Co to jest DNA i jak działa?
DNA jest prawdopodobnie najbardziej znaną biologiczną cząsteczką; jest obecny we wszystkich formach życia na ziemi. Ale co to jest DNA lub kwas dezoksyrybonukleinowy? Tutaj omawiamy najważniejsze.
Praktycznie każda komórka twojego ciała zawiera DNA lub kod genetyczny, który cię tworzy ty. DNA zawiera instrukcje dotyczące rozwoju, wzrostu, rozmnażania i funkcjonowania wszelkiego życia.
Różnice w kodzie genetycznym są powodem, dla którego jedna osoba ma niebieskie oczy, a nie brązowe, dlaczego niektórzy ludzie są podatni na niektóre choroby, dlaczego ptaki mają tylko dwa skrzydła i dlaczego żyrafy mają długie szyje.
O dziwo, gdyby całe DNA w ludzkim ciele zostało rozwikłane, sięgałoby ono do słońca iz powrotem ponad 300 razy.
W tym artykule omówimy podstawy DNA, z czego jest zrobione i jak działa.
Co to jest DNA?
Krótko mówiąc, DNA to długa cząsteczka zawierająca unikalny kod genetyczny każdej osoby. Zawiera instrukcje dotyczące budowy białek niezbędnych do funkcjonowania naszego organizmu.
Instrukcje DNA są przekazywane od rodzica do dziecka, przy czym mniej więcej połowa DNA dziecka pochodzi od ojca, a połowa od matki.
Struktura
DNA to dwuniciowa cząsteczka, która wydaje się skręcona, nadając jej unikalny kształt nazywany podwójną helisą.
Każda z dwóch nici to długa sekwencja nukleotydów lub pojedynczych jednostek składających się z:
- cząsteczka fosforanu
- cząsteczka cukru zwana dezoksyrybozą, zawierająca pięć atomów węgla
- region zawierający azot
Istnieją cztery typy regionów zawierających azot zwanych zasadami:
- adenina (A)
- cytozyna (C)
- guanina (G)
- tymina (T)
Kolejność tych czterech podstaw tworzy kod genetyczny, który jest naszymi instrukcjami dotyczącymi życia.
Podstawy dwóch nici DNA są sklejone ze sobą, tworząc kształt przypominający drabinę. W drabinie A zawsze trzyma się T, a G zawsze trzyma się C, tworząc „szczeble”. Długość drabiny jest utworzona przez grupy cukrowe i fosforanowe.
Pakowanie DNA: chromatyna i chromosomy
Zdjęcie: National Human Genome Research Institute
Większość DNA żyje w jądrach komórek, a część znajduje się w mitochondriach, które są elektrowniami komórkowymi.
Ponieważ mamy tak dużo DNA (2 metry w każdej komórce), a nasze jądra są tak małe, DNA musi być niezwykle starannie upakowane.
Nici DNA są zapętlone, zwinięte i owinięte wokół białek zwanych histonami. W tym zwiniętym stanie nazywa się chromatyną.
Chromatyna podlega dalszej kondensacji w procesie zwanym superskręceniem, a następnie jest pakowana w struktury zwane chromosomami. Te chromosomy tworzą znajomy kształt „X”, jak widać na powyższym obrazku.
Każdy chromosom zawiera jedną cząsteczkę DNA. Ludzie mają łącznie 23 pary chromosomów lub 46 chromosomów. Co ciekawe, muszki owocówki mają 8 chromosomów, a gołębie 80.
Chromosom 1 jest największy i zawiera około 8 000 genów. Najmniejszy to chromosom 21 z około 3000 genów.
Co to jest gen?
Każda długość DNA, która koduje określone białko, nazywana jest genem. Na przykład jeden gen koduje białko insulinę, hormon, który pomaga kontrolować poziom cukru we krwi. Ludzie mają około 20 000–30 000 genów, chociaż szacunki są różne.
Nasze geny stanowią tylko około 3 procent naszego DNA, pozostałe 97 procent jest gorzej poznane. Uważa się, że wybitne DNA bierze udział w regulacji transkrypcji i translacji.
Jak DNA tworzy białka?
Aby geny utworzyły białko, istnieją dwa główne kroki:
Transkrypcja: kod DNA jest kopiowany w celu utworzenia informacyjnego RNA (mRNA). RNA jest kopią DNA, ale zwykle jest jednoniciowe. Inną różnicą jest to, że RNA nie zawiera zasady tyminy (T), którą zastępuje uracyl (U).
Tłumaczenie: mRNA ulega translacji na aminokwasy poprzez transfer RNA (tRNA).
mRNA odczytuje się w trzyliterowych sekcjach zwanych kodonami. Każdy kodon koduje określony aminokwas lub element budulcowy białka. Na przykład kodon GUG koduje aminokwas walinę.
Istnieje 20 możliwych aminokwasów.
Co to jest telomer?
Telomery to regiony powtarzających się nukleotydów na końcach chromosomów.
Chronią końce chromosomu przed uszkodzeniem lub połączeniem z innymi chromosomami.
Porównano je do plastikowych końcówek sznurowadeł, które zapobiegają ich strzępieniu się.
Z wiekiem ten obszar ochronny stopniowo się zmniejsza. Za każdym razem, gdy komórka dzieli się i DNA jest replikowane, telomer staje się krótszy.
W skrócie
Chromosomy to ciasno zwinięte nici DNA. Geny to sekcje DNA, które kodują poszczególne białka.
Innymi słowy, DNA jest głównym planem życia na Ziemi i źródłem wspaniałej różnorodności, którą widzimy wokół nas.
