Mikä on DNA? Sen ominaisuudet, osat ja toiminnot

DNA on luultavasti tunnetuin biologista alkuperää oleva molekyyli., tätä löytyy kaikista maapallon elävistä olennoista. Mutta... Miksi DNA on niin tärkeä?

DNA (deoksiribonukleiinihappo) sisältää tarvittavat ohjeet elämään: meidän sisällämme DNA on koodattu tieto, jota tarvitaan kaikkien kehomme proteiinien valmistamiseksi. Proteiinit täyttävät monia tehtäviä, määrittävät solujen rakenteen ja ohjaavat lähes kaikkia kehon aineenvaihduntaprosesseja.

Erot geneettisessä koodissa ovat vastuussa monista ilmiöistä, joita havaitsemme ihmisissä ja eläimissä: esimerkiksi miksi jotkut ihmiset todennäköisemmin kuin muut sairastuvat tiettyihin sairauksiin tai miksi koirilla on häntä, eri silmien väri tai ryhmä toiveikas. Kaikki fyysiset ja henkiset ominaisuutemme määräytyvät geneettisesti, vaikka ympäristö voi silloin merkittävästi vaikuttaa kehitykseemme.

Olemme kaikki kuulleet DNA: sta ja tiedämme sen perustavanlaatuisen roolin kehossamme geneettisen tiedon vartijana, mutta... Onko muita toimintoja? Tässä artikkelissa puhumme syvällisesti DNA: sta, sen rakenteesta ja kaikista sen toiminnoista.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Biologian 10 haaraa: sen tavoitteet ja ominaisuudet"

Mitä DNA oikein on?

DNA on lyhenne sanoista deoksiribonukleiinihappo. Voimme sanoa, että DNA on kaiken elollisen rakennuspalikka, sisältää kaikki geenit tarvitaan proteiinien valmistukseen, elimistön toiminnalle välttämättömiä molekyylejä.

DNA sisältää perinnöllistä materiaaliamme, mikä tekee meistä keitä olemme, kenelläkään ihmisellä ei ole samaa DNA: ta kuin toisella: jokaisella ihmisellä on ainutlaatuinen koodi pitkässä DNA-molekyylissä. DNA: n sisältämä tieto siirtyy vanhemmalta lapselle ja noin puolet lapsen DNA: sta on isältä ja toinen puoli äidiltä peräisin.

• Saatat olla kiinnostunut: "Genetiikka ja käyttäytyminen: määräävätkö geenit, miten toimimme?"

DNA: n rakenne

DNA: ta kuvataan nimellä nukleotidien polymeeri, eli pitkä ketju, joka koostuu pienistä molekyyleistä.

Nukleotidit ovat deoksiribonukleiinihapon (DNA) perusyksiköitä. Jokainen nukleotidi voidaan jakaa kolmeen osaan: hiilihydraatti (2-deoksiriboosi), typpipitoinen emäs ja fosfaattiryhmä (johdettu fosforihaposta).

Nukleotidit erottuvat typpipitoisesta emäksestä, ja se on emäksen nimi, joka määritellään esitettäessä DNA-sekvenssiä, koska kaksi muuta komponenttia ovat aina samat. Pohjia on neljä:

• Adeniini (A)
• Sytosiini (C)
• Guaniini (G)
• Tymiini (T)

DNA on kaksoiskierteen muotoinen, kun sitä tarkastellaan kolmiulotteisella tasolla; Se koostuu kahdesta ketjusta, joita vetysidokset pitävät yhdessä.muodostaen kaksijuosteisen molekyylin. Emäsparit muodostavat tikapuumaisen spiraalin, ja sokerifosfaattirunko muodostaa DNA-kierteen tukisivut.

Emäkset on kohdistettu peräkkäisessä järjestyksessä pitkin ketjua, ja ne koodaavat geneettistä informaatiota komplementaarisuuskriteerin mukaisesti: A-T ja G-C. Adeniini ja guaniini ovat kooltaan suurempia kuin tymiini ja sytosiini, minkä vuoksi tämä komplementaarisuuskriteeri on välttämätön DNA: n pysymiselle yhtenäisenä.

Toiseksi, DNA: ta löytyy eukaryoottien solutumasta sekä kloroplasteista ja mitokondrioista. Prokaryoottisissa organismeissa molekyyli löytyy vapaana sytoplasmasta epäsäännöllisen muotoisessa kappaleessa, joka tunnetaan nukleoidina. Lopuksi on lisättävä, että DNA: n rakenne vaihtelee prokaryoottisten ja eukaryoottisten solujen välillä. Eukaryoottisoluissa sillä on lineaarinen rakenne ja jokaisen ketjun päät ovat vapaita; kuitenkin prokaryoottisoluissa DNA sisältyy pitkään, pyöreään kaksoisjuosteeseen.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "DNