Какво е ДНК? Неговите характеристики, части и функции

ДНК е може би най-известната молекула с биологичен произход., това се среща във всички живи същества на планетата Земя. Но... Защо ДНК е толкова важна?

ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина) съдържа необходимите инструкции за живот: в нашите В ДНК е кодирана информацията, необходима за производството на всички протеини в нашето тяло. Протеините изпълняват много роли, определят структурата на клетките и ръководят почти всички метаболитни процеси в тялото.

Разликите в генетичния код са отговорни за множество явления, които наблюдаваме при хората и животните: например защо някои хората са по-склонни от други да развият определени заболявания или защо кучетата имат опашки, различен цвят на очите или групата сангвиник. Всички наши физически и психически черти се определят от генетиката, въпреки че околната среда може значително да повлияе на нашето развитие.

Всички сме чували за ДНК и знаем нейната основна роля в нашето тяло като пазител на генетичната информация, но... Има ли други функции? В тази статия говорим задълбочено за ДНК, нейната структура и всички нейни функции.

• Свързана статия: „10-те клона на биологията: нейните цели и характеристики“

Какво точно е ДНК?

ДНК е акронимът на дезоксирибонуклеиновата киселина. Можем да кажем, че ДНК е градивният елемент на всички живи същества, съдържа всички гени необходими за производството на протеини, основни молекули за функционирането на нашето тяло.

ДНК съдържа нашия наследствен материал, който ни прави това, което сме, никой човек няма същата ДНК като друг: всеки човек има уникален код, съдържащ се в дългата ДНК молекула. Информацията, съдържаща се в ДНК, се предава от родител на дете и приблизително половината от ДНК на детето е от бащин произход, а другата половина е от майка.

• Може да се интересувате: „Генетика и поведение: гените решават ли как да действаме?“

ДНК структура

ДНК се описва като полимер от нуклеотиди, тоест дълга верига, съставена от малки молекули.

Нуклеотидите са основните единици на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК). Всеки нуклеотид може да бъде разделен на три части: въглехидрат (2-дезоксирибоза), азотна основа и фосфатна група (получена от фосфорна киселина).

Нуклеотидите се отличават с тяхната азотна основа, и това е името на основата, която се посочва при представяне на ДНК последователността, тъй като другите два компонента винаги са едни и същи. Има четири различни бази:

• аденин (А)
• Цитозин (C)
• Гуанин (G)
• Тимин (T)

ДНК приема формата на двойна спирала, когато се гледа на триизмерно ниво; Състои се от две вериги, държани заедно от водородни връзки., образувайки двуверижна молекула. Базовите двойки образуват подобна на стълба спирала, а гръбнакът на захарния фосфат образува поддържащите страни на спиралата на ДНК.

Базите са подредени в последователен ред по веригата, кодираща генетичната информация според критерия за комплементарност: A-T и G-C. Аденинът и гуанинът са по-големи по размер от тимина и цитозина, което прави този критерий за допълване необходим, за да остане ДНК еднаква.

второ, ДНК се намира в клетъчното ядро ​​на еукариотите, както и в хлоропластите и митохондриите. В прокариотните организми молекулата се намира свободна в цитоплазмата в тяло с неправилна форма, известно като нуклеоид. Накрая трябва да се добави, че структурата на ДНК се различава между прокариотните и еукариотните клетки. В еукариотните клетки има линейна структура и краищата на всяка верига са свободни; в прокариотните клетки обаче ДНК се съдържа в дълга, кръгла двойна верига.

• Свързана статия: "ДНК нуклеотиди: какво представляват, характеристики и функции"

За какво е ДНК?

ДНК има три основни функции в тялото: съхранява информация (гени и пълен геном), произвежда протеини (транскрипция и транслация) и дубликат, за да се гарантира, че информацията се предава на дъщерните клетки по време на деленето мобилен телефон.

Информацията, необходима за изграждането и поддържането на един организъм, се съхранява в ДНК, която се предава от родител на дете. ДНК, която носи тази информация, се нарича геномна ДНК, а наборът от генетична информация се нарича геном. Имаме повече от два метра ДНК, а ядрата ни са много по-малки: ДНК е организирана в компактни молекули, наречени хроматин, които съответстват на асоциацията на ДНК, РНК и протеини. След това хроматинът се сглобява в хромозоми, високо организирани структури, които позволяват клетъчните деления.

• Може да се интересувате: „Най-важните клетъчни части и органели: Общ преглед“

Категориите и частите на ДНК

ДНК може да бъде разделена на две големи категории: некодираща ДНК и кодираща ДНК. Нека видим специфичните му функции.

1. Кодиращата ДНК

Не можем да говорим за кодиране на ДНК, без да говорим за гени. Генът е част от ДНК, която влияе върху черта или характеристика на организъм.като цвят на очите или кръвна група. Гените имат кодиращи области, наречени отворени рамки за четене, както и участъци от контрол, наречен подобрители и промотори, които влияят на кодиращия регион транскрибирам. Общото количество информация, съдържаща се в генома на даден организъм, се нарича генотип.

