Mikä on DNA ja miten se toimii?
DNA on ehkä tunnetuin biologinen molekyyli; sitä on läsnä kaikissa elämän muodoissa maan päällä. Mutta mikä on DNA tai deoksiribonukleiinihappo? Tässä käsittelemme olennaiset.
Lähes jokainen kehosi solu sisältää DNA: ta tai geneettistä koodia, joka tekee sinusta sinä. DNA kantaa ohjeet koko elämän kehittämiseen, kasvuun, lisääntymiseen ja toimintaan.
Geneettisen koodin erot ovat syy siihen, miksi yhdellä henkilöllä on mieluummin siniset silmät kuin ruskeat, miksi jotkut ihmiset ovat alttiita tietyille sairauksille, miksi linnuilla on vain kaksi siipeä ja miksi kirahvilla on pitkä kaula.
Hämmästyttävää, että jos koko ihmiskehon DNA purkautuu, se tavoittaisi aurinkoa ja takaisin yli 300 kertaa.
Tässä artikkelissa eritellään DNA: n perusteet, mistä se on tehty ja miten se toimii.
Mikä on DNA?
Lyhyesti sanottuna DNA on pitkä molekyyli, joka sisältää jokaisen ihmisen ainutlaatuisen geneettisen koodin. Siinä on ohjeet kehomme toiminnan kannalta välttämättömien proteiinien rakentamiseksi.
DNA-ohjeet välitetään vanhemmalta lapselle, noin puolet lapsen DNA: sta on peräisin isältä ja puolet äidiltä.
Rakenne
DNA on kaksisäikeinen molekyyli, joka näyttää vääntyneeltä, mikä antaa sille ainutlaatuisen muodon, jota kutsutaan kaksoiskierteeksi.
Kukin näistä kahdesta säikeestä on pitkä nukleotidisekvenssi tai yksittäiset yksiköt, jotka on valmistettu:
- fosfaattimolekyyli
- sokerimolekyyli, jota kutsutaan deoksiriboosiksi ja joka sisältää viisi hiiltä
- typpeä sisältävä alue
Typpipitoisia alueita on neljä tyyppiä, joita kutsutaan emäksiksi:
- adeniini (A)
- sytosiini (C)
- guaniini (G)
- tymiini (T)
Näiden neljän emäksen järjestys muodostaa geneettisen koodin, joka on ohjeemme elämälle.
DNA: n kahden säikeen emäkset ovat kiinni toisiinsa luodakseen tikkaiden kaltaisen muodon. Tikapuissa A tarttuu aina T: hen ja G aina kiinni C: hen luodakseen ”pylväät”. Tikkaiden pituuden muodostavat sokeri- ja fosfaattiryhmät.
Pakkaus-DNA: kromatiini ja kromosomit
Kuvahyvitys: National Human Genome Research Institute
Suurin osa DNA: sta elää solujen ytimissä ja osa löytyy mitokondrioista, jotka ovat solujen voimalaitoksia.
Koska meillä on niin paljon DNA: ta (2 metriä kussakin solussa) ja ytimemme ovat niin pieniä, DNA on pakattava uskomattoman siististi.
DNA-säikeet kierretään, kelataan ja kääritään histoneiksi kutsuttujen proteiinien ympärille. Tässä kierretyssä tilassa sitä kutsutaan kromatiiniksi.
Kromatiini kondensoituu edelleen prosessissa, jota kutsutaan superkelaukseksi, ja se pakataan sitten rakenteisiin, joita kutsutaan kromosomeiksi. Nämä kromosomit muodostavat tutun "X" -muodon, kuten yllä olevassa kuvassa näkyy.
Jokainen kromosomi sisältää yhden DNA-molekyylin. Ihmisillä on 23 kromosomiparia tai 46 kromosomia. Mielenkiintoista on, että hedelmäkärpäillä on 8 kromosomia ja kyyhkysillä 80.
Kromosomi 1 on suurin ja sisältää noin 8000 geeniä. Pienin on kromosomi 21, jossa on noin 3000 geeniä.
Mikä on geeni?
Kutakin spesifistä proteiinia koodaavan DNA: n pituutta kutsutaan geeniksi. Esimerkiksi yksi geeni koodaa proteiini-insuliinia, hormonia, joka auttaa hallitsemaan verensokeritasoja. Ihmisillä on noin 20 000–30 000 geeniä, vaikka arviot vaihtelevatkin.
Geenien osuus DNA: sta on vain noin 3 prosenttia, loput 97 prosenttia ymmärretään vähemmän. Erinomaisen DNA: n uskotaan osallistuvan transkription ja translaation säätelyyn.
Kuinka DNA luo proteiineja?
Geenien luomiseksi proteiini on kaksi päävaihetta:
Transkriptio: DNA-koodi kopioidaan Messenger RNA: n (mRNA) luomiseksi. RNA on kopio DNA: sta, mutta se on yleensä yksijuosteinen. Toinen ero on, että RNA ei sisällä emäksistä tymiiniä (T), joka on korvattu urasiililla (U).
Käännös: mRNA muunnetaan aminohapoiksi siirto-RNA: lla (tRNA).
mRNA luetaan kolmikirjaimisissa jaksoissa, joita kutsutaan kodoneiksi. Jokainen kodoni koodaa tiettyä proteiinin aminohappoa tai rakennuspalikkaa. Esimerkiksi kodoni GUG koodaa aminohappoa valiini.
Mahdollisia aminohappoja on 20.
Mikä on telomeeri?
Telomeerit ovat toistuvien nukleotidien alueita kromosomien päässä.
Ne suojaavat kromosomin päitä vaurioilta tai sulautumiselta muiden kromosomien kanssa.
Niitä on verrattu kengännauhojen muovikärkiin, jotka estävät heitä kulumasta.
Ikääntyessämme tämä suoja-alue pienenee tasaisesti. Aina kun solu jakautuu ja DNA replikoituu, telomeeri lyhenee.
Pähkinänkuoressa
Kromosomit ovat tiiviisti kierrettyjä DNA-säikeitä. Geenit ovat DNA: n osia, jotka koodaavat yksittäisiä proteiineja.
Toisin sanoen, DNA on maanpäällisen elämän pääsuunnitelma ja sen upean lajikkeen lähde, jonka näemme ympärillämme.
