Содержание
- Транскрипция ДНК происходит в ядре
- МРНК имеет копию кода для белка
- Белки производятся рибосомами
- Трансляция собирает специфический белок в соответствии с кодом мРНК
- Альтернативный сплайсинг и эффекты интронов
Центральная догма молекулярной биологии объясняет, что поток информации для генов исходит от ДНК генетический код чтобы промежуточная копия РНК а затем к белки синтезируется из кода. Ключевые идеи, лежащие в основе догмы, были впервые предложены британским молекулярным биологом Фрэнсисом Криком в 1958 году.
К 1970 году стало общепринятым, что РНК делала копии специфических генов из исходной двойной спирали ДНК, а затем стала основой для производства белков из скопированного кода.
Процесс копирования генов посредством транскрипции генетического кода и получения белков путем трансляции кода в цепочки аминокислот называется экспрессия генов, В зависимости от клетки и некоторых факторов окружающей среды определенные гены экспрессируются, в то время как другие остаются неактивными Экспрессия генов регулируется химическими сигналами между клетками и органами живых организмов.
Открытие альтернативный сплайсинг и изучение некодирующих частей ДНК под названием интроны указывают, что процесс, описываемый центральной догмой биологии, является более сложным, чем предполагалось изначально. Простой ДНК-РНК-последовательность белка имеет ответвления и вариации, которые помогают организмам адаптироваться к изменяющейся среде, Основной принцип, согласно которому генетическая информация движется только в одном направлении, от ДНК к РНК и белкам, остается неоспоримым.
Информация, закодированная в белках, не может влиять на исходный код ДНК.
Транскрипция ДНК происходит в ядре
Спираль ДНК, которая кодирует генетическую информацию организма, находится в ядре эукариотических клеток. Прокариотические клетки - это клетки, которые не имеют ядра, поэтому транскрипция ДНК, трансляция и синтез белка происходят в цитоплазме клеток через аналогичное (но более простое) процесс транскрипции / перевода.
В эукариотических клетках молекулы ДНК не могут покинуть ядро, поэтому клетки должны копировать генетический код, чтобы синтезировать белки в клетке вне ядра. Процесс копирования транскрипции инициируется ферментом, называемым РНК-полимераза и имеет следующие этапы:
Последовательность ДНК, скопированная на второй стадии, содержит экзоны и интроны и является предшественником РНК-мессенджера.
Чтобы удалить интроны, пре-мРНК нить обрезается в интерфейсе интрон / экзон. Интронная часть цепи образует круговую структуру и покидает цепь, позволяя двум экзонам с каждой стороны интрона соединяться вместе. Когда удаление интронов завершено, новая цепь мРНК зрелая мРНКи он готов покинуть ядро.
МРНК имеет копию кода для белка
Белки представляют собой длинные цепочки аминокислот, соединенные пептидными связями. Они несут ответственность за влияние на то, как выглядит клетка и что она делает. Они образуют клеточные структуры и играют ключевую роль в обмене веществ. Они действуют как ферменты и гормоны и внедряются в клеточные мембраны, чтобы облегчить переход больших молекул.
Последовательность последовательности аминокислот для белка закодирована в спирали ДНК. Код состоит из следующих четырех азотистые основания:
Это азотистые основания, и каждое звено в цепи ДНК состоит из пары оснований. Гуанин образует пару с цитозином, а аденин образует пару с тимином. Ссылкам присваиваются однобуквенные имена в зависимости от того, какая база стоит первой в каждой ссылке Пары оснований называются G, C, A и T для связей гуанин-цитозин, цитозин-гуанин, аденин-тимин и тимин-аденин.
Три пары оснований представляют собой код для конкретной аминокислоты и называются кодон, Типичный кодон может быть назван GGA или ATC. Поскольку каждое из трех мест кодонов для базовой пары может иметь четыре разные конфигурации, общее количество кодонов равно 43 или 64
Есть около 20 аминокислот, которые используются в синтезе белка, а также есть кодоны для сигналов запуска и остановки. В результате, существует достаточно кодонов, чтобы определить последовательность аминокислот для каждого белка с некоторыми избыточностями.
МРНК является копией кода для одного белка.
Белки производятся рибосомами
Когда мРНК покидает ядро, она ищет рибосома синтезировать белок, для которого он имеет закодированные инструкции.
Рибосомы - это фабрики клетки, которые производят белки клетки. Они состоят из небольшой части, которая считывает мРНК, и большей части, которая собирает аминокислоты в правильной последовательности. Рибосома состоит из рибосомальной РНК и связанных белков.
Рибосомы находятся либо плавающие в клетках цитозоль или прикреплен к камере эндоплазматическая сеть (ER), ряд мембранных мешков, найденных возле ядра. Когда плавающие рибосомы продуцируют белки, белки высвобождаются в цитозоль клетки.
Если рибосомы, прикрепленные к ER, продуцируют белок, белок отправляется за пределы клеточной мембраны для использования в другом месте. Клетки, которые секретируют гормоны и ферменты, обычно имеют много рибосом, прикрепленных к ER, и продуцируют белки для наружного применения.
МРНК связывается с рибосомой, и трансляция кода в соответствующий белок может начаться.
Трансляция собирает специфический белок в соответствии с кодом мРНК
В клеточном цитозоле плавают аминокислоты и небольшие молекулы РНК, называемые перенос РНК или тРНК. Существует молекула тРНК для каждого типа аминокислот, используемых для синтеза белка.
Когда рибосома считывает код мРНК, она выбирает молекулу тРНК для переноса соответствующей аминокислоты в рибосому. ТРНК доставляет молекулу указанной аминокислоты к рибосоме, которая присоединяет молекулу в правильной последовательности к аминокислотной цепи.
Последовательность событий следующая:
Некоторые белки производятся партиями, в то время как другие синтезируются непрерывно, чтобы удовлетворить текущие потребности клетки. Когда рибосома производит белок, информационный поток центральной догмы от ДНК к белку завершается.
Альтернативный сплайсинг и эффекты интронов
Недавно были изучены альтернативы прямому информационному потоку, предусмотренному в центральной догме. При альтернативном сплайсинге пре-мРНК вырезается для удаления интронов, но последовательность экзонов в скопированной цепочке ДНК изменяется.
Это означает, что одна кодовая последовательность ДНК может давать два разных белка. Хотя интроны отбрасываются как некодирующие генетические последовательности, они могут влиять на кодирование экзонов и могут быть источником дополнительных генов в определенных обстоятельствах.
В то время как центральная догма молекулярной биологии остается верной в том, что касается потока информации, детали того, как именно информация передается от ДНК к белкам, менее линейны, чем первоначально предполагалось.