Zentrales Dogma von molekularen Biologiemolekülen und -prozessen beteiligte Prozesse

Er zentrales Dogma der molekularen Biologie Es legt die Kriterien fest, die von modernen Biologen allgemein über den Fluss genetischer Informationen in Lebewesen akzeptiert werden und sowohl Moleküle als auch Prozesse beteiligt sind.

Letztendlich liegt der Schwerpunkt des Dogmas auf die Irreversibilität des Flusses biologischer Informationen. Sobald es sich in Form von Peptiden manifestiert, können Sie nicht zurückkehren. Das heißt, der Fluss genetischer Informationen ist irreversibel und folgt der DNA -Richtung → Proteine, niemals Proteine ​​→ DNA.

Illustration des zentralen Dogmas der molekularen Biologie

Die Geschichte hat jedoch gezeigt, dass der Fluss genetischer Informationen in Lebewesen und Viren viel komplexer ist als dieser.

Das ursprüngliche "Dogma" wurde von Francis Crick in den 50er Jahren vorgeschlagen, um den Proteinsyntheseprozess zu verstehen.

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Moleküle und Prozesse beteiligt

Die informativen biologischen Moleküle verwiesen.

Aus Sicht des ursprünglichen Dogmas beteiligt sich jedoch nicht die gesamte DNA oder alle RNA am Fluss von DNA -Information → Proteinen, wie es festgelegt ist. Alle Peptide ja.

- DNA, die für Proteine ​​und andere Biomoleküle kodiert

Das erste Postulat des Dogmas legt fest, dass alle biologischen Informationen, die die Merkmale und das Potenzial eines lebenden Organismus spezifizieren, in seiner DNA registriert sind.

Diese Informationen enthalten offensichtlich die Gene, die sie für Proteine ​​codieren. DNA kodiert jedoch nicht nur für Peptide, sondern auch für andere RNA -Biomoleküle mit eigener Funktion.

Eine wichtige Folge dieses ersten Postulats ist, dass die in der DNA gespeicherten Informationen in identischen Molekülen kopiert werden. Dieser Prozess wird als DNA -Replikation (DNA → DNA) bezeichnet und wird durch DNA -Polymerasen durchgeführt.

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- RNA -Transkripte Träger einer Peptidnachricht und anderer Biomoleküle

Das zweite Postulat des Dogmas legt fest, dass ein Gen, das für ein Peptid codiert. Die DNA kodiert aber auch für andere funktionelle Biomoleküle, die keine Peptide sind.

Diese Gene unterliegen auch der Transkription durch spezifische Polymerase -RNA, um ARNs mit ihrer eigenen Funktion zu erzeugen.

Zum Beispiel werden Ribosomen sowohl aus Proteinen als auch aus RNA -Molekülen bestehen. Ribosomale RNA -Moleküle werden in DNA in den sogenannten ribosomalen Genen (DNA) codiert.

Es gibt eine große Auswahl an ARNs, die ihre Funktion so erfüllen, wie sie sind, ohne dass übersetzt werden muss. Alle sind in DNA codiert.

Diese ARNs umfassen unter anderem die Transfer -ARNs, die jeweils durch ihr eigenes Gen kodifiziert sind, die kleinen Kernarns, die kleinen nukleolaren, die Microarns usw.

- Peptide werden aus ihren spezifischen mRNAs übersetzt

Das dritte Postulat des Dogma legt fest, dass RNMs Substrat von Ribosomen sind. Diese konvertieren eine kodifizierte Nachricht in Nukleotiden in eine in Aminosäuren kodierte durch den biologischen Translationsprozess, dh RNA → Peptid.

So wird aus einfachster Perspektive der Informationsfluss eines Gens, das für ein Peptid kodiert, in allen Lebewesen täglich verifiziert. Dieses Dogma hat sich jedoch seit seiner ursprünglichen Herangehensweise an Francis Crick in den 50er Jahren stark verändert, um eine komplexere Realität widerspiegeln zu können.