ДНК притежава информация за производството на протеини, които се наричат ​​работници на организма и изпълняват множество функции; някои протеини са структурни, като протеините в косата или хрущяла, докато други са функционални, като ензимите.

Тялото използва 20 различни аминокиселини, за да направи приблизително 30 000 различни протеини.. Молекулата на ДНК трябва да каже на клетката реда, в който трябва да се съединят аминокиселините.

Наследствеността определя кои протеини ще бъдат произведени, използвайки ДНК като план за изграждането им. Понякога промените в ДНК кода (мутации) ще накарат протеините да не работят правилно, причинявайки заболяване. В други случаи обаче промените в кода ще доведат до полезни промени в индивидите, които след това ще могат по-добре да се адаптират към средата си.

Генът има ДНК, която се чете и превръща в информационна РНК субстанция. Тази РНК предава информация между ДНК на гена и механизма, отговорен за производството на протеини.. РНК действа като план за производствената машина, така че аминокиселините да бъдат подредени и свързани в правилния ред, за да се получи протеин.

Въпреки че транскрипцията към протеини е основната роля на ДНК. Централната догма на биологията ДНК → РНК → протеин е доказано погрешна и всъщност има множество процеси, които влияят и пренасят информация. Някои вируси използват РНК като оригинален материал (РНК вируси) и процесът на преминаване на информация от РНК към ДНК е известен като обратна транскрипция или обратна транскрипция на ДНК. Има и некодиращи РНК последователности, които се създават чрез прехвърляне на ДНК последователности към РНК, и те могат да имат функция, без да се превръщат в протеини.

• Свързана статия: „Какво представлява генетичният код и как работи?“

2. некодираща ДНК

Около 90% от генома на човек не кодира протеини.. Тази част от ДНК се нарича некодираща ДНК. ДНК може концептуално да бъде разделена на две категории, протеин-кодиращи гени и не-гени. При много видове само малка част от ДНК кодира протеини - екзоните - и те съставляват само около 1,5% от човешкия геном.

Некодиращата ДНК, известна още като нежелана ДНК, е ДНК, която не кодира протеин: последователности като интрони, вирусни рекомбинации и др. Доскоро тази ДНК се смяташе за безполезна, докато последните проучвания не показаха, че това не е така. Тези последователности могат да регулират генната експресия, тъй като имат афинитет към протеини, които могат да се свързват с ДНК и се наричат ​​регулаторни последователности.

Учените са идентифицирали само малък процент от всички съществуващи регулаторни последователности. Причината за наличието на големи количества некодираща ДНК в еукариотните геноми и Разликите в размера на генома между различните видове остават енигма в науката. настояще. Въпреки че все повече и повече функции на некодиращата ДНК стават известни, като например:

2.1. повтарящите се елементи

Повтарящите се елементи в генома също са функционални части от генома, съставляват повече от половината от всички нуклеотиди. Група учени от Йейлския университет наскоро откриха некодираща ДНК последователност което се предполага, че има роля в позволяването на хората да развият способността да използват инструменти.

2.2. Теломери и центромери

Също така, някои ДНК последователности са отговорни за структурата на хромозомите. Теломерите и центромерите съдържат малко или никакви кодиращи гени, но са от решаващо значение за поддържането на хромозомната структура заедно.

23. ДНК към РНК

Някои гени не кодират протеини, но се транскрибират в РНК молекули: рибозомна РНК, трансферна РНК и интерферираща РНК (RNAi).

2.4. алтернативно снаждане

Подреждането на интрони и екзони в някои генни последователности е важно, защото позволява алтернативен сплайсинг на пре-информационна РНК, създавайки различни протеини от един и същи ген. Без тази способност имунната система не би съществувала.

2.5. Псевдогени

Някои некодиращи ДНК последователности идват от гени, които са били изгубени в хода на еволюцията. Тези псевдогени могат да бъдат полезни, защото могат да породят нови гени с нови функции.

2.6. малки участъци от ДНК

Други некодиращи ДНК последователности идват от репликацията на малки участъци от ДНК, които Също така е полезно, защото проследяването на тези повтарящи се участъци от ДНК може да помогне при изследванията на филогенеза.

заключение

ДНК е молекулата, която съдържа наследствена информация при хората; Тази информация, съдържаща се в ДНК, позволява на клетката да знае реда, в който трябва да се съединят аминокиселините, които изграждат протеините. Протеините са отговорни за повечето от функциите на тялото и проблем в производството им може да има големи последици за нашето здраве. Въпреки това, когато говорим за ДНК → РНК → протеин, ние се позоваваме на великата догма на биологията и гените, забравяйки 90% от ДНК. Доскоро ролята на ДНК, която не кодира протеин, се смяташе за безполезна, но проучванията Напоследък все повече и повече функции на тези некодиращи последователности се наричат регулаторен.