THE  WONDER  OF  GENES,  DNA,  Part 3


FROM  THE  4  DVD  SET  I  HAVE -  24  HALF  HOUR  LECTURES  BY  A  Ph.D. FELLOW,  PRODUCED  AND  SOLD  BY  THE  TEACHING  COMPANY.


Quote


IN  THE  LAST  TWO  LECTURES  I’VE  DESCRIBED  HOW  GENES  COMPOSED  OF  DNA,  ARE  EXPRESSED  OUTWARDLY  AS  THE  PHENA-TYPE,  WHICH   I  DEFINED  AS  PROTEINS.


PROTEIN  HAS  AMINO-ACIDS  THAT  ALLOW  PROTEIN  TO  FOLD  AND  HAVE  A  FUNCTION.


IN  THIS  LECTURE  I’D  LIKE  TO  DESCRIBE  HOW  THIS  HAPPENS  -  HOW  THE  INFORMATION  GETS  TRANSFERRED  FROM  DNA  TO  PROTEIN.


A  POISON  CALLED  “RICIN”  IS  EXTRACTED  FROM  THE  CASTOR  BEAN  PLANT.


AS  A  KID  MY  MOTHER  WOULD  GIVE  ME  CASTOR-OIL  -  IT  WAS  THE  VILEST  THING  I’D  EVER  TASTED.


RICIN  WAS  USED  BY  THE  IRAQIS  IN  THEIR  WAR  WITH  IRAN.


IN  2002  SOME  RICIN  WAS  FOUND  IN  CAVES  IN  AFGHANISTAN  BY  ALCADA.


IN  2004  TRACES  WERE  FOUND  IN  D.C.  BUILDING - THE  PLACE  WAS  CLOSED  DOWN.


ONE  TENTH  OF  A  THOUSAND  OF  AN  OUNCE  CAN  KILL  A  PERSON.


HOW?  IT  WORKS  BY  INHIBITING  GENE  EXPRESSION.


THE  CASTOR-BEAN  PLANT  MAKES  RICIN  AS  A  STORAGE  IN  ITS  SEEDS.


IT  INHIBITS  THE  PROTEIN  TO  NOT  BE  EXPRESSED.


RICIN  EFFECTS  THE  RIBOSOME - THE  PLACE  WHERE  PROTEIN  WILL  BE  MADE,  WHICH  IS  OUTSIDE  THE  CENTER  WHERE  THE  DNA  IS.


NO  PROTEIN,  NO  EXPRESSION - THE  CELL  DIES -  PEOPLE  DIE.


TRANSLATING  INFORMATION  IN  THE  GENE [DNA]  AS  ITS  EXPRESSION [PROTEIN]


1. PROBLEM  OF  TRANSLATION


2. INFORMATION  SIGNALS  FOR  PROTEIN


3. THE  GENETIC  CODE


WE  HAVE  SEEN  HOW  GENES  ARE  EXPRESSED  IN  PROTEIN  -  THIS  BRINGS  A  BIG  CHEMICAL  PROBLEM,  BECAUSE  GENES [DNA]  ARE  REALLY  DIFFERENT   THAN  PROTEINS.  THE  BUILDING  BLOCKS  OF  DNA  ARE  CHEMICALS  TOTALLY  DIFFERENT  THAN  THEIR  EXPRESSION  AS  PROTEINS.


IT’S  LIKE  SAYING  ENGLISH  IS  DIFFERENT  THAN  HEBREW  -  THE  LETTERS  LOOK  DIFFERENT,  AND  EVEN  READING  IS  LEFT  TO  RIGHT  IN  ENGLISH,  AND  RIGHT  TO  LEFT  IN  HEBREW.


PROTEINS  ARE  COMPOSED  OF  AMINO-ACIDS  AND  ARE  PRETTY  REGULAR  IN  THEIR  LINEAR  STRUCTURE.


DNA  IS  A  DOUBLE  HELIX  -  COMPOSED  OF  NUCLEAR-TIES;  NITROGEN,  SUGAR,  PHOSPHATE,  AS  A  BACK-BONE,  WITH  THESE  FOUR   CHEMICALS—— ADENINE [A],  THYMINE [T],  GUANINE [G],  CYTOSINE [C].


THERE  ARE  20  AMINO  ACIDS  IN  PROTEIN  NOT  JUST  4.


THE  MOLECULE  STRUCTURES  ARE  DIFFERENT  -  NOT  AT  ALL  LOOKING  ALIKE.


