핵심 개념
이 생화학 기사에서, 우리는 다른 정의, 일반적으로 교리를 다루는 세포 과정, 몇 가지 특별한 경우를 포함하여 생물학의 중심 교리에 대해 배웁니다.
생물학의 중심 교리는 무엇입니까?
생물학의 중심 교리는 유기체가 DNA에서 RNA 및 RNA까지의 생물학적 정보의 흐름에 기초하여 기능한다는 것을 나타냅니다.
유기체는 복잡합니다. 살아있는 생물을 만들려면 생화학 적 구성 요소를 매우 구체적인 지침에 따라 합성하고 사용해야합니다. 이 지침은 DNA 형태로 제공됩니다. 그러나 DNA 자체는 유기체의 생물학적 기능을 실행할 수 없습니다. 대신, 단백질은 구조의 생화학 적 특성에 따라 이러한 모든 기능을 수행합니다. 중요하게도, DNA의 생물학적 정보는 이들 단백질 구조를 지정한다. RNA는 DNA의 유전자 정보를 단백질의 구조로 전달하는 메신저 역할을합니다. DNA에서 RNA까지의 이러한 정보 흐름은 분자 생물학에 대한 거의 모든 이해가 의존하는 중요한 근거를 제공합니다. 결과적으로 과학자들은 그것을 생물학의 중심 교리라고 부릅니다.
생물학의 중심 교리는 단방향입니까?
많은 맥락에서, 중심 교리는 전사를 통해 DNA에서 RNA까지의 생물학적 정보의 "단방향"흐름을 전사 및 RNA로 번역을 통해 단백질로 설명한다. 이 해석은 생물학적 정보의 가장 중요한 흐름을 다루지 만 DNA 복제와 같은 많은 정보 전송이 제외됩니다.
더 정확한 버전의 Central Dogma는 원래 의미에서 찾을 수 있습니다. DNA의 나선 구조의 공동 발견자 중 한 명인 프랜시스 크릭 (Francis Crick)은 1957 년에 중심 교리를 먼저 분명히 밝혔습니다. 그러나 정보는 단백질에서 단백질 또는 단백질, 핵산으로 흐르지 않습니다.
Crick의 버전은 전사, 번역 및 DNA 복제와 같은 생물학적 정보의 기존 전이를 통합합니다. 또한, 존재하는 것으로 입증되었지만 역전사 및 RNA 복제와 같은 "단방향"흐름에 반대하는 몇 가지 "특수 전송"이 포함됩니다.
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중앙 교리 1 단계 :DNA에서 RNA
기능적 생물학적 시스템으로 끝나려면 정보는 먼저 DNA에서 RNA로 이동해야합니다. 세포는 전사라는 과정을 통해이를 수행합니다. 전사에 대한 자세한 설명을 얻으려면이 기사를 확인하십시오.
단백질 구조를 결국 알리는 DNA에 기록 된 정보는 유전자 형태로 온다. 이들 유전자는 아데닌, 구아닌, 시토신 및 티민 (AGCT)의 4 가지 질소 염기 중 하나를 갖는 뉴클레오티드 서열이다. 놀랍도록 단순하지만, 이들 4 개의 뉴클레오티드의 서열은 단백질을 구성하는 데 필요한 모든 정보를 제공합니다.
DNA가 단백질의 합성을 지시하기 전에, 서열은 먼저 RNA로 전사되어야한다. Watson-Crick베이스 쌍 규칙 (A A와 함께 C와 G)을 사용하여 효소 RNA 폴리머 라제는 DNA 서열을 따라 RNA 가닥을 만듭니다. 생성 된 mRNA 가닥 또는 "메신저"RNA는 DNA 유전자에 대한 상보 적 서열을 갖는다. 따라서, RNA 전사를 통해, DNA의 생물학적 정보는 RNA로 전달되는 다음, 핵을 남겨 단백질을 합성 할 수있다.
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중앙 교리 2 단계 :RNA에서 단백질
생물학적 정보의 이용을 완료하기 위해, 전사 된 RNA 유전자는 단백질의 구조로 전환해야한다. 이것은 번역이라는 프로세스를 통해 발생합니다. 번역에 대한 자세한 설명을 얻으려면이 기사를 확인하십시오.
구체적으로, 핵에서 합성 된 mRNA 가닥은 단백질의 아미노산 서열을 알려줍니다. 이를 위해, 가닥은 리보솜과 상호 작용하고, 세포 소기관은 단백질 합성으로 임무를 맡았다. 중간체로서 TRNA 분자를 사용하여, 리보솜은 20 개의 일반적인 아미노산 중 하나를 코딩하는 "코돈"이라 불리는 3 개의 mRNA 염기의 그룹을 "읽습니다.
