Um zu verstehen, wie unser Organismus funktioniert, muss man an die Basis von allem gehen, wie unsere DNA funktioniert. Es gibt drei grundlegende DNA-Prozesse, ohne die wir nicht existieren würden: Replikation, Transkription und Translation.
Diese Prozesse gehören zum Zentraldogma der Molekularbiologie, einem grundlegenden Konzept, das die Abfolge der Ereignisse festlegt, die in den Zellen stattfinden, um Proteine (unsere funktionellen Elemente) herzustellen.
Das zentrale Dogma der Molekularbiologie
Das Dogma wurde ursprünglich von Francis Crick im Jahr 1958 vorgeschlagen und beruht auf drei Hauptprinzipien: DNA-Replikation, Transkription und Translation.
DNA-Replikation
Die DNA-Replikation ist der Prozess, bei dem die in einem DNA-Molekül enthaltene genetische Information auf ein anderes DNA-Molekül kopiert wird. Dieser Prozess ist wesentlich für die Zellteilung (Gewinnung von zwei Tochterzellen aus einer Mutterzelle - Mitose). Er ist auch für die Übertragung der genetischen Information von einer Zelle auf ihre Nachkommen wichtig.
Bei der DNA-Replikation wird die DNA-Doppelhelix aufgetrennt und jeder Strang dient als Vorlage für die Synthese eines neuen komplementären Strangs. Die Synthese des neuen Strangs wird durch das Enzym DNA-Polymerase durchgeführt. Das Enzym benötigt einen DNA-Vorlagestrang und ein Primer aus RNA. Das Ergebnis sind zwei DNA-Moleküle, die mit dem ursprünglichen Molekül identisch sind.
DNA-Transkription
Der Prozess, durch den DNA in RNA umgeschrieben wird. Die in der DNA gespeicherte genetische Information wird durch die Aktivität eines Enzyms namens RNA-Polymerase in Boten-RNA (mRNA) umgeschrieben. Um den molekularen Prozess zu vereinfachen, könnte man sagen, dass die Transkription ein Zwischenschritt ist, der notwendig ist, damit die in der DNA enthaltene Information in funktionellen Elementen des Organismus, den Proteinen, ausgedrückt werden kann.
DNA-Übersetzung
Der Prozess, bei dem RNA in Proteine übersetzt wird. Die mRNA wird aus dem Zellkern in das Zytoplasma transportiert, wo sie sich an Ribosomen bindet. Die Ribosomen sind für die Proteinsynthese verantwortlich und verwenden die Informationen der mRNA, um die richtige Abfolge von Aminosäuren herzustellen, aus denen das Protein besteht.
Schluss mit dem Dogma der Molekularbiologie
Das Dogma der Molekularbiologie ist ein grundlegendes Konzept der Molekularbiologie, das den Fluss der genetischen Information in einer Zelle beschreibt. Das Dogma besagt, dass die genetische Information von der DNA über die RNA-Synthese und dann über die Proteinsynthese fließt.
Genauer gesagt besagt das Dogma, dass DNA in RNA umgeschrieben wird, die wiederum in Proteine übersetzt wird. Dieser Prozess wird als Genexpression bezeichnet und ist entscheidend für das Funktionieren und Überleben von Zellen.
Die DNA ist das genetische Material, das die für die Proteinsynthese erforderlichen Informationen enthält, während die RNA als Vermittler fungiert und die genetischen Informationen von der DNA zu den Ribosomen transportiert, wo die Proteinsynthese stattfindet.
Ausnahmen vom zentralen Dogma der Molekularbiologie
Obwohl dieses Dogma seit seiner Formulierung in den 1950er Jahren weithin akzeptiert wurde, haben neuere Entdeckungen Zweifel an seiner Starrheit aufkommen lassen. So hat sich beispielsweise gezeigt, dass einige Viren Proteine aus RNA synthetisieren können, ohne die DNA zu durchlaufen, und dass bestimmte Arten von RNA Funktionen haben können, die über die Funktion als Zwischenprodukt bei der Proteinsynthese hinausgehen (z. B. RNA-Interferenz).
Eine weitere Ausnahme ist die Retrotranskription, der Prozess, bei dem RNA als Vorlage für die Synthese von DNA verwendet wird. Dieser Prozess wird von dem Enzym reverse Transkriptase durchgeführt und ist in Retroviren wie HIV vorhanden.
Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass diese Ausnahmen im Vergleich zu Prozessen, die den Regeln des zentralen Dogmas der Molekularbiologie folgen, relativ selten sind. Diese Ausnahmen sind jedoch wichtig für das Verständnis der Komplexität der Zellbiologie und für die Entwicklung eines umfassenderen Verständnisses des genetischen Informationsflusses in den Zellen.
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