Nā ʻAno Hoʻololi i ka Biology Molecular
ʻO ke kākau ʻana he hana koʻikoʻi ia i loko o ka biology molecular e hoʻopili ana i ka ʻike genetic i loko o ka DNA me ka hana ʻana o nā molekala RNA. Ma o ke kākau ʻana, ua "unuhi ʻia" ka moʻo nucleotide i loko o ka DNA i loko o RNA, a laila hiki ke hana ma ke ʻano he messenger RNA (mRNA) no ka hana ʻana o ka protein, a i ʻole ma ke ʻano he mau RNA hana ʻē aʻe e like me rRNA a me tRNA. He ʻāpana koʻikoʻi kēia hana o ka dogma waena o ka biology : DNA → RNA → Protein. ʻOiai he mea maʻalahi paha ke kani ʻana, pili ka kākau ʻana i kahi moʻo o nā ʻanuʻu i hoʻonohonoho ʻia, nā ʻano enzyme like ʻole, a me nā hoʻoponopono koʻikoʻi i hiki i nā cell ke hōʻike i nā genes e like me ka mea e pono ai.
Nā manaʻo kumu o ka hoʻopaʻa inoa ʻana
I ke kākau ʻana, hoʻokahi wale nō o nā kaula DNA i hoʻohana ʻia ma ke ʻano he kaula template. Heluhelu ka enzyme RNA polymerase i ke kaula template mai 3' a i 5' a hana i ka RNA hou ma ke kuhikuhi 5' a i 3'. He mea hoʻopihapiha ka hopena o ka moʻo RNA i ke kaula template DNA, me kahi ʻokoʻa koʻikoʻi: hoʻohana ka RNA i ke kumu uracil (U) ma kahi o ka thymine (T). No laila, inā aia ʻo A i loko o ka DNA, ʻo U ka hui kumu i loko o ka RNA, a inā aia ʻo C, ʻo G ka hui kumu (a me ka hope).
Hiki ke hana ʻia ke kākau ʻana ma nā ʻano genes like ʻole. Hoʻopuka nā genes coding protein i ka mRNA, ʻoiai hiki i nā genes ʻē aʻe ke hana i ka RNA non-coding i unuhi ʻole ʻia i loko o ka protein akā he mau hana kūkulu a me nā hana hoʻoponopono, e like me rRNA (nā poloka kūkulu ribosomal), tRNA (nā mea lawe waikawa amino), snRNA (splicing), a me nā ʻano miRNA/lncRNA like ʻole e hoʻoponopono i ka hōʻike ʻana o ka gene.
Nā ʻokoʻa nui ma waena o nā prokaryotes a me nā eukaryotes
I loko o nā prokaryotes (e.g., bacteria), ʻoi aku ka maʻalahi o ke kaʻina hana transcription. Aia ma ke ʻano laulā hoʻokahi RNA polymerase mua, me ke kōkua o kahi sigma factor, e ʻike ana i ka mea hoʻolaha. Eia kekahi, no ka mea, ʻaʻohe nucleus o ka bacteria , hiki ke hana like ʻia ka transcription a me ka unuhi ʻana ma nā wahi e pili ana.
I ka hoʻohālikelike ʻana, i loko o nā eukaryotes (e.g., kānaka), ʻoi aku ka paʻakikī o ka transcription. Loaʻa kekahi mau RNA polymerases: RNA polymerase I (transcribes kekahi mau rRNA), RNA polymerase II (transcribes mRNAs a me kekahi mau snRNAs/miRNAs), a me RNA polymerase III (transcribes tRNAs a me 5S rRNAs). Eia kekahi, ua hoʻopili ʻia ka DNA eukaryotic i loko o ka chromatin, no laila ʻo ke komo ʻana i nā genes e pono ai ka hoʻoponopono hou aku, me ka hoʻololi ʻana i ka histone, ka hoʻoponopono hou ʻana o chromatin, a me nā mea hoʻohālikelike transcription laulā a kikoʻī like ʻole.
Pae 1: Hoʻomaka ʻana o ka hoʻololi ʻana
ʻO ka hoʻomaka ʻana ke kahua mua i ka wā e hoʻākoakoa ʻia ai ka mīkini hoʻopaʻa leo ma kahi kūpono ma ka DNA. Hoʻomaka kēia kaʻina hana me ka ʻike ʻana i kahi mea hoʻolaha, kahi moʻo DNA kikoʻī ma mua o kahi gene e hoʻoholo ai i kahi hoʻomaka o ka hoʻopaʻa leo.
Hoʻomaka ʻana i loko o nā prokaryotes
I loko o nā bacteria, kōkua nā kumu sigma i ka RNA polymerase e ʻike i nā mea hoʻolaha koʻikoʻi e like me ka pahu Pribnow a me ka pahu 35. Ma hope o ka hoʻopaʻa ʻana o ka RNA polymerase i ka mea hoʻolaha, hana ʻia kahi "paʻakikī pani". A laila wehe hapa ʻia ka DNA a puni ke kiko hoʻomaka e hana i kahi "paʻakikī wehe," e ʻae ana i ka RNA polymerase e hoʻomaka i ka hōʻuluʻulu ʻana i nā nucleotides RNA mua.
