Moleküler biyolojinin merkezi dogması, genler için bilgi akışının DNAgenetik Kod bir ara RNA kopyası ve sonra proteinler koddan sentezlenir. Dogmanın altında yatan temel fikirler ilk olarak 1958'de İngiliz moleküler biyolog Francis Crick tarafından önerildi.
1970'e gelindiğinde, RNA'nın orijinal DNA çift sarmalından belirli genlerin kopyalarını yaptığı ve daha sonra kopyalanan koddan protein üretimi için temel oluşturduğu yaygın olarak kabul edildi.
Genetik kodun transkripsiyonu yoluyla genlerin kopyalanması ve kodun amino asit zincirlerine çevrilmesi yoluyla proteinlerin üretilmesi işlemine denir. gen ifadesi. Hücreye ve bazı çevresel faktörlere bağlı olarak, bazı genler ifade edilirken diğerleri uykuda kalır. Gen ifadesi, canlı organizmaların hücreleri ve organları arasındaki kimyasal sinyaller tarafından yönetilir.
keşfi alternatif ekleme adı verilen DNA'nın kodlanmayan kısımlarının incelenmesi intronlar Biyolojinin merkezi dogması tarafından tanımlanan sürecin başlangıçta varsayıldığından daha karmaşık olduğunu gösterir. basit
Proteinlerde kodlanan bilgiler orijinal DNA kodunu etkileyemez.
DNA Transkripsiyonu Çekirdekte Gerçekleşir
DNA sarmalı organizmanın genetik bilgisini kodlayan ökaryotik hücrelerin çekirdeğinde bulunur. Prokaryotik hücreler, çekirdeği olmayan hücrelerdir, yani DNA transkripsiyonu, translasyon ve protein sentezi, hücre sitoplazmasında benzer (ancak daha basit) bir yolla gerçekleşir. transkripsiyon/çeviri süreci.
İçinde ökaryotik hücreler, DNA molekülleri çekirdekten ayrılamaz, bu nedenle hücreler, hücrenin dışındaki hücredeki proteinleri sentezlemek için genetik kodu kopyalamak zorundadır. çekirdek. Transkripsiyon kopyalama işlemi, adı verilen bir enzim tarafından başlatılır. RNA polimeraz ve aşağıdaki aşamalara sahiptir:
- başlatma. RNA polimeraz, DNA sarmalının iki zincirini geçici olarak ayırır. İki DNA sarmalı dizisi, kopyalanan gen dizisinin her iki tarafında bağlı kalır.
Kopyalama. RNA polimeraz, DNA iplikleri boyunca hareket eder ve ipliklerden birinde bir genin bir kopyasını oluşturur.
Ekleme. DNA zincirleri, adı verilen protein kodlayan dizileri içerir. ekzonlar, ve protein üretiminde kullanılmayan dizilere denir. intronlar. Transkripsiyon işleminin amacı, proteinlerin sentezi için RNA üretmek olduğundan, genetik kodun intron kısmı, bir ekleme mekanizması kullanılarak atılır.
İkinci aşamada kopyalanan DNA dizisi eksonları ve intronları içerir ve haberci RNA'nın öncüsüdür.
İntronları çıkarmak için, ön mRNA iplik, bir intron/ekson arayüzünde kesilir. İpin intron kısmı dairesel bir yapı oluşturur ve ipi terk ederek intronun her iki tarafındaki iki eksonun bir araya gelmesine izin verir. İntronların çıkarılması tamamlandığında, yeni mRNA zinciri olgun mRNA, ve çekirdeği terk etmeye hazır.
mRNA, Protein Kodunun Bir Kopyasına Sahiptir
Proteinler uzun dizilerdir. amino asitler peptit bağları ile birleştirilir. Bir hücrenin neye benzediğini ve ne yaptığını etkilemekten sorumludurlar. Hücre yapıları oluştururlar ve metabolizmada önemli bir rol oynarlar. Enzim ve hormon görevi görürler ve büyük moleküllerin geçişini kolaylaştırmak için hücre zarlarına gömülürler.
Bir protein için amino asit dizisinin dizisi, DNA sarmalında kodlanmıştır. Kod aşağıdaki dörtten oluşur azotlu bazlar:
- Guanin (G)
- Sitozin (C)
- Adenin (A)
- Timin (T)
Bunlar azotlu bazlardır ve DNA zincirindeki her bağlantı bir baz çiftinden oluşur. Guanin sitozin ile bir çift oluşturur ve adenin timin ile bir çift oluşturur. Bağlantılara, her bağlantıda hangi tabanın önce geldiğine bağlı olarak tek harfli adlar verilir. Guanin-sitozin, sitozin-guanin, adenin-timin ve timin-adenin bağlantıları için baz çiftleri G, C, A ve T olarak adlandırılır.