PROTEINS  FOLD  IN  A  ZIG-ZAG  STRUCTURE,  WHEN  IN  WATER - BEADS  ON  A  CHAIN —  /\/\/\/\/\/\/\


DIFFERENT  PLACES


DNA  AND  PROTEINS  ARE  LOCATED  IN  DIFFERENT  PLACES  IN  THE  CELL.


DNA  IS  IN  THE  NUCLEUS  OF  THE  CELL.


PROTEINS  ALL  OVER  THE  CELL,  AND  ALSO  IN  THE  NUCLEUS,  EVERYWHERE,  AS  VITAL  FUNCTIONS  AS  STRUCTURAL  ELEMENTS  AND  ENZYMES,  PHENOTYPIC  EXPRESSIONS  OF  GENES.


DNA  IS  LINEAR  SEQUENCE


PROTEINS  ARE  3-DIMENSION  SEQUENCE


PROTEIN  IS  MADE  IN  A  DIFFERENT  LOCATION  FROM  DNA.


PROTEIN  IS  MADE  AT  THE  RIBOSOME - A  SMALL  PART  OUTSIDE  OF  THE  NUCLEUS.


WE  KNOW  THIS  BECAUSE  WE  CAN  TAKE  A  CELL  AND  FEED  IT  AMINO-ACIDS  THAT  ARE  LABELED  IN  SOME  WAY,  SAY  A  MINO-ACID  WITH  RED  DYE.  IF  YOU  CATCH  A  PROTEIN  JUST  BEING  MADE,  YOU’LL  CATCH  IT  AT  THE  RIBOSOME,  FAR  AWAY  FROM  DNA.


SO  WE  HAVE  A  GEOGRAPHICAL  AND  CHEMICAL  PROBLEM!


INFORMATION  SIGNALS  ARE  VERY  IMPORTANT  IN  PROTEIN  SYNTHESIS.


SO  DNA  HAS  TO  SEND  SOME  INFORMATION  AND  SIGNALS  FOR  PROTEIN  SYNTHESIS;  DNA  MUST  SEND  THESE  OUT  TO  THE  RIBOSOME.


TWO  WAYS  TO  LOOK  AT  IT——


1.  GENE/DNA  GOES  OUT  OF  THE  NUCLEUS  AND  SAYS, “I  HAVE  INFORMATION  TO  MAKE  THIS  PROTEIN;  DO  IT  NOW.”


2.  THE   DNA  SAYS,  “WELL  I’VE  GOT  A  THOUSAND  GENES  PER  CHROMOSOME  AND  23  CHROMOSOMES.  AND  IT  WOULD  NOT  MAKE  SENSE  FOR  A  1,000  GENES  TO  BE  MADE  AT  ONCE,  TO  BE  TRANSLATED  INTO  PROTEIN.  SO  IF  WE’RE  ONLY  GOING  TO  EXPRESS  OR  TRANSLATE  A  COUPLE  OF  THESE  GENES,  WHY  NOT  JUST  SEND  A  COPY  OF  THE  DNA,  AND  THE  ORIGINAL  DNA  CAN  STAY  IN  THE  NUCLEUS.”


THINK  OF  IT  THIS  WAY——


A  HOUSE  BUILDING  FIRM,  IT  HAS  ALL  THE  BLUE-PRINTS  OF  ALL  THE  HOUSES  IT  IS  WORKING  ON  TO  BUILD,  AT  ITS  HEAD-OFFICE  BUILDING.  THE  FIRM  WILL  SEND  A  COPY  OF  THE  BLUE-PRINT  OUT  TO  ALL  THE  HOUSES  IT  IS  BUILDING;  THE  ORIGINAL  BLUE-PRINT  WILL  STAY  AT  THE  FIRM’S  HEAD-OFFICE.


THINK  OF  DNA  EXPRESSION  IN  THE  SAME  WAY.


A  COPY  OF  THE  DNA  IS  SENT  OUT  TO  THE  RIBOSOME.


NOW  THE  EXACT  CHEMICAL  NATURE  OF  THIS  COPY  IS  NOT  QUITE  THE  SAME  AS  THE  ORIGINAL  DNA.  A  DIFFERENT  MOLECULE— CALLED— RNA.     


