Mis on DNA? Selle omadused, osad ja funktsioonid

DNA on ilmselt kõige tuntum bioloogilist päritolu molekul., seda leidub kõigil planeedil Maa elavatel olenditel. Aga... Miks on DNA nii oluline?

DNA (desoksüribonukleiinhape) sisaldab eluks vajalikke juhiseid: meie sees DNA on kodeeritud teabe, mis on vajalik kõigi meie keha valkude valmistamiseks. Valgud täidavad paljusid rolle, määravad rakkude struktuuri ja juhivad peaaegu kõiki ainevahetusprotsesse organismis.

Erinevused geneetilises koodis põhjustavad paljusid nähtusi, mida inimestel ja loomadel täheldame: näiteks miks mõned inimestel on teistest suurem tõenäosus haigestuda teatud haigustesse või miks koertel on sabad, erinevad silmavärvid või rühm sangviinik. Kõik meie füüsilised ja vaimsed omadused on määratud geneetikaga, kuigi keskkond võib siis meie arengut oluliselt mõjutada.

Oleme kõik kuulnud DNA-st ja teame selle põhirolli meie kehas geneetilise informatsiooni valvurina, kuid... Kas on muid funktsioone? Selles artiklis räägime põhjalikult DNA-st, selle struktuurist ja kõigist selle funktsioonidest.

• Seotud artikkel: "Bioloogia 10 haru: selle eesmärgid ja omadused"

Mis täpselt on DNA?

DNA on desoksüribonukleiinhappe akronüüm. Võime öelda, et DNA on kõigi elusolendite ehituskivi, sisaldab kõiki geene vajalik valkude, meie keha toimimiseks oluliste molekulide tootmiseks.

DNA sisaldab meie päritud materjali, mis teeb meist need, kes me oleme, ühelgi inimesel pole sama DNA-d kui teisel: igal inimesel on pikas DNA molekulis ainulaadne kood. DNA-s sisalduv teave edastatakse vanemalt lapsele ning ligikaudu pool lapse DNA-st on isa ja teine ​​pool ema päritolu.

• Teid võib huvitada: "Geneetika ja käitumine: kas geenid otsustavad, kuidas me tegutseme?"

DNA struktuur

DNA-d kirjeldatakse kui nukleotiidide polümeer, st pikk ahel, mis koosneb väikestest molekulidest.

Nukleotiidid on desoksüribonukleiinhappe (DNA) põhiühikud. Iga nukleotiidi võib jagada kolmeks osaks: süsivesikud (2-desoksüriboos), lämmastiku alus ja fosfaatrühm (saadaval fosforhappest).

Nukleotiide eristab nende lämmastikalus, ja see on aluse nimi, mis määratakse DNA järjestuse esitamisel, kuna kaks muud komponenti on alati samad. Seal on neli erinevat alust:

• Adeniin (A)
• Tsütosiin (C)
• Guaniin (G)
• tümiin (T)

DNA võtab kolmemõõtmelisel tasandil vaadatuna kaksikheeliksi kuju; See koosneb kahest ahelast, mida hoiavad koos vesiniksidemed., moodustades kaheahelalise molekuli. Aluspaarid moodustavad redelitaolise spiraali ja suhkrufosfaadi karkass moodustab DNA spiraali toetavad küljed.

Alused on ahelas järjestikuses järjekorras, kodeerides geneetilist teavet vastavalt komplementaarsuse kriteeriumile: A-T ja G-C. Adeniin ja guaniin on oma mõõtmetelt suuremad kui tümiin ja tsütosiin, mistõttu on see komplementaarsuse kriteerium vajalik DNA ühtlaseks jäämiseks.

Teiseks DNA-d leidub eukarüootide rakutuumas, aga ka kloroplastides ja mitokondrites. Prokarüootsetes organismides leidub molekul tsütoplasmas vabana ebakorrapärase kujuga kehas, mida tuntakse nukleoidina. Lõpetuseks tuleb lisada, et DNA struktuur erineb prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude vahel. Eukarüootsetes rakkudes on sellel lineaarne struktuur ja iga ahela otsad on vabad; prokarüootsetes rakkudes sisaldub DNA aga pikas ringikujulises kaksikahelas.

