ДНК - це успадкований матеріал, який повідомляє організмам, що вони собою представляють і що повинна робити кожна клітина. Чотири нуклеотиди розташовуються в парних послідовностях у заздалегідь визначеному порядку, характерному для геному виду та особини. На перший погляд, це створює все генетичне різноманіття в межах будь-якого виду, а також між видами.
При детальному розгляді виявляється, що в ДНК є набагато більше.
Наприклад, прості організми, як правило, мають стільки ж або більше генів, що і геном людини. Беручи до уваги складність людського тіла порівняно з плодовою мухою чи навіть простішими організмами, це важко зрозуміти. Відповідь полягає в тому, як складні організми, включаючи людей, використовують свої гени більш складними способами.
Функція послідовностей екзонів та інтронних ДНК
Різні розділи гена можна розділити на дві категорії:
- Регіони кодування
- Некодуючі регіони
Викликаються некодуючі області інтрони. Вони забезпечують організацію або своєрідні риштування для кодуючих областей гена. Викликаються області кодування
Часто область гена, який буде кодувати, перемикається з іншими регіонами, залежно від потреб організму. Отже, будь-яка частина гена може працювати як некодуюча послідовність інтрону або як послідовність кодування екзонів.
На гені, як правило, існує ряд регіонів екзонів, які епізодично перериваються інтронами. Деякі організми мають більше інтронів, ніж інші. Гени людини складаються приблизно 25 відсотків інтронів. Довжина регіонів екзонів може варіюватися від невеликої купки нуклеотидних основ до тисяч основ.
РНК Центральної догми та месенджера
Екзони - це ділянки гена, які проходять процес транскрипції та трансляції. Процес складний, але спрощена версія зазвичай називається "центральна догма, "і виглядає так:
ДНК ⇒ РНК ⇒ Білок
РНК є майже ідентичним ДНК і використовується для копіювання, або розшифрувати ДНК і перемістити її з ядра в рибосому. Рибосома перекладає копію, щоб слідувати інструкціям щодо створення нових білків.
У цьому процесі подвійна спіраль ДНК розпаковується, залишаючи оголеною половину кожної пари основ нуклеотидів, і РНК робить копію. Копія називається messenger RNA, або мРНК. Рибосома зчитує амінокислоти в мРНК, які знаходяться в триплетних наборах, які називаються кодонами. Існує двадцять амінокислот.
Коли рибосома зчитує мРНК, по одному кодону переносять РНК (тРНК) підвести до рибосоми правильні амінокислоти, які можуть зв’язуватися з кожною амінокислотою під час її зчитування. Утворюється ланцюжок амінокислот, поки не утворюється молекула білка. Без живих істот, які дотримуються центральної догми, життя закінчилося б дуже швидко.
Виявляється, екзони та інтрони відіграють значну роль у цій та інших функціях.
Значення екзонів в еволюції
Донедавна біологи не були впевнені, чому реплікація ДНК включає всі послідовності генів, навіть некодуючі області. Це були інтрони.
Інтрони сплайсируються, а екзони з'єднуються, але сплайсинг може здійснюватися вибірково та в різних комбінаціях. Процес створює інший вид мРНК, позбавлений усіх інтронів і містить лише екзони зріла мРНК.
Різні молекули зрілої РНК-месенджера, залежно від процесу сплайсингу, створюють можливість для трансляції різних білків з одного і того ж гена.
Змінність стала можливою завдяки екзонам і Зрощення РНК або альтернативне зрощування дозволяє швидше стрибнути в еволюції. Альтернативне сплайсинг також створює можливість для більшого генетичного різноманіття популяцій, диференціації клітин та більш складних організмів з меншою кількістю ДНК.
Зміст молекулярної біології:
- Нуклеїнові кислоти: Структура, функції, типи та приклади
- Центральна догма (експресія генів): Визначення, кроки, регулювання