DNA je podedovan material, ki organizmom pove, kaj so in kaj mora narediti vsaka celica. Štiri nukleotidi se razporejajo v seznanjena zaporedja v vnaprej določenem vrstnem redu, značilnem za genom vrste in posameznika. Na prvi pogled to ustvari vso gensko raznolikost znotraj katere koli vrste, pa tudi med vrstami.
Po natančnejšem pregledu pa se zdi, da je DNA še veliko več.
Na primer, preprosti organizmi imajo običajno toliko ali več genov kot človeški genom. Glede na kompleksnost človeškega telesa v primerjavi s sadno muho ali celo preprostejšimi organizmi je to težko razumeti. Odgovor je v tem, kako zapleteni organizmi, vključno z ljudmi, uporabljajo svoje gene na bolj zapletene načine.
Funkcija zaporedij eksonske in intronske DNA
Različne odseke gena lahko na splošno razdelimo v dve kategoriji:
- Kodiranje regij
- Nekodirane regije
Kličejo se nekodirajoča območja introni. Zagotavljajo organizacijo ali nekakšen oder za kodirne regije gena. Kličejo se regije kodiranja eksoni. Ko pomislite na "gene", verjetno mislite predvsem na eksone.
Pogosto se regija gena, ki bo kodirala, zamenja z drugimi regijami, odvisno od potreb organizma. Zato lahko kateri koli del gena deluje kot intronsko nekodirajoče zaporedje ali kot zaporedje kodiranja eksonov.
Na genu je običajno nekaj eksonskih regij, ki jih sporadično prekinejo introni. Nekateri organizmi imajo ponavadi več intronov kot drugi. Človeški geni so sestavljeni iz približno 25 odstotkov intronov. Dolžina eksonskih regij se lahko razlikuje od majhne peščice nukleotidnih baz do tisoč baz.
RNA Centralne dogme in sel
Eksoni so regije gena, ki so podvržene procesu transkripcije in translacije. Postopek je zapleten, vendar se poenostavljena različica običajno imenuje "osrednja dogma, "in izgleda tako:
DNA ⇒ RNA ⇒ Beljakovine
RNA je skoraj enak DNK in se uporablja za kopiranje, ali prepisati DNA in jo premakne iz jedra v ribosom. Ribosom prevaja kopijo, da bi sledili navodilom za tvorjenje novih beljakovin.
V tem procesu se dvojna vijačnica DNA razpakira, pri čemer ostane polovica vsakega nukleotidnega osnovnega para izpostavljena, RNA pa naredi kopijo. Kopija se imenuje messenger RNA, oz mRNA. Ribozom bere aminokisline v mRNA, ki so v tripletnih sklopih, imenovanih kodoni. Aminokislin je dvajset.
Ko ribosom bere mRNA, en kodon naenkrat prenese RNA (tRNA) v ribosom pripeljejo pravilne aminokisline, ki se lahko med branjem vežejo na vsako aminokislino. Oblikuje se veriga aminokislin, dokler ne nastane beljakovinska molekula. Brez živih bitij, ki bi se držale osrednje dogme, bi se življenje zelo hitro končalo.
Izkazalo se je, da imajo eksoni in introni pomembno vlogo pri tej in drugih funkcijah.
Pomen eksonov v evoluciji
Do nedavnega biologi niso bili prepričani, zakaj je replikacija DNK vključevala vsa genska zaporedja, tudi nekodirajoče regije. To so bili introni.
Introni se delijo in eksoni povežejo, spajanje pa je mogoče izvajati selektivno in v različnih kombinacijah. Proces ustvarja drugačno vrsto mRNA, ki nima vseh intronov in vsebuje samo eksone, imenovane zrela mRNA.
Različne zrele molekule RNA, odvisno od postopka spajanja, ustvarjajo možnost, da se različni proteini prevajajo iz istega gena.
Spremenljivost, ki jo omogočajo eksoni in Spajanje RNA ali alternativno spajanje omogoča hitrejši evolucijski preskok. Alternativno spajanje ustvarja tudi možnost večje genetske raznovrstnosti populacij, diferenciacije celic in bolj zapletenih organizmov z manjšimi količinami DNA.
Sorodna vsebina molekularne biologije:
- Nukleinska kislina: Struktura, funkcija, tipi in primeri
- Osrednja dogma (izražanje genov): Opredelitev, koraki, uredba