- Was studiert die Molekularbiologie?
- Wie funktioniert das zentrale Dogma der Molekularbiologie?
- Übertragung genetischer Informationen
- Replikation von DNA
- DNA-Transkription
- RNA-Translation
- Die Überwindung des Dogmas
- Verweise
Das zentrale Dogma der Molekularbiologie besagt, dass genetisches Material in RNA transkribiert und dann in Protein übersetzt wird.
Das heißt, in dieser Disziplin wird angenommen, dass der Informationsfluss in Organismen nur in eine Richtung geht: Gene werden in RNA transkribiert.
Dieser Ansatz wurde 1971 veröffentlicht, einige Jahre nachdem die Transmitterfunktion des Desoxyribonukleinsäure (DNA) -Moleküls entdeckt worden war.
Francis Crick war der Wissenschaftler, der diese Idee aufdeckte, indem er den Transfer genetischer Informationen anhand der damals verfügbaren Informationen beschrieb.
Parallel dazu schlug Howard Temin die Möglichkeit vor, dass eine RNA als außergewöhnlicher, aber möglicher Fall für die DNA-Synthese dienen könnte.
Dieser Vorschlag setzte sich in der wissenschaftlichen Gemeinschaft angesichts der Popularität des Dogmas und der Tatsache, dass es sich um einen Prozess handelte, der nur in Zellen möglich war, die mit bestimmten RNA-Viren infiziert waren, nicht durch.
Was studiert die Molekularbiologie?
Die Molekularbiologie ist laut Humangenomprojekt "die Untersuchung der Struktur, Funktion und Zusammensetzung biologisch wichtiger Moleküle".
Insbesondere untersucht die Molekularbiologie die molekularen Grundlagen der Prozesse der Replikation, Transkription und Translation von genetischem Material.
Molekularbiologen versuchen zu verstehen, wie Zellsysteme in Bezug auf DNA-, RNA- und Proteinsynthese interagieren.
Obwohl ein Molekularbiologe Techniken verwendet, die nur auf seinem Gebiet verfügbar sind, kombiniert er sie mit anderen, die für Genetik und Biochemie typischer sind.
Ein Großteil seiner Methode ist quantitativ, weshalb ein großes Interesse an der Schnittstelle zwischen dieser Disziplin und der Informatik besteht: Bioinformatik und / oder Computerbiologie.
Die Molekulargenetik ist zu einem sehr wichtigen Teilgebiet der Molekularbiologie geworden.
Wie funktioniert das zentrale Dogma der Molekularbiologie?
Für diejenigen, die diese Idee verteidigten, war der Prozess wie folgt:
Übertragung genetischer Informationen
Die Werke von Gregor Mendel aus dem Jahr 1865. Sie bedeuteten einen Vorläufer der genetischen Vererbung, die das DNA-Molekül ermöglicht, das zwischen 1868 und 1869 von Friedrich Miescher entdeckt wurde.
Kenntnis der Primärstruktur der DNA, Kenntnis des Synthesevorgangs derselben und der Art und Weise, wie genetische Informationen codiert werden.
Replikation von DNA
Die Entdeckung der Sekundärstruktur der DNA ermöglichte es uns, die Doppelhelixstruktur zu modellieren, die heute so bekannt ist, aber zu dieser Zeit eine Offenbarung war.
Diese Entdeckung führte zur Erforschung der DNA-Replikation, einem lebenswichtigen Prozess für das Überleben der Zellen, der aus der Teilung durch Mitose besteht und eine vorherige Replikation erfordert, um genetisches Material zu erhalten.
1958 bestätigten Matthew Meselson und Frank Stahl, dass diese Replikation halbkonservativ sei, da eine der Ketten konserviert ist und als Vorlage für die Synthese ihres Komplements dient.
In diesem Prozess greifen Proteine wie die DNA-Polymerase ein, die der neuen Kette Nukleotide hinzufügen, wobei das Original als Matrize verwendet wird.
DNA-Transkription
Die Entdeckung und Beschreibung dieses Prozesses beantwortete die Frage, wie DNA und Proteine zusammenhängen, wenn sie sich an verschiedenen Stellen in Zellen befinden.
Das Zwischenmolekül, das diese Beziehung ermöglichte, stellte sich als reife Ribonukleinsäure (RNA) heraus.
Insbesondere ist RNA-Polymerase das Molekül, das eine Matrize aus einem der DNA-Stränge entnimmt, aus der es ein neues RNA-Molekül bildet. Dies geschieht nach der Komplementarität der Basen.
Mit anderen Worten, es ist ein Prozess, bei dem die Informationen aus einem DNA-Abschnitt in einem Stück Messenger-RNA (mRNA) reproduziert werden.
Das Transkriptionsprodukt ist ein reifer Strang der Messenger-RNA (mRNA).
RNA-Translation
In der letzten Phase dient die reife Messenger-RNA (mRNA) als Vorlage für die Proteinsynthese. Hier intervenieren die Ribosomen zusammen mit Molekülen der Transmissions-RNA tRNA.
Jedes Ribosom interpretiert ein Trio von mRNA-Nukleotiden, das als Codon bezeichnet wird, und wird durch das Anticodon ergänzt, das jede tRNA besitzt.
Diese tRNA trägt die Aminosäure mit sich, die in die Polypeptidkette passt, so dass sie sich in die richtige Konformation faltet.
In prokaryotischen Zellen können Transkription und Translation zusammen auftreten, während in eukaryotischen Zellen die Transkription im Zellkern und die Translation im Zytoplasma erfolgt.
Die Überwindung des Dogmas
In den 1960er Jahren wurde festgestellt, dass einige Viren es der Zelle ermöglichten, RNA in DNA umzukehren.
Dies war der Fall beim Reverse Transcriptase (RT) -Protein, das für die Verwendung der Template-HIV-RNA zur Synthese eines Doppelstrangs proviraler DNA zur Integration in zelluläre DNA verantwortlich ist.
Dieses Protein wird derzeit in Laboratorien verwendet und brachte Howard Temin, David Baltimore und Renato Dulbecco 1975 den Nobelpreis für Medizin ein.
Andererseits gibt es andere Viren aus RNA, die in der Lage sind, eine RNA-Kette aus der bereits vorhandenen zu synthetisieren.
Eine weitere mögliche Ursache für diese Veränderung sind Defekte in den regulatorischen Sequenzen von Genen, die die Expression des Proteins und den Transkriptionsprozess eines oder mehrerer Gene beeinflussen.
Diese Entdeckungen waren die Grundlage vieler Forschungen auf dem Gebiet der Molekularbiologie, beispielsweise im Zusammenhang mit Krebserkrankungen, neurodegenerativen Erkrankungen oder der synthetischen Biologie.
Kurz gesagt, das zentrale Dogma der Molekularbiologie war der Versuch zu erklären, wie der Fluss genetischer Informationen in einem Organismus funktioniert.
Dieser Versuch wurde nach mehreren Jahren wissenschaftlicher Forschung überwunden, die es uns ermöglichten, eine Erklärung anzubieten, die der Realität näher kommt.
Verweise
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