• Seotud artikkel: "DNA nukleotiidid: mis need on, omadused ja funktsioonid"

Mille jaoks DNA on mõeldud?

DNA-l on kehas kolm peamist funktsiooni: salvestada teavet (geenid ja täielik genoom), toota valke (transkriptsioon ja translatsioon) ja duplikaat, et tagada teabe edastamine tütarrakkudele jagunemise ajal mobiiltelefon.

Organismi ülesehitamiseks ja hooldamiseks vajalik teave salvestatakse DNA-sse, mis edastatakse vanemalt lapsele. Seda teavet kandvat DNA-d nimetatakse genoomseks DNA-ks ja geneetilise teabe kogumit genoomiks. Meil on rohkem kui kaks meetrit DNA-d ja meie tuumad on palju väiksemad: DNA on organiseeritud kompaktseteks molekulideks, mida nimetatakse kromatiiniks ja mis vastavad DNA, RNA ja valkude seostele. Seejärel koondub kromatiin kromosoomideks, hästi organiseeritud struktuurideks, mis võimaldavad rakkude jagunemist.

• Teid võib huvitada: "Kõige olulisemad rakuosad ja organellid: ülevaade"

DNA kategooriad ja osad

DNA võib jagada kahte suurde kategooriasse: mittekodeeriv DNA ja kodeeriv DNA. Vaatame selle konkreetseid funktsioone.

1. Kodeeriv DNA

Me ei saa rääkida DNA kodeerimisest ilma geenidest rääkimata. Geen on DNA osa, mis mõjutab organismi tunnust või omadust.nagu silmavärv või veregrupp. Geenidel on kodeerivad piirkonnad, mida nimetatakse avatud lugemisraamideks, ja ka nende osad kontrolli nimetatakse võimendajateks ja promootoriteks, mis mõjutavad kodeerivat piirkonda transkribeerida. Organismi genoomis sisalduvat informatsiooni koguhulka nimetatakse genotüübiks.

DNA-l on teave valkude tootmiseks, mida nimetatakse organismi töötajateks ja mis täidavad paljusid funktsioone; mõned valgud on struktuursed, nagu juuste või kõhre valgud, samas kui teised on funktsionaalsed, nagu ensüümid.

Keha kasutab 20 erinevat aminohapet ligikaudu 30 000 erineva valgu tootmiseks.. DNA molekul peab rakule ütlema, millises järjekorras aminohapped tuleks ühendada.

Pärilikkus määrab, millised valgud toodetakse, kasutades nende ehitamiseks DNA-d. Mõnikord põhjustavad muutused DNA-koodis (mutatsioonid) valkude ebaõiget tööd, põhjustades haigusi. Muul ajal põhjustavad koodimuudatused aga inimestes kasulikke muutusi, kes suudavad seejärel oma keskkonnaga paremini kohaneda.

Geenil on DNA, mis loetakse ja muundatakse RNA sõnumitooja aineks. See RNA edastab teavet geeni DNA ja valkude valmistamise eest vastutava masina vahel.. RNA toimib tootmismasinate plaanina, nii et aminohapped on paigutatud ja ühendatud õiges järjekorras valgu valmistamiseks.

Kuigi DNA põhiroll on valkudeks transkriptsioon. Bioloogia keskne dogma DNA → RNA → valk on osutunud valeks ja tegelikult on mitmeid protsesse, mis mõjutavad ja edastavad teavet. Mõned viirused kasutavad algmaterjalina RNA-d (RNA viirused) ja RNA-st DNA-sse voolava teabe protsessi nimetatakse pöördtranskriptsiooniks või pöördtranskriptsiooniks. On ka mittekodeerivaid RNA järjestusi, mis luuakse DNA järjestuste ülekandmisel RNA-le ja need võivad täita funktsiooni ilma valkudeks muutmata.