RNA—— RIBONUCLEIC  ACID


DNA——- DEOXYRIBONUCLEIC  ACID


THE  SUGAR  IS  DIFFERENT  ALSO


RNA  SUGAR—— RIBOS


DNA  SUGAR—— DEOXIRIBOS


RNA  IS  A  SINGLE  STRAND  NOT  A  DOUBLE  STRAND  AS  IS  DNA.


VERY  IMPORTANT


SINGLE  STRAND  EXPOSES  THE  BEADS  HANGING  DOWN  FROM  ITS  BACK-BONE.


DNA - DOUBLE  HELIX  BEADS  ARE  NOT  EXPOSED  -  BACKBONE  IS  ON  EITHER  SIDE,  BEADS  LOOSELY  FITTING  TOGETHER——


A  WITH  T


G  WITH  C


RNA  IS  ACTING  AS  A  MESSENGER  FROM  DNA,  SO  WE  CALL  IT  messengerRNA  OR  mRNA.


THE  LANGUAGE  IS  STILL  IN  NUCLEAR  TIES - IN BASES.


THE  ENZIME  THAT  CATALYSES  THE  PRODUCTION  OF  RNA  FROM  DNA  HAS  A  NAME—— RNA  POLYMERASE  LIKE  DNA  POLYMERASE.  AND  IT  MAKES  A  BASE  PAIRED  COPY  FROM  DNA.


WHAT  DO  I  MEAN  BY  THAT?


CONSIDER  THE  BASE  PAIRS  IN  DNA——  A  +  T    G  +  C


THEY  FIT  INTO  EACH  OTHER——


AAAAAA

TTTTTT


LET’S  SAY  THE  INFORMATION  CONTENT  IS  IN  THAT  FIRST  STRAND——  AAAAAA


RNA               DNA


A                    T  A

A                    T  A

A                    T  A

A                    T  A

A                    T  A

A                    T  A


THAT  MOLECULE  COPY  [RNA] GOES  OUT  TO  THE  RIBOSOME.


DNA  IS  DOUBLE  STRANDED


WHY?


DOUBLE  STRANDED  ALLOWS  FOR  ITS  DUPLICATION.


THE  NEW  STRANDS  HAVE  A  COMPLIMENT  FROM  THE  OLD  STRAND.


IF  ONE  STRAND  ONLY  YOU  COULD  NOT  UN-ZIP  AND  YOU  COULD  NOT  GET  A  COMPLIMENT  STRAND  IF  ONLY  AAAAAA


REPLICATING  AAAAAA


GIVES  YOU  AAAAAA


YOU  HAVE  NO  TTTTTT


IT  IS  NICE  THAT  DNA  IS  DOUBLE  STRANDED!


SO  WE  HAVE  OUR  AAAAAA  GOING  OUT  OF  THE  NUCLEUS  TO  THE  RIBOSOME.  


HOW  DOES  IT  GET  THERE?


WELL  THERE’S  LOTS  OF  MECHANICS  GOING  ON  HERE  IN  THE  NUCLEUS.


LITTLE  HOLES  AND  ……


PEOPLE  HAVE  STUDIED  IT;  ALL  COMPLEX  MECHANICS;  IT’S  NOT  FOR  THIS  STUDY.


BUT  THERE  IS  AN  IMPORTANT  FACT  HERE  WE  HAVE  TO  ADDRESS.


EACH  CHROMOSOME  PIECE  OF  THE  DNA,  OF  THE  23  CHROMOSOME  PAIRS  IN  A  HUMAN  GENENO  HAS  OVER  100  MILLION  BASE  PAIRS!


WE  ONLY  EXPRESS  SMALL  PARTS  OF  A  GENE  AT  GIVEN  TIMES  -  WE  DO  NOT  EXPRESS  ALL  AT  ALL  TIMES.


EXAMPLE:


YOU  DO  NOT  MAKE  HEMOGLOBIN  IN  YOUR  HAIR;  YOU  DO  NOT  MAKE  HAIR  IN  YOUR  BONE  MARROW.


WE  DO  HAVE  THE  GENES  FOR  MAKING  THEM.


SO  A  LONG  CHROMOSOME  MIGHT  HAVE  BOTH  OF  THEM.


WHAT  IS  GOING  TO  MAKE  OR  EXPRESS  ONE  BUGT  NOT  THE  OTHER?


THERE  HAS  TO  BE  AN  INFORMATION  SIGNAL  AND  THAT  SIGNAL  HAS  TO  BE  IN  THE  DNA  ITSELF.


