قاعده اصلی زیست شناسی مولکولی
قاعده اصلی زیست شناسی مولکولی توضیحی برای جریان اطلاعات ژنتیکی در یک سیستم بیولوژیکی است که اغلب به این صورت است "DNA باعث ساخت RNA شده و RNA پروتئین را میسازد[۱] اگر چه این معنی متفاوت از معنای ابتدایی آن است. این ایده اولین بار توسط فرانسیس کریک در سال 1958 مطرح شد:[۲]
| « | The Central Dogma. This states that once 'information' has passed into protein it cannot get out again. In more detail, the transfer of information from nucleic acid to nucleic acid, or from nucleic acid to protein may be possible, but transfer from protein to protein, or from protein to nucleic acid is impossible. Information means here the precise determination of sequence, either of bases in the nucleic acid or of amino acid residues in the protein. | » |
—Francis Crick, 1958 | ||
و در مجله Nature در سال 1970 بدین صورت دوباره بیان شده:[۳]
| « | The central dogma of molecular biology deals with the detailed residue-by-residue transfer of sequential information. It states that such information cannot be transferred back from protein to either protein or nucleic acid. | » |
—Francis Crick | ||
نسخه دومی از قاعده اصلی وجود دارد که علیرغم مقبولیت بیشتر، صحیح نست. مسیر ساده شده ی DNA → RNA → پروتئین است که توسط جیمز واتسون در اولین نسخه زیست شناسی مولکولی ژن (1965) منتشر شد. نسخه واتسون به دلیل توصیف دو مرحله ای مسیر (DNA → RNA و RNA → پروتئین) به عنوان قاعده مرکزی متفاوت از نظریه کریک است.[۴] قاعده ارائه شده توسط کریک هنوز معتبر است درحالیکه نسخه واتسون اینطور نیست.
این قاعده چارچوبی برای درک انتقال توالی اطلاعات بین حاملهای اطلاعاتی زیست بسپار، در معنای عمومی، در موجودات زنده است. 3 طبقه عمده این زیست بسپارها: DNA و RNA (اسیدهای نوکلئیک) و پروتئین هستند. 3×3=9, صورت قابل تصور از انتقال مستقیم اطلاعات می تواند در این میان رخ دهد. بر اساس قاعده این سه دسته به سه گروه تقسیم میشوند: سه انتقال عمومی (باور بر این است که به طور معمول در اکثر سلول ها رخ میدهد)، سه انتقال ویژه (به صورت معمول تنها در شرایط خاص در مورد برخی از ویروس ها و یا در آزمایشگاه اتفاق می افتد) و سه انتقال ناشناخته (اعتقاد بر این است که هرگز رخ نمی دهد). به طور کلی انتقال عمومی جریان طبیعی اطلاعات زیستی را توصیف میکند: DNA به DNA بازنویسی میشود (DNAرونویسی) اطلاعات DNA همچنین می تواند روی mRNA (رونویسی) بازنویسی شده و با ترجمه اطلاعات موجود در mRNA به عنوان یک الگو (ترجمه) پروتئین ها ساخته میشوند. انتقال ویژه بدین صورت است که : RNA از روی RNA کپی شده (RNA رونویسی) و DNA با استفاده از RNA الگو (رونویسی معکوس) سنتز شده و در نهایت پروتئین مستقیما و بدون استفاده از mRNA از روی DNA الگو ساخته میشود. انتقال ناشناخته اینگونه است که: یک پروتئین که از یک پروتئین بازنویسی شده، با استفاده از ساختار اولیه ی پروتئین به عنوان RNA الگو را ساخته و DNA نیز با استفاده از ساختار اولیه ی یک پروتئین به عنوان یک الگو - ساخته میشود، که البته به طور طبیعی رخ نمی دهد.
توالی اطلاعات زیستی[ویرایش]
زیست بسپار هایی که از DNA،RNA و (پلی) پپتید ها ساخته شده اند پلیمرهای خطی هستند (یعنی هر مونومر یه حداکثر دو مونومر دیگر متصل است). توالی مونومرها به شکل موثری اطلاعات را کدگذاری میکند. انتقال اطلاعات تحت قاعده اصلی به شکل موثری پایدار بوده و انتقال قطعی است (برای وقتی است که توالی زیست بسپاری به عنوان الگو برای تولید زیست بسپار دیگر با توالی وابسته به توالی زیست بسپار اصلی مورد استفاده قرار میگیرد)
انتقال عمومی اطلاعات توالی های زیستی[ویرایش]
جدول سه دسته انتقال اطلاعات تحت نظام قاعده General Special Unknown DNA → DNA RNA → DNA protein → DNA DNA → RNA RNA → RNA protein → RNA RNA → protein DNA → protein protein → protein
رونویسی DNA[ویرایش]
در این معنا، رونویسی DNA در صورت فراهم بودن مواد ژنتیکی مورد نیاز برای اخلاف سلول ، پیکری یا تولیدمثلی، انجام میشود و بازنویسی از DNA به DNA مرحله اساسی در قاعده اصلی به شمار میرود. گروهی پیچیده از پروتئین ها به نام رپلیزوم Replisome رونویسی از اطلاعات رشته والدی را به رشته مکمل دختری انجام میدهند.[۵]
رپلیزوم تشکیل شده است از:
- یک هلیکاز که ابرمارپیچ را مثل مارپیچ دو رشته ای DNA باز میکند تا چنگال رونویسی بسازد.
