Hvad er DNA? Dens egenskaber, dele og funktioner

DNA er sandsynligvis det mest kendte molekyle af biologisk oprindelse., dette findes i alle levende væsener på planeten Jorden. Men... Hvorfor er DNA så vigtigt?

DNA (deoxyribonukleinsyre) indeholder de nødvendige instruktioner for livet: inden for vores DNA er kodet den information, der er nødvendig for at lave alle proteinerne i vores krop. Proteiner udfylder mange roller, bestemmer cellernes struktur og styrer næsten alle metaboliske processer i kroppen.

Forskelle i den genetiske kode er ansvarlige for en lang række fænomener, som vi observerer hos mennesker og dyr: for eksempel hvorfor nogle mennesker er mere tilbøjelige end andre til at udvikle visse sygdomme, eller hvorfor hunde har haler, forskellige øjenfarver eller gruppen sangvinsk. Alle vores fysiske og mentale træk er bestemt af genetik, selvom omgivelserne så kan påvirke vores udvikling markant.

Vi har alle hørt om DNA, og vi kender dets grundlæggende rolle i vores krop som vogter af genetisk information, men... Er der andre funktioner? I denne artikel taler vi i dybden om DNA, dets struktur og alle dets funktioner.

• Relateret artikel: "De 10 grene af biologi: dens mål og karakteristika"

Hvad er DNA helt præcist?

DNA er forkortelsen for deoxyribonukleinsyre. Vi kan sige, at DNA er byggestenen i alt levende, indeholder alle gener nødvendige for fremstilling af proteiner, essentielle molekyler for vores krops funktion.

DNA indeholder vores nedarvede materiale, som gør os til dem vi er, ingen person har det samme DNA som en anden: hver person har en unik kode indeholdt i det lange DNA-molekyle. Oplysningerne i DNA overføres fra forælder til barn, og cirka halvdelen af ​​et barns DNA er af faderlig oprindelse, og den anden halvdel er moder.

• Du kan være interesseret: "Genetik og adfærd: Afgør gener, hvordan vi handler?"

DNA struktur

DNA beskrives som en polymer af nukleotider, det vil sige en lang kæde bestående af små molekyler.

Nukleotider er de grundlæggende enheder af deoxyribonukleinsyre (DNA). Hvert nukleotid kan opdeles i tre dele: et kulhydrat (2-deoxyribose), en nitrogenholdig base og en fosfatgruppe (afledt af fosforsyre).

Nukleotider er kendetegnet ved deres nitrogenholdige base, og det er navnet på basen, der angives ved præsentation af DNA-sekvensen, da de to andre komponenter altid er de samme. Der er fire forskellige baser:

• Adenin (A)
• Cytosin (C)
• Guanin (G)
• Thymin (T)

DNA har form af en dobbelt helix, når det ses på et tredimensionelt niveau; Det består af to kæder, der holdes sammen af ​​hydrogenbindinger.danner et dobbeltstrenget molekyle. Baseparrene danner den stigelignende spiral, og sukkerfosfat-rygraden danner de understøttende sider af DNA-helixen.

Baserne er justeret i sekventiel rækkefølge langs kæden og koder for den genetiske information i henhold til komplementaritetskriteriet: A-T og G-C. Adenin og guanin er større i størrelse end thymin og cytosin, hvilket gør dette komplementaritetskriterium nødvendigt for at DNA forbliver ensartet.

For det andet DNA findes i cellekernen i eukaryoter, såvel som i kloroplaster og mitokondrier. I prokaryote organismer findes molekylet frit i cytoplasmaet i en uregelmæssigt formet krop kendt som en nukleoid. Til sidst skal det tilføjes, at strukturen af ​​DNA er forskellig mellem prokaryote og eukaryote celler. I eukaryote celler har den en lineær struktur, og enderne af hver kæde er frie; i prokaryote celler er DNA imidlertid indeholdt i en lang, cirkulær dobbeltstreng.

• Relateret artikel: "DNA-nukleotider: hvad de er, egenskaber og funktioner"

Hvad er DNA til?

DNA har tre hovedfunktioner i kroppen: lagre information (gener og komplet genom), producere proteiner (transkription og translation) og duplikat for at sikre, at information videregives til datterceller under deling mobiltelefon.

Den information, der er nødvendig for at opbygge og vedligeholde en organisme, er lagret i DNA, som overføres fra forælder til barn. Det DNA, der bærer denne information, kaldes genomisk DNA, og sættet af genetisk information kaldes genomet. Vi har mere end to meter DNA, og vores kerner er meget mindre: DNA er organiseret i kompakte molekyler kaldet kromatin, som svarer til associationen af ​​DNA, RNA og proteiner. Kromatin samles derefter til kromosomer, højt organiserede strukturer, der tillader celledelinger.

• Du kan være interesseret: "De vigtigste celledele og organeller: et overblik"

Kategorierne og dele af DNA

DNA kan opdeles i to brede kategorier: ikke-kodende DNA og kodende DNA. Lad os se dens specifikke funktioner.

1. Det kodende DNA

Vi kan ikke tale om kodning af DNA uden at tale om gener. Et gen er en del af DNA, der påvirker en egenskab eller egenskab ved en organisme.såsom øjenfarve eller blodtype. Gener har kodende områder kaldet åbne læserammer, såvel som sektioner af kontrol kaldet enhancere og promotorer, der påvirker den kodende region til at være transskribere. Den samlede mængde information indeholdt i genomet af en organisme kaldes genotypen.

