalo splošno sprejeto, da je RNA kopirala določene gene iz prvotne dvojne vijačnice DNA in nato predstavljala osnovo za proizvodnjo beljakovin iz kopirane kode.

Proces kopiranja genov s transkripcijo genetske kode in tvorjenje beljakovin s prevajanjem kode v verige aminokislin se imenuje izražanje genov. Nekateri geni so izraženi, odvisno od celice in nekaterih okoljskih dejavnikov, drugi pa mirujejo. Ekspresijo genov urejajo kemični signali med celicami in organi živih organizmov.

Odkritje alternativno spajanje in preučevanje nekodiranih delov DNA, imenovanih introni kažejo, da je postopek, ki ga opisuje osrednja biologija, bolj zapleten, kot se je sprva domnevalo. Preprosto DNA v RNA v zaporedje beljakovin ima veje in različice, ki pomagajo organizmom, da se prilagodijo spreminjajočemu se okolju

Informacije, kodirane v beljakovinah, ne morejo vplivati ​​na prvotno kodo DNA.

The DNK vijačnice ki kodira genetske informacije organizma, se nahaja v jedru evkariontskih celic. Prokariontske celice so celice, ki nimajo jedra, torej Prepis DNK, prevajanje in sinteza beljakovin potekajo v celični plazmi celice s podobnim (vendar preprostejšim) postopek prepisa / prevajanja.

V evkariontske celice, Molekule DNA ne morejo zapustiti jedra, zato morajo celice kopirati genetsko kodo, da sintetizirajo beljakovine v celici zunaj jedro. Postopek kopiranja transkripcije sproži encim, imenovan RNK polimeraza in ima naslednje faze:

1. Iniciacija. RNK polimeraza začasno loči dve verigi vijačnice DNA. Dve vijaki DNA ostaneta pritrjeni na obeh straneh kopiranega genskega zaporedja.

2. Kopiranje. RNK polimeraza potuje vzdolž verig DNA in na enem izmed verig naredi kopijo gena.

3. Spajanje. Verige DNA vsebujejo tako imenovana zaporedja, ki kodirajo beljakovine eksoniin se imenujejo zaporedja, ki se ne uporabljajo pri proizvodnji beljakovin introni. Ker je namen transkripcijskega procesa ustvariti RNA za sintezo beljakovin, se intronski del genetske kode zavrže z uporabo mehanizma spajanja.
   

Kopirano zaporedje DNK v drugi fazi vsebuje eksone in introne in je predhodnik selne RNA.

Če želite odstraniti introne, pred mRNA pramen se razreže na vmesniku intron / exon. Intronski del verige tvori krožno strukturo in zapusti pramen, kar omogoča, da se oba eksona z obeh strani introna združita. Ko je odstranjevanje intronov končano, je nova veriga mRNA zrela mRNA, in pripravljeno je zapustiti jedro.

Beljakovine so dolge strune amino kisline spojene s peptidnimi vezmi. Odgovorni so za vplivanje na to, kako celica izgleda in kaj počne. Oblikujejo celične strukture in igrajo ključno vlogo pri presnovi. Delujejo kot encimi in hormoni in so vgrajeni v celične membrane, da olajšajo prehod velikih molekul.

Zaporedje niza aminokislin za beljakovine je kodirano v vijačnici DNA. Koda je sestavljena iz naslednjih štirih dušikove baze:

• Gvanin (G)
• Citozin (C)
• Adenin (A)
• Timin (T)

To so dušikove baze in vsak člen v verigi DNA je sestavljen iz baznega para. Gvanin tvori par s citozinom, adenin pa par s timinom. Povezave dobijo enočrkovna imena, odvisno od tega, katera osnova je v vsaki povezavi prva. Bazni pari se imenujejo G, C, A in T za povezave gvanin-citozin, citozin-gvanin, adenin-timin in timin-adenin.

Trije bazni pari predstavljajo kodo za določeno aminokislino in se imenujejo a kodon. Tipični kodon se lahko imenuje GGA ali ATC. Ker ima lahko vsako od treh mest kodonov za osnovni par štiri različne konfiguracije, je skupno število kodonov 4³ ali 64.

Obstaja približno 20 aminokislin, ki se uporabljajo pri sintezi beljakovin, obstajajo pa tudi kodoni za signale za zagon in zaustavitev. Posledično je dovolj kodonov, da lahko določimo zaporedje aminokislin za vsako beljakovino z nekaj presežki.

MRNA je kopija kode za en protein.

Ko mRNA zapusti jedro, poišče a ribosom za sintezo beljakovin, za katere ima kodirana navodila.

Ribosomi so tovarne celic, ki proizvajajo celične beljakovine. Sestavljeni so iz majhnega dela, ki bere mRNA, in večjega dela, ki aminokisline sestavlja v pravilnem zaporedju. Ribosom je sestavljen iz ribosomska RNA in z njimi povezane beljakovine.

Najdemo ribosome, ki plavajo v celici citosol ali pritrjena na celico Endoplazemski retikulum (ER), vrsto z membrano zaprtih vrečk, najdenih v bližini jedra. Ko plavajoči ribosomi proizvajajo beljakovine, se beljakovine sproščajo v celični citosol.

Če ribosomi, pritrjeni na ER, proizvedejo beljakovino, se beljakovina pošlje zunaj celične membrane in jo uporabi drugje. Celice, ki izločajo hormone in encime, imajo običajno veliko ribosomov, vezanih na ER, in proizvajajo beljakovine za zunanjo uporabo.

MRNA se veže na ribosom in začne se prevajanje kode v ustrezen protein.

V celičnem citosolu plavajo aminokisline in majhne molekule RNA prenos RNA ali tRNA. Za vsako vrsto aminokisline, ki se uporablja za sintezo beljakovin, obstaja molekula tRNA.

Ko ribosom prebere kodo mRNA, izbere molekulo tRNA za prenos ustrezne aminokisline v ribosom. TRNA v ribosom pripelje molekulo določene aminokisline, ki molekulo v pravilnem zaporedju pritrdi na aminokislinsko verigo.

Zaporedje dogodkov je naslednje:

1. Iniciacija. En konec molekule mRNA se veže na ribosom.
2. Prevajanje. Ribozom prebere prvi kodon kode mRNA in iz tRNA izbere ustrezno aminokislino. Nato ribosom prebere drugi kodon in na njega pritrdi drugo aminokislino.
3. Dokončanje. Ribosom deluje po verigi mRNA in hkrati proizvaja ustrezno beljakovinsko verigo. Beljakovinska veriga je zaporedje aminokislin z peptidne vezi ki tvorijo a polipeptidna veriga.

Nekateri proteini se proizvajajo v serijah, drugi pa se sintetizirajo neprekinjeno, da zadovoljijo stalne potrebe celice. Ko ribosom proizvede beljakovine, je pretok informacij osrednje dogme od DNA do beljakovin končan.

Pred kratkim so preučevali alternative neposrednemu pretoku informacij, predvidenem v osrednji dogmi. V alternativno spajanje, se pre-mRNA reže, da se odstranijo introni, vendar se zaporedje eksonov v kopiranem nizu DNA spremeni.

To pomeni, da lahko iz enega zaporedja DNA nastaneta dva različna proteina. Čeprav so introni zavrženi kot nekodirajoča genetska zaporedja, lahko vplivajo na kodiranje eksonov in so v določenih okoliščinah vir dodatnih genov.

Medtem ko osrednja dogma molekularne biologije ostaja veljavna glede pretoka informacij, je podrobnosti o natančnem pretoku informacij iz DNK v beljakovine so manj linearne kot prvotno mislil.