DNA är det ärvda materialet som berättar för organismer vad de är och vad varje cell ska göra. Fyra nukleotider ordna sig i parade sekvenser i en förutbestämd ordning specifik för artens och individens genom. Vid första anblicken skapar detta all genetisk mångfald inom en viss art, liksom mellan arter.
Vid närmare granskning verkar det dock som om det finns mycket mer med DNA.
Till exempel tenderar enkla organismer att ha lika många eller fler gener som mänskligt genom. Med tanke på människokroppens komplexitet jämfört med en fruktfluga eller till och med enklare organismer är det svårt att förstå. Svaret ligger i hur komplexa organismer, inklusive människor, använder sina gener på mer invecklade sätt.
Funktionen hos Exon- och Intron-DNA-sekvenser
De olika sektionerna av en gen kan delas upp i två kategorier:
- Kodningsregioner
- Icke-kodande regioner
De icke-kodande regionerna kallas introner. De tillhandahåller organisation eller ett slags byggnadsställning till genens kodande regioner. De kodande regionerna kallas exoner. När du tänker på "gener" tänker du antagligen specifikt på exoner.
Regionen för en gen som kommer att kodas växlar ofta med andra regioner, beroende på organismens behov. Därför kan vilken del av genen som helst fungera som en icke-kodande intron-sekvens eller som en exonkodande sekvens.
Det finns typiskt ett antal exonregioner på en gen, avbruten sporadiskt av introner. Vissa organismer tenderar att ha fler introner än andra. Mänskliga gener består av ungefär 25 procent intron. Längden på exonregioner kan variera från en liten handfull nukleotidbaser till tusentals baser.
Central Dogma och Messenger RNA
Exoner är regionerna i en gen som genomgår processen för transkription och translation. Processen är komplex, men den förenklade versionen kallas vanligen "central dogma, "och ser ut så här:
DNA ⇒ RNA ⇒ Protein
RNA är nästan identisk med DNA och används för att kopiera, eller transkribera DNA och flytta det ut ur kärnan till ribosomen. Ribosomen översätter kopian för att följa instruktionerna för att bygga nya proteiner.
I denna process packas upp DNA-dubbelspiralen, vilket lämnar hälften av varje nukleotidbaspar exponerat och RNA gör en kopia. Kopian kallas messenger RNA, eller mRNA. Ribosomen läser aminosyrorna i mRNA, som finns i triplettuppsättningar som kallas kodoner. Det finns tjugo aminosyror.
När ribosomen läser mRNA överför ett kodon i taget RNA (tRNA) ta med de rätta aminosyrorna till ribosomen som kan bindas med varje aminosyra när den läses. En kedja av aminosyror bildas tills en proteinmolekyl skapas. Utan levande saker som följer den centrala dogmen skulle livet sluta mycket snabbt.
Det visar sig att exoner och introner spelar en viktig roll i denna funktion och andra.
Betydelsen av exoner i evolutionen
Fram till nyligen var biologer osäkra på varför DNA-replikering inkluderade alla gensekvenser, även de icke-kodande regionerna. Dessa var intronerna.
Intronerna skarvas ut och exonerna är anslutna, men skarvningen kan göras selektivt och i olika kombinationer. Processen skapar en annan typ av mRNA, saknar alla introner och innehåller bara exoner, kallad mogen mRNA.
De olika mogna budbärar-RNA-molekylerna, beroende på splitsningsprocessen, skapar möjligheten för olika proteiner att översättas från samma gen.
Variabiliteten möjlig med exoner och RNA-skarvning eller alternativ skarvning möjliggör snabbare steg i evolutionen. Alternativ skarvning skapar också möjligheten för större genetisk mångfald i populationer, differentiering av celler och mer komplexa organismer med mindre mängder DNA.
Relaterat molekylärbiologiskt innehåll:
- Nukleinsyror: Struktur, funktion, typer och exempel
- Central dogma (genuttryck): Definition, steg, reglering