DNA'et har informationen til fremstilling af proteiner, som kaldes organismens arbejdere, og som opfylder en lang række funktioner; nogle proteiner er strukturelle, ligesom proteinerne i hår eller brusk, mens andre er funktionelle, ligesom enzymer.

Kroppen bruger 20 forskellige aminosyrer til at lave cirka 30.000 forskellige proteiner.. DNA-molekylet skal fortælle cellen i hvilken rækkefølge aminosyrerne skal forbindes.

Arvelighed bestemmer, hvilke proteiner der vil blive produceret, ved at bruge DNA som en plan for at bygge dem. Nogle gange vil ændringer i DNA-koden (mutationer) forårsage, at proteiner ikke fungerer korrekt, hvilket forårsager sygdom. På andre tidspunkter vil kodeændringer dog forårsage gavnlige ændringer hos individer, som så vil være bedre i stand til at tilpasse sig deres miljø.

Et gen har DNA, der aflæses og omdannes til et messenger-RNA-stof. Dette RNA transmitterer information mellem genets DNA og det maskineri, der er ansvarligt for at lave proteiner.. RNA fungerer som en blueprint for produktionsmaskineriet, så aminosyrer er arrangeret og forbundet i den rigtige rækkefølge for at lave et protein.

Selvom transskription til proteiner er den grundlæggende rolle for DNA. Det centrale dogme for biologi DNA → RNA → protein har vist sig at være forkert, og faktisk er der flere processer, der påvirker og overfører information. Nogle vira bruger RNA som det originale materiale (RNA-vira), og processen med information, der strømmer fra RNA til DNA er kendt som revers transkription eller revers transkription DNA. Der findes også ikke-kodende RNA-sekvenser, som skabes ved at overføre DNA-sekvenser til RNA, og disse kan have en funktion uden at blive lavet om til proteiner.

• Relateret artikel: "Hvad er den genetiske kode, og hvordan virker den?"

2. ikke-kodende DNA

Omkring 90 % af en persons genom koder ikke for proteiner.. Denne del af DNA'et kaldes ikke-kodende DNA. DNA kan konceptuelt opdeles i to kategorier, proteinkodende gener og ikke-gener. Hos mange arter koder kun en lille del af DNA'et for proteiner - exonerne - og de udgør kun omkring 1,5 % af det menneskelige genom.

Ikke-kodende DNA, også kendt som junk-DNA, er DNA, der ikke koder for et protein: sekvenser som introner, virusrekombinationer osv. Indtil for nylig blev dette DNA anset for at være ubrugeligt, indtil nyere undersøgelser viste, at dette ikke er tilfældet. Disse sekvenser kan regulere genekspression, da de har en affinitet til proteiner, der kan binde til DNA og kaldes regulatoriske sekvenser.

Forskere har kun identificeret en lille procentdel af alle eksisterende regulatoriske sekvenser. Årsagen til tilstedeværelsen af ​​store mængder af ikke-kodende DNA i eukaryote genomer og Forskelle i genomstørrelse mellem forskellige arter er fortsat en gåde i videnskaben. til stede. Selvom flere og flere funktioner af ikke-kodende DNA bliver kendt, såsom:

2.1. de gentagne elementer

Gentagne elementer i et genom er også funktionelle dele af et genom, udgør mere end halvdelen af ​​alle nukleotider. En gruppe videnskabsmænd ved Yale University fandt for nylig en ikke-kodende DNA-sekvens som angiveligt har en rolle i at give mennesker mulighed for at udvikle evnen til at bruge værktøjer.

2.2. Telomerer og Centromerer

Nogle DNA-sekvenser er også ansvarlige for strukturen af ​​kromosomer. Telomerer og centromerer indeholder få eller ingen kodende gener, men er afgørende for at holde kromosomstrukturen sammen.

23. DNA til RNA

Nogle gener koder ikke for proteiner, men transskriberes til RNA-molekyler: ribosomalt RNA, transfer-RNA og interfererende RNA (RNAi).

2.4. alternativ splejsning

Arrangementet af introner og exoner i nogle gensekvenser er vigtigt, fordi tillader alternativ splejsning af præ-messenger RNA, hvilket skaber forskellige proteiner fra det samme gen. Uden denne evne ville immunsystemet ikke eksistere.

2.5. Pseudogener

Nogle ikke-kodende DNA-sekvenser kommer fra gener, der er gået tabt i løbet af evolutionen. Disse pseudogener kan være nyttige, fordi de kan give anledning til nye gener med nye funktioner.

2.6. små dele af DNA

Andre ikke-kodende DNA-sekvenser kommer fra replikation af små dele af DNA, som Det er også nyttigt, fordi sporing af disse gentagne dele af DNA kan hjælpe med undersøgelser af fylogeni.

konklusion

DNA er det molekyle, der indeholder arvelig information hos mennesker; Denne information, der er indeholdt i DNA'et, gør det muligt for cellen at vide, i hvilken rækkefølge de aminosyrer, der udgør proteinerne, skal forbindes. Proteiner er ansvarlige for de fleste af kroppens funktioner, og et problem i deres fremstilling kan have store konsekvenser for vores helbred. Men når vi taler om DNA → RNA → protein, henviser vi til det store dogme om biologi og gener, idet vi glemmer 90% af DNA. Indtil for nylig blev rollen som DNA, som ikke koder for et protein, betragtet som ubrugelig, men undersøgelser For nylig er flere og flere funktioner af disse ikke-kodende sekvenser kaldet regulerende.