Üç baz çifti, belirli bir amino asit için bir kodu temsil eder ve bunlara bir kodon. Tipik bir kodon, GGA veya ATC olarak adlandırılabilir. Bir baz çifti için üç kodon yerinin her biri dört farklı konfigürasyona sahip olabileceğinden, toplam kodon sayısı 4'tür.3 veya 64.
Protein sentezinde kullanılan yaklaşık 20 amino asit vardır ve ayrıca başlama ve durma sinyalleri için kodonlar da vardır. Sonuç olarak, bazı fazlalıklarla her protein için bir amino asit dizisini tanımlamak için yeterli kodon vardır.
mRNA, bir proteinin kodunun bir kopyasıdır.
Proteinler Ribozomlar Tarafından Üretilir
mRNA çekirdekten ayrıldığında, bir ribozom kodlanmış talimatlara sahip olduğu proteini sentezlemek.
Ribozomlar, hücrenin proteinlerini üreten hücre fabrikalarıdır. mRNA'yı okuyan küçük bir parçadan ve amino asitleri doğru sırada bir araya getiren daha büyük bir parçadan oluşurlar. Ribozom oluşur ribozomal RNA ve ilişkili proteinler.
Ribozomlar ya hücrenin içinde yüzer halde bulunurlar. sitozol veya hücreye bağlı endoplazmik retikulum (ER), çekirdeğin yakınında bulunan bir dizi zarla çevrili kese. Yüzen ribozomlar protein ürettiğinde, proteinler hücre sitozolüne salınır.
ER'ye bağlı ribozomlar bir protein üretirse, protein başka yerde kullanılmak üzere hücre zarının dışına gönderilir. Hormon ve enzim salgılayan hücreler genellikle ER'ye bağlı birçok ribozoma sahiptir ve harici kullanım için proteinler üretir.
mRNA bir ribozoma bağlanır ve kodun karşılık gelen proteine çevrilmesi başlayabilir.
Çeviri, mRNA Koduna Göre Spesifik Bir Proteini Birleştirir
Hücre sitozolünde yüzen amino asitler ve adı verilen küçük RNA molekülleri vardır. transfer RNA'sı veya tRNA. Protein sentezi için kullanılan her amino asit türü için bir tRNA molekülü vardır.
Ribozom, mRNA kodunu okuduğunda, karşılık gelen amino asidi ribozoma aktarmak için bir tRNA molekülü seçer. tRNA, belirtilen amino asidin bir molekülünü, molekülü amino asit zincirine doğru sırada bağlayan ribozoma getirir.
Olayların sırası aşağıdaki gibidir:
- Başlatma. MRNA molekülünün bir ucu ribozoma bağlanır.
- Tercüme. Ribozom, mRNA kodunun ilk kodonunu okur ve tRNA'dan karşılık gelen amino asidi seçer. Ribozom daha sonra ikinci kodonu okur ve ikinci amino asidi birincisine bağlar.
- Tamamlama. Ribozom, mRNA zincirinde aşağı doğru ilerler ve aynı zamanda karşılık gelen bir protein zinciri üretir. Protein zinciri, amino asitlerin bir dizisidir. peptid bağları oluşturan polipeptit zinciri.
Bazı proteinler yığınlar halinde üretilirken, diğerleri hücrenin devam eden ihtiyaçlarını karşılamak için sürekli olarak sentezlenir. Ribozom proteini ürettiğinde, merkezi dogmanın DNA'dan proteine bilgi akışı tamamlanır.
Alternatif Ekleme ve İntronların Etkileri
Merkezi dogmada öngörülen doğrudan bilgi akışına alternatifler yakın zamanda incelenmiştir. İçinde alternatif ekleme, intronları çıkarmak için ön mRNA kesilir, ancak kopyalanan DNA dizisindeki eksonların sırası değiştirilir.
Bu, bir DNA kod dizisinin iki farklı proteine yol açabileceği anlamına gelir. İntronlar kodlamayan genetik diziler olarak atılırken, ekzon kodlamasını etkileyebilir ve belirli durumlarda ek genlerin kaynağı olabilirler.
Moleküler biyolojinin merkezi dogması bilgi akışı söz konusu olduğunda geçerliliğini korurken, Bilginin DNA'dan proteinlere tam olarak nasıl aktığının ayrıntıları, orijinalinden daha az doğrusaldır. düşündü.