- پروتئین SSB که میچسبد تا رشته دو تایی DNA را باز نگه دارد و از پیوستگی مجدد آن جلوگیری کند.
- RNAپرایماز که پرایمر مکمل RNA را به هر رشته الگو چسبانده تا رونویسی شروع شود.
- DNAپلیمراز2 که رشته ی الگوی موجود را از سمت 3' به 5' میخواند و نوکلئوتیدهای مکمل را از انتهای 5' به انتهای 3' رشته ی دختری اضافه میکند.n
این فرایند در مرحله S چرخه سلولی اتفاق می افتد.
رونویسی[ویرایش]
رونویسی روندی است که اطلاعات موجود در یک بخش از DNA در قالب یک قطعه تازه سر هم شده RNA پیامبر messenger RNA (mRNA) رونویسی میشوند. آنزیمهایی که این فرآیند را تسهیل میکنند شامل RNA پلیمراز و عوامل رونویسی هستند. در سلولهای يوکاريوت سلول های اولیه نسخه اولیه pre-mRNA.است Pre-mRNA باید برای ترجمه مورد پردازش قرار بگیرد. پردازش شامل اضافه شدن یک کلاه در سمت 5' و یک دم پلی-A به زنجیره pre-mRNA است که پس از پیرایش ُSplicing اتفاق میافتد..پیرایش زمانی اتفاق می افتد که میزان مناسب و در حال افزایش تنوع پروتئینی میتواند سبب تولید یک نوع mRNA شود. این محصول از کل فرایند رونویسی (که با تولید زنجیره های pre-mRNA آغاز شده است), یک زنجیره mRNA بالغ را تشکیل میدهد.
ترجمه[ویرایش]
mRNA بالغ برای فرایند ترجمه به ریبوزوم میروند. در سلولهای پروکاریوتی که بخش بندی تحت عنوان هسته ندارند، فرایند رونویسی و ترجمه بدون جدایی مشخص و بصورت پیوسته اتفاق می افتد. در سلولهای یوکاریوتی، محل رونویسی (هسته سلول) معمولا از محل ترجمه (سیتوپلاسم) جداست، بنابراین mRNA باید از هسته به سیتوپلاسم که محل قرارگیری ریبوزوم است برده شود. ریبوزوم کدهای ژنتیکی (Codon) 3تایی mRNA را که معمولا با AUG (آدنین، یوراسیل، گوانین)، یا کدون شروع کننده متیونین در پایین دست downstream محل اتصال ریبوزوم شروع میشود را میخواند. مجموعه فاکتورهای شروع کننده و فاکتورهای طویل کننده RNAهای انتقالی آمینواسیله شده (tRNA) را به مجموعه mRNA ریبوزوم آورده و کدون های mRNA را با آنتی کدون های tRNA جور میکنند. هر tRNA رزیدوی مناسب را برای تولید زنجیره پلی پپتیدی مورد سنتز حمل میکند. با اتصال اسید های آمینه به رشته پپتیدی در حال رشد، زنجیره شروع به پیچ خوردن به شکل صحیح فضایی خود میکند. فرایند ترجمه به کدون خاتمه که به شکلهای UAA،UGAو یا UAG هستند پایان میپذیرد.
mRNA تمام اطلاعات لازم برای تخصصی کردن طبیعت پروتئین بالغ را ندارد. زنجیره پلی پپتیدی در حال شکل گیری که از ریبوزوم رها میشود پردازشهای بیشتری را قبل از آزاد شدن نهایی محصول نیاز دارد. مثلا برای تا خوردن صحیح که پیچیده و ضروری است، بیشتر پروتئین ها به پروتئین های چاپرون نیاز دارند تا شکل صحیح محصول را کنترل نماید. برخی پروتئین ها قصعاتی داخلی را از زنجیره پلی پپتیدی خود کرده و سمت آزاد خود را پیرایه میکنند. در این فرایندها، قطعات دور انداخته شده داخلی اینین Intein خوانده میشوند. سایر پروتئین ها باید بدون پیرایش به قطعات چندگانه تقسیم شوند. برخی زنجیره های پلی پپتیدی باید بصورت متقابل متصل شوند و برخی دیگر باید به کوفاکتورهایی مثل Haem (heme) متصل شوند تا قابلیت عملکردی پیدا کنند.
منابع[ویرایش]
- ↑ Leavitt, Sarah A. (June 2010). "Deciphering the Genetic Code: Marshall Nirenberg". Office of NIH History.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ Crick, F.H.C. (1958). "On Protein Synthesis". In F.K. Sanders. Symposia of the Society for Experimental Biology, Number XII: The Biological Replication of Macromolecules. Cambridge University Press. pp. 138–163.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ خطای لوآ در پودمان:Citation/CS1/en/Identifiers در خط 47: attempt to index field 'wikibase' (a nil value).
- ↑ Moran, Laurence A. (15 January 2007). "Sandwalk: Basic Concepts: The Central Dogma of Molecular Biology". sandwalk.blogspot.com. Retrieved 17 March 2018.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ خطای لوآ در پودمان:Citation/CS1/en/Identifiers در خط 47: attempt to index field 'wikibase' (a nil value).
This article "قاعده اصلی زیست شناسی مولکولی" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:قاعده اصلی زیست شناسی مولکولی. Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.