Sehr zusammengefasste Vision des zentralen Dogmas der molekularen Biologie. DNA -Translation → Peptid, wurde nur experimentell in Bakterien mit einer ganz besonderen Mutation und unter außergewöhnlichen experimentellen Bedingungen erreicht. Es wurden nur sehr wenige Peptidverbindungen gebildet. Quelle: CentralDogma1970.SVG: Kjooneedorivative Arbeit: Ortisa/CC By-SA (https: // CreateRecommons.Org/lizenzen/by-sa/2.5)

Dogmaausnahmen

Die sogenannten "Dogmaausnahmen" sind eher ergänzt. Wenn man innerhalb des Dogmas berücksichtigt, was mit den biologischen Einheiten passiert, die wir Virus nennen, ändert sich das Panorama ein wenig.

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Es ist wahr, dass in Zellorganismen alle genetischen Information in Form von doppelbandigen DNA -Molekülen codiert werden, die durch Replikation verdoppelt werden (DNA → DNA). Aber in der Welt der Viren finden wir Genome nicht nur DNA, sondern auch RNA.

Einige dieser ARNs produzieren Kopien von sich selbst durch einen RNA -Replikationsprozess (dh RNA → RNA). Die für diesen Prozess zuständigen Enzyme werden als Repliken bezeichnet.

Andererseits ist das Gegenteil auch möglich.

Das heißt, es gibt RNA -Moleküle, die (Retro) durch einen inversen Transkriptionsprozess (RNA → DNA) zu DNA transkribiert werden können. Diese enzymatische Aktivität wird durch eine umgekehrte Transkriptase durchgeführt.

Schließlich, wie wir bereits erwähnt hatten, kodieren nicht alle Gene für Peptide, und nicht alle RNAs sind RNM.

Dass dies die "wichtigste" ist, weil sie Funktionen von Funktionen in einer Zelle hervorrufen, ist wahr. Dass Peptide (und Homo- und Peptidproteine) informell sehr komplex sind, es ist auch wahr. Aber ohne die anderen ARNs, die nicht ARNM sind, wäre das Leben nicht möglich.

Darüber hinaus gibt es RNA -Transkripte mit enzymatischen Aktivität (die Ribzyme oder ARNs mit katalytischer Aktivität). In diesem Fall ist das Erreichen von Peptid also nicht das ultimative Informationsziel.

Zusammenfassung der Dogma -Postulate

Kurz gesagt, das "angereicherte" Dogma legt Folgendes fest:

1. Die Moleküle, die die genetischen Informationen von Lebewesen und Viren speichern, können durch homokatalytische Synthese Kopien von sich selbst erzeugen (Replikation)

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- DNA → DNA

- RNA → RNA

2. Die heterokatalytischen Reaktionen (Transkription) von Nukleinsäuren können Proteinsboten, strukturelle und/oder funktionelle RNA -Moleküle, Ribozyme oder sogar virale Genome durch zwei verschiedene Wege erzeugen:

(a) Transkription, RNA → ARNM, ARNSN, ARNSNO, ARNR, Microarn, ARNs, ARNT, RNA, Ribzyme usw.

(B) Inverse Transkription, RNA → DNA, insbesondere Viren und Transposons, durch eine Aktivität, die in zellulären Umgebungen streng überprüft. Das heißt, Reverse-Transkription ist eine zelluläre Aktivität- obwohl sie dafür verwendet werden, beispielsweise virale Enzyme.

3. Zelluläre MNAs werden in ein spezifisches Polypeptid übersetzt. Einige Viren haben jedoch ein Genom mit ARNM -Struktur, das sie zu ihrem eigenen Gesandten macht. Das heißt, es gibt virale Genome, die direkt übersetzt werden können.

4. Sobald die biologischen Informationen in ein Peptid übersetzt sind, ist es nicht möglich, dem umgekehrten Weg zu folgen. Das heißt, es ist weder möglich, weder Peptid → Peptid noch Peptid → RNA noch Peptid → DNA.

Verweise

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