Conţinut
- Transcripția ADN se plasează în nucleu
- MRNA are o copie a codului pentru o proteină
- Proteinele sunt produse de ribozomi
- Traducerea asamblează o proteină specifică conform Codului ARNm
- Splicing alternativ și efectele intronilor
Dogma centrală a biologiei moleculare explică faptul că fluxul de informații pentru gene este din DNA cod genetic la un copie ARN intermediară și apoi la proteine sintetizat din cod. Ideile cheie care stau la baza dogmei au fost propuse pentru prima dată de biologul molecular britanic Francis Crick în 1958.
Până în 1970, s-a acceptat în mod obișnuit că ARN a făcut copii ale genelor specifice din dubla helixă originală a ADN-ului și apoi a format baza pentru producerea de proteine din codul copiat.
Procesul de copiere a genelor prin transcrierea codului genetic și producerea proteinelor prin traducerea codului în lanțuri de aminoacizi se numește expresia genelor. În funcție de celulă și de unii factori de mediu, anumite gene sunt exprimate în timp ce altele rămân inactive. Expresia genică este guvernată de semnale chimice între celule și organele organismelor vii.
Descoperirea splicing alternativ și studiul părților care nu codifică ADN-ul numit introni indică faptul că procesul descris de dogma centrală a biologiei este mai complicat decât se presupunea inițial. Simplul ADN la ARN la secvența de proteine are ramuri și variații care ajută organismele să se adapteze la un mediu în schimbare. Principiul de bază conform căruia informațiile genetice se mișcă doar într-o direcție, de la ADN la ARN la proteine, rămâne necontestat.
Informațiile codificate în proteine nu pot influența codul ADN original.
Transcripția ADN se plasează în nucleu
Helixul ADN care codifică informațiile genetice ale organismului se află în nucleul celulelor eucariote. Celulele procariote sunt celule care nu au un nucleu, astfel încât transcripția ADN, traducerea și sinteza proteinelor au loc în citoplasma celulelor printr-un mod similar (dar mai simplu) transcriere / proces de traducere.
În celulele eucariote, moleculele de ADN nu pot părăsi nucleul, astfel încât celulele trebuie să copieze codul genetic pentru a sintetiza proteinele din celula din afara nucleului. Procesul de copiere a transcrierii este inițiat de o enzimă numită ARN polimeraza și are următoarele etape:
Secvența ADN copiată în a doua etapă conține exonii și intronii și este un precursor al ARN-ului mesager.
Pentru a elimina intronii, pre-ARNm cablul este tăiat la o interfață intron / exon. Partea intronă a catenei formează o structură circulară și părăsește șuvița, permițând celor doi exoni din ambele părți ale intronului să se unească. Când eliminarea intronilor este completă, noua catenă ARNm este ARNm matur, și este gata să părăsească nucleul.
MRNA are o copie a codului pentru o proteină
Proteinele sunt șiruri lungi de aminoacizi unite prin legături peptidice. Ei sunt responsabili pentru influențarea aspectului unei celule și a ceea ce face. Ele formează structuri celulare și joacă un rol cheie în metabolism. Acestea acționează ca enzime și hormoni și sunt încorporate în membranele celulare pentru a facilita tranziția moleculelor mari.
Secvența șirului de aminoacizi pentru o proteină este codificată în helixul ADN. Codul este format din următoarele patru baze azotate:
Acestea sunt baze azotate și fiecare verigă din lanțul ADN este alcătuită dintr-o pereche de baze. Guanina formează o pereche cu citosina, iar adenina formează o pereche cu timina. Link-urile sunt date cu o literă, în funcție de baza care vine prima dată în fiecare legătură. Perechile de bază sunt numite G, C, A și T pentru legăturile guanină-citozină, citozină-guanină, adenină-timină și timină-adenină.
Trei perechi de baze reprezintă un cod pentru un aminoacid anume și sunt numite a codon. Un codon tipic ar putea fi numit GGA sau ATC. Deoarece fiecare dintre cele trei locuri de codon pentru o pereche de baze poate avea patru configurații diferite, numărul total de codoni este de 43 sau 64.
Există aproximativ 20 de aminoacizi care sunt folosiți în sinteza proteinelor și există, de asemenea, codoni pentru semnalele de pornire și oprire. Drept urmare, există suficiente codoni pentru a defini o secvență de aminoacizi pentru fiecare proteină cu unele redundanțe.
ARNm este o copie a codului pentru o proteină.
Proteinele sunt produse de ribozomi
Când mRNA părăsește nucleul, se caută o ribozomului pentru a sintetiza proteina pentru care are instrucțiunile codate.
Ribozomii sunt fabricile celulei care produc proteinele celulei. Sunt alcătuite dintr-o parte mică care citește ARNm și o parte mai mare care adună aminoacizii în secvența corectă. Ribozomul este format din ARN ribozomal și proteine asociate.
Ribozomii se găsesc fie plutind în celula citosol sau atașat la celula reticulul endoplasmatic (ER), o serie de sacuri închise cu membrană găsite în apropierea nucleului. Când ribozomii plutitori produc proteine, proteinele sunt eliberate în citosolul celular.
Dacă ribozomii atașați la ER produc o proteină, proteina este trimisă în afara membranei celulare pentru a fi utilizată în altă parte. Celulele care secretă hormoni și enzime au de obicei multe ribozomi atașați la ER și produc proteine pentru uz extern.
ARNm se leagă de un ribozom și poate începe traducerea codului în proteina corespunzătoare.
Traducerea asamblează o proteină specifică conform Codului ARNm
Plutind în citosol celular sunt numiți aminoacizi și molecule mici de ARN ARN de transfer sau ARNt. Există o moleculă de ARNt pentru fiecare tip de aminoacid utilizat pentru sinteza proteinelor.
Când ribozomul citește codul ARNm, selectează o moleculă de ARNt pentru a transfera aminoacidul corespunzător ribozomului. ARNt aduce o moleculă a aminoacidului specificat ribozomului, care atașează molecula în secvența corectă lanțului de aminoacizi.
Succesiunea evenimentelor este următoarea:
Unele proteine sunt produse în loturi, în timp ce altele sunt sintetizate continuu pentru a satisface nevoile permanente ale celulei. Când ribozomul produce proteina, fluxul informațional al dogmei centrale de la ADN la proteine este complet.
Splicing alternativ și efectele intronilor
Au fost studiate recent alternativele la fluxul direct de informații prevăzut în dogma centrală. În splicing alternativ, pre-mRNA este tăiat pentru a elimina intronii, dar secvența exonilor din șirul ADN copiat este modificată.
Aceasta înseamnă că o secvență de cod ADN poate da naștere la două proteine diferite. În timp ce intronii sunt aruncați ca secvențe genetice care nu codifică, acestea pot influența codificarea exonului și pot fi o sursă de gene suplimentare în anumite circumstanțe.
În timp ce dogma centrală a biologiei moleculare rămâne valabilă în ceea ce privește fluxul de informații, detaliile despre modul în care informațiile curg de la ADN la proteine sunt mai puțin liniare decât se credea inițial.