.따라서, DNA 서열에 기초하는 mRNA의 서열에 기초하여, 리보솜 스트링은 일련의 아미노산을 결합한다. 이 서열은 단백질의 가장 근본적인 또는 "1 차"구조를 제공한다.
일단 합성되면, 아미노산 서열은 골지 장치에서 기능성 단백질로 접 힙니다. 중요하게도, 아미노산의 순서는 특정 아미노산 그룹이 자연적으로 서로 상호 작용하기 때문에 단백질이 궁극적으로 접힌 방법을 결정한다. 그 후, 접힌 단백질은 유기체에서 필요한 기능을 가정한다.
중앙 교리의 특별한 경우
Central Dogma의 "단방향"버전을 구성하는 전사 및 번역 외에도 생물학적 정보의 다른 많은 전달이 발생합니다. 그러나, 이들 "특수한 경우"각각은 DNA에서 RNA에 대한 핵산 사이의 전이를 포함한다.
DNA에서 DNA :DNA 복제
앞에서 언급했듯이 "단방향"해석에 포함되지 않은 가장 일반적인 형태의 정보 전송은 DNA 복제입니다. 이 과정에서, 하나의 DNA 이중 나선의 정보는 2 개의 반 담합 DNA 나선으로 전달된다. DNA 복제에 대한 자세한 내용은이 기사를 확인하십시오.
전사와 마찬가지로, DNA 복제는 보완적인 염기 쌍에 의존합니다. 이 과정은 중합 효소, 리가 제, 프림 제, 자이라제 및 토포 이소 머라 제를 포함한 수많은 다른 단백질을 필요로한다. 본질적으로, DNA 이중 나선은 분리되고, 2 개의 새로운 DNA 가닥이 기본 평면을 통해 상위 가닥을 통해 합성된다. 이것은 궁극적으로 하나의 원본에서 두 개의 완전한 이중 나선을 초래합니다.
RNA에서 RNA :RNA 복제
DNA 복제보다 덜 일반적이며 잘 알려진 RNA 복제는 또한 이번에는 RNA와 동일한 유형의 새로운 가닥으로 정보를 전달하는 것과 관련이 있습니다.
DNA 복제 및 전사와 마찬가지로, RNA 복제는 또한 새로운 가닥을 합성하기 위해 보완적인베이스 쌍을 포함한다. 공정에는 RNA- 의존적 RNA 폴리머 라제 (RDRP)라는 효소가 필요합니다.
진핵 생물 유기체는 주로 RDP를 사용하여 RNA 간섭을위한 가이드 RNA 가닥을 합성합니다. 이 새로운 보완 RNA 가닥은 특정 서열의 mRNA에 결합하여 이중 가닥 RNA (dsRNA)를 형성한다. 이어서 단백질 dicer는 dsRNA에 결합하여 가닥을 짧고 번역 할 수없는 서열로 절단한다. RNA 간섭으로 진핵 생물은 단백질로의 번역을 억제함으로써 특정 유전자의 발현을 변화시킬 수있다.
RDRP에 의한 RNA 복제는 또한 레트로 바이러스로 감염된 세포에서 발생한다. RDRP 유전자는 종종 레트로 바이러스 RNA 플라스미드에서 발생합니다. 감염된 세포에서 RDRP의 생산은 DNA의 필요없이 RNA 플라스미드의 복제 및 증폭을 허용하기 때문에 바이러스를 제공한다.
.RNA에서 DNA :역전사
중심 교리의 "단방향"모델과 완전히 모순되는 RNA는 특정 상황에서 DNA에 대한 역전사를 보여 주었다.
다시 한번, RNA 및 DNA의 전사 및 복제와 마찬가지로, 역전사는 보완적인 염기 쌍을 포함한다. 이 과정은 효소 역전사 효소 (RT)가 필요합니다. RDP와 마찬가지로, RT 유전자는 종종 레트로 바이러스의 플라스미드에서 발생한다. 그러나, 레트로 바이러스는 DNA를 우회하는 대신 RT를 사용하여 게놈을 숙주의 DNA로 인코딩한다.
역전사는 또한 감염되지 않은 생식선 진핵 세포에서 텔로미어 합성 형태로 발생합니다. 텔로미어라고 불리는 염색체의 끝에서, 효소 텔로 머라 제는 DNA의 하나의 가닥을 길게한다. 텔로 머라 제는 텔로미어에 부착 된 반복되는 상보 적 DNA 가닥을 합성하기위한 주형으로 짧은 RNA 가닥을 사용하여이를 수행한다. 이 연장은 DNA 복제 동안 DNA 염색체의 단축을 방지합니다.