• Seotud artikkel: "Mis on geneetiline kood ja kuidas see töötab?"

2. mittekodeeriv DNA

Umbes 90% inimese genoomist ei kodeeri valke.. Seda DNA osa nimetatakse mittekodeerivaks DNA-ks. DNA võib kontseptuaalselt jagada kahte kategooriasse: valku kodeerivad geenid ja mittegeenid. Paljude liikide puhul kodeerib ainult väike osa DNA-st valke – eksoneid – ja need moodustavad vaid umbes 1,5% inimese genoomist.

Mittekodeeriv DNA, tuntud ka kui rämps-DNA, on DNA, mis ei kodeeri valku: järjestusi, nagu intronid, viiruste rekombinatsioonid jne. Kuni viimase ajani arvati, et see DNA on kasutu, kuni hiljutised uuringud näitasid, et see pole nii. Need järjestused võivad reguleerida geeniekspressiooni, kuna neil on afiinsus valkude suhtes, mis võivad seonduda DNA-ga ja mida nimetatakse regulatoorseteks järjestusteks.

Teadlased on tuvastanud vaid väikese protsendi kõigist olemasolevatest regulatiivsetest järjestustest. Suure hulga mittekodeeriva DNA esinemise põhjus eukarüootsetes genoomides ja Erinevate liikide genoomi suuruse erinevused on teaduses endiselt mõistatus. kohal. Kuigi üha rohkem on teada mittekodeeriva DNA funktsioone, näiteks:

2.1. korduvad elemendid

Genoomi korduvad elemendid on ka genoomi funktsionaalsed osad, moodustavad üle poole kõigist nukleotiididest. Yale'i ülikooli teadlaste rühm leidis hiljuti mittekodeeriva DNA järjestuse mis väidetavalt omab rolli, mis võimaldab inimestel arendada kasutusvõimet tööriistad.

2.2. Telomeerid ja tsentromeerid

Samuti vastutavad mõned DNA järjestused kromosoomide struktuuri eest. Telomeerid ja tsentromeerid sisaldavad vähe või üldse mitte kodeerivaid geene, kuid on olulised kromosoomistruktuuri kooshoidmiseks.

23. DNA RNA-ks

Mõned geenid ei kodeeri valke, vaid transkribeeritakse RNA molekulideks: ribosomaalne RNA, ülekande-RNA ja segav RNA (RNAi).

2.4. alternatiivne splaiss

Intronite ja eksonite paigutus mõnes geenijärjestuses on oluline, sest võimaldab pre-messenger RNA alternatiivset splaissimist, luues samast geenist erinevaid valke. Ilma selle võimeta poleks immuunsüsteemi olemas.

2.5. Pseudogeenid

Mõned mittekodeerivad DNA järjestused pärinevad geenid, mis on evolutsiooni käigus kadunud. Need pseudogeenid võivad olla kasulikud, kuna need võivad tekitada uusi geene, millel on uued funktsioonid.

2.6. väikesed DNA lõigud

Teised mittekodeerivad DNA järjestused pärinevad väikeste DNA lõikude replikatsioonist, mis See on kasulik ka seetõttu, et nende korduvate DNA osade jälgimine võib aidata uuringuid fülogeneesia.

järeldus

DNA on molekul, mis sisaldab inimestel pärilikku teavet; See DNA-s sisalduv teave võimaldab rakul teada, millises järjekorras peaksid valgud moodustavad aminohapped olema ühendatud. Valgud vastutavad enamiku keha funktsioonide eest ja nende valmistamise probleem võib meie tervisele suuri tagajärgi avaldada. Rääkides DNA → RNA → valgust, viitame aga suurele bioloogia ja geenide dogmale, unustades 90% DNA-st. Kuni viimase ajani peeti kasutuks DNA rolli, mis valku ei kodeeri, vaid uuringuid Viimasel ajal on üha rohkem nende mittekodeerivate järjestuste funktsioone kutsutud regulatiivsed.