End Quote


………………………………………


MORE  NEXT  TIME


ARE  YOU  FOLLOWING  IT  ALL;  PRETTY  COMPLICATED  STUFF  IN  US  AND  HOW  WE  ARE  MADE.


WHY  HAVE  DIFFERENT  DEPARTMENTS  IN  THE  GENE  CELL?  IT  MEANS  EVOLUTION  HAD  TO  SAY  TO  ITSELF,  “WELL  AS  I’M  PUTTING  THINGS  TOGETHER  TO  EXPRESS  ALL  THIS  INFORMATION,  I’LL  PUT  IT  IN  DIFFERENT  SECTIONS,  AND  WITH  THAT  I’VE  GOT  TO  INVENT  A  CARRIER  TO  GO  FROM  A  TO  B,  SOMETHING  MECHANICAL.


THEN  EVOLUTION  WENT  FROM  4  CHEMICALS  IN  DNA  LANGUAGE  TO  PUTTING  IN  20  AMINO-ACIDS  TO  MOVE  ON  TO  EXPRESSING  THE  INFORMATION  IN  DNA.  


THEN  IT  HAD  TO  FIGURE  WHAT  PARTS  TO  EXPRESS,  SO  HAIR  DOES  NOT  GROW  OUT  OF  YOUR  EYE-BALL,  OR  BONE-MARROW.


ARE  YOU  SEEING  THE  MARVEL,  THE  WONDER,  OF  MAKING  A  LIVING  PERSON,  AND  ALSO  A  LIVING  HORSE,  AS  OPPOSED  TO  A  COW,  OR  A  DUCK,  OR  AN  EAGLE,  OR  A  DOLPHIN?


ALL  LIFE  FORMS  HAVE  A  BASIC  FOUNDATION—— GENES  AND  DNA  THAT  HAS  TO  BE  EXPRESSED,  AND  EXPRESSED  RIGHTLY  SO  A  HORSE  IS  A  HORSE,  A  COW  IS  A  COW,  AND  NOT  A  MESS-UP  THAT  ENDS  UP  AS  SOME  FREAKISH  MIX  OF  THE  TWO.


WHY  20  AMENO-ACIDS  INVOLVED?  WHY  DO  HUMANS  ONLY  PRODUCE  12  OF  THEM,  AND  WE  HAVE  TO  GET  THE  REST  FROM  OUT  DIET?


DID  EVOLUTION  SAY  TO  ITSELF,  “I  WILL  KEEP  THE  BLUEPRINT  OF  THE  DNA  WE  WILL  EXPRESS,  WHERE  IT  IS  AND  MAKE  A  COPY  TO  SEND  OUT  TO  THE  EXPRESSION  DEPARTMENT.”  I  MEAN  HOW  DOES  SOMETHING  LIKE  THAT  HAPPEN  WHEN  WE  KNOW  EVOLUTION  DOES  NOT  HAVE  A  MIND  TO  THINK  WITH  AND  REASON  AND  PLAN?


HOW  DID  AND  DOES  EVOLUTION  KNOW  HOW  TO  EXPRESS  JUST  PARTS  OF  DNA,  PART  OF  THE  GENE,  THE  PARTS  THAT  WILL  MAKE  A  HUMAN,  OR  A  HORSE,  OR  COW,  OR  AN  EAGLE,  OR  A  DOLPHIN  AND  SO  FORTH,  IN  THE  RIGHT  PLACE  AT  THE  RIGHT  TIME,  SO  HAIR  DOES  NOT  GROW  OUT  OF  YOUR  EYEBALL,  A  FINGER  DOES  NOT  GROW  OUT  OF  YOUR  NOSE  ETC.


ONLY  A  CREATOR  GOD  COULD  DO  ALL  THIS,  AND  THEN  ALSO  SAY  “AFTER  ITS  KIND”  SHALL  IT  EXIST;  YOU  CAN  NOT  CROSS  A  HORSE  WITH  A  COW,  AND  ETC.  AND  ETC.


THE  WONDERS  OF  NATURE  ARE  INDEED   MIND-BLOWING!

THE  WONDERS  OF  NATURE  PROVE  THEIR  IS  A  GOD  WHO  CAN  CREATE  ALL  THERE  IS  IN  THE  UNIVERSE.


TRULY  AS  THE  HOLY  BIBLE  SAYS,  ONLY  THE  FOOL  HAS  SAID  IN  HIS  HEART  THERE  IS  NO  GOD.


Keith Hunt