Hoʻomaka ʻana i loko o nā eukaryotes
I loko o nā eukaryotes, pili ka hoʻomaka ʻana i nā protein he nui. I loko o nā genes i kākau ʻia e ka RNA polymerase II, loaʻa pinepine nā mea hoʻolaha (ʻoiai ʻaʻole mau) i nā mea e like me ka pahu TATA. ʻO ka protein TATA-binding (TBP), kahi ʻāpana o ka paʻakikī TFIID, ʻike i ka pahu TATA a hoʻolimalima i nā mea hoʻololi transcription maʻamau ʻē aʻe (TFIIA, TFIIB, TFIIE, TFIIF, a me TFIIH) a me RNA polymerase II. Ua kapa ʻia kēia paʻakikī ʻo ka paʻakikī pre-initiation.
He kuleana koʻikoʻi ko TFIIH no ka mea he helicase (DNA unwinding) a me ka hana kinase, ka mea e phosphorylates i ka CTD (C-terminal domain) o RNA polymerase II. Kōkua ka CTD phosphorylation i ka RNA polymerase II e "hoʻokuʻu" mai ka mea hoʻolaha a komo i ka pae elongation, me ka hāʻawi pū ʻana i kahi kahua no nā protein hana RNA.
Pae 2: Hoʻolōʻihi ʻana o ka transcription
Ma hope o ka hoʻomaka ʻana, neʻe ka RNA polymerase ma ke kumu hoʻohālike DNA a hoʻolōʻihi i ke kaulahao RNA. Hoʻohui ʻia nā nucleotides RNA (ATP, UTP, GTP, CTP) pākahi, i ka wā e loaʻa ai nā hui kumu. I ka wā elongation, hana ka RNA polymerase i kahi pehu transcription kahi e wehe ai ka DNA no kekahi manawa. Ma hope o ka polymerase, wehe ka DNA, ʻoiai e puka ana ka RNA i hana hou ʻia mai ka hui enzyme.
Loaʻa i ka Elongation kahi ʻano hana hoʻoponopono palena. Inā loaʻa kahi mispair, hiki i ka RNA polymerase ke hoʻomaha a hoʻoponopono i ka hewa ma ka ʻoki ʻana i ka hopena hewa o ka RNA, a laila hoʻomau i ka synthesis.
I loko o nā eukaryotes, hele pinepine ʻia ka elongation me ka hoʻoponopono hou ʻana, e like me ka hoʻomaha ʻana o ka RNA polymerase II kokoke i ka mea hoʻolaha. He mea nui kēia hoʻomaha no ka hoʻoponopono ʻana o nā gene i hoʻonohonoho ʻia a me ka mākaukau no ka transcription wikiwiki ke loaʻa i ke kelepona nā hōʻailona kikoʻī.
Pae 3: Hoʻopau ʻana i ka hoʻopaʻa inoa ʻana
ʻO ka hoʻopau ʻana ke kaʻina hana o ka hoʻōki ʻana i ka transcription a me ka hoʻokuʻu ʻana i ka RNA a me ka RNA polymerase mai ka DNA.
Hoʻopau ʻana i nā prokaryotes
ʻElua mau ʻano hana nui:
1. Hoʻopau kūloko (rho-kūʻokoʻa): Loaʻa i ka DNA kahi moʻo e hana ana i ka RNA waiwai GC e hana ana i kahi ʻano hairpin, a ukali ʻia e kahi moʻo waiwai U. Hoʻopau ka hairpin i ka RNA polymerase a hoʻonāwaliwali ka pilina RNA-DNA i hoʻokaʻawale ʻia ai ka paʻakikī.
2. Hoʻopau ʻana ma muli o Rho: Hoʻopili ka protein rho (helicase) i ka RNA a neʻe ma hope a hiki i ka hiki ʻana i ka RNA polymerase i hoʻomaha ʻia, a laila hoʻokuʻu i ka RNA mai ka paʻakikī transcription.
Hoʻopau ʻana i nā eukaryotes (RNA polymerase II)
I loko o nā genes he nui, hoʻouna ka RNA polymerase II i kahi hōʻailona polyadenylation (e.g., AAUAAA ma RNA) a laila ʻoki ʻia e kahi paʻakikī hana. Ma hope o ka ʻoki ʻana, hiki ke hoʻopau ʻia ma o kahi kumu hoʻohālike "torpedo" (hoʻohaʻahaʻa kahi enzyme exonuclease i ke koena o ka RNA a alualu i ka polymerase) a i ʻole kahi kumu hoʻohālike hoʻololi conformational paʻakikī. Loaʻa i ka hoʻopau ʻana ma RNA polymerases I a me III kahi ʻano hana ʻokoʻa, ʻoi aku ka kikoʻī o ke kaʻina.
Ka hana ʻana o ka RNA i loko o nā eukaryotes: mai ka pre-mRNA a i ka mRNA oʻo
ʻO kahi ʻokoʻa nui ma waena o nā prokaryotes a me nā eukaryotes, ʻo ia ka mea maʻamau e hana ʻia ka mRNA eukaryotic ma mua o ka unuhi ʻia ʻana. Hana ʻia kēia hana ma ke ʻano co-transcriptional (me ka transcription) a ua komo pū me:
1. Hoʻopili ʻia ʻana o ka pāpale 5': Hoʻohui ʻia kahi hui 7-methylguanosine i ka hopena 5'. Mālama ka pāpale i ka RNA mai ka hōʻino ʻia, kōkua i ka lawe ʻana aku i ka cytoplasm, a he mea nui ia no ka hoʻomaka ʻana o ka unuhi.
2. Hoʻopili ʻia: Ka wehe ʻana o nā introns a me ka hoʻopili ʻana o nā exons e ka spliceosome. Hiki i ka splicing ʻē aʻe ke hana i nā isoforms protein he nui mai kahi gene hoʻokahi, e hoʻonui ana i ka ʻokoʻa o ka proteome.
3. Polyadenylation (huelo poly-A): Hoʻohui ʻia kahi huelo poly-A i ka hopena 3'. Hoʻonui kēia huelo i ke kūpaʻa o ka mRNA, kōkua i ka hoʻokuʻu aku, a hoʻopilikia i ka pono o ka unuhi ʻana.
ʻAʻole unuhi pinepine ʻia ka RNA i hana ʻole ʻia (pre-mRNA). E mālama a hoʻohaʻahaʻa paha ka ʻōnaehana hoʻomalu maikaʻi o ke kelepona i ka RNA hemahema.
Hoʻoponopono transcriptional: no ke aha ʻaʻole hana mau nā genes āpau i nā manawa āpau?
ʻO ke kākau ʻana ke kiko kaohi mua no ka hōʻike ʻana o nā gene. Hoʻoponopono nā cell i nā genes e hana nei, pehea ka ikaika o kā lākou kākau ʻia ʻana, a me ka wā e hoʻōki ai i ke kākau ʻana. ʻAe kēia hoʻoponopono i nā cell e pane i nā loli o ke kaiapuni, nā hōʻailona hormonal, ke kaumaha, a i ʻole nā pono hoʻomohala.
I loko o nā prokaryotes, pili pinepine ka hoʻoponopono ʻana i nā operons, e like me ka lac operon, ka mea e hoʻāla i ka enzyme lactose-splitting ke loaʻa ka lactose. Hiki i nā mea hoʻopaʻa a me nā mea hoʻāla ke kāohi a hoʻonui paha i ka hoʻoulu ʻana o ka RNA polymerase.
I loko o nā eukaryotes, ʻoi aku ka paʻakikī o ka hoʻoponopono ʻana. Hiki ke loaʻa nā mea e like me nā mea hoʻonui a me nā mea hoʻopau leo ma kahi mamao loa mai ka mea hoʻolaha akā hoʻohuli i ka hana transcriptional ma o ka pelu ʻana o ka DNA a me nā pilina protein. Eia kekahi, ʻo nā kūlana chromatin (e.g., histone acetylation, ka mea e "wehe" ai ka DNA) e hoʻoholo nui ai inā hiki ke komo i kahi gene i ka mīkini transcriptional.
Pani
ʻO ke ʻano o ka transcription ma ke kikowaena o ke ʻano o ka hōʻike ʻana o ka ʻike genetic i loko o RNA, ma ke ʻano he waena no ka synthesis protein a ma ke ʻano he mole hana e hoʻokō ana i nā kuleana hoʻoponopono a me ke kūkulu ʻana . Hana ʻia kēia kaʻina hana ma o ʻekolu mau pae nui - ka hoʻomaka ʻana, ka elongation, a me ka hoʻopau ʻana - me nā ʻano paʻakikī like ʻole ma waena o nā prokaryotes a me nā eukaryotes. I loko o nā eukaryotes, ua hoʻohui pono ʻia ka transcription me ka hana ʻana o RNA e like me ka hoʻokumu ʻana o ka pāpale 5', ka splicing, a me ka polyadenylation. No ka mea, ua kau ʻia ke transcription i nā hoʻoponopono i hoʻoponopono nui ʻia, he mea nui ka hoʻomaopopo ʻana i kēia kaʻina hana ma nā ʻano like ʻole, mai ka genetics a me ka biotechnology a hiki i ka lāʻau lapaʻau molecular, me ka hoʻomaopopo ʻana i nā maʻi e pili ana i nā maʻi o ka hōʻike ʻana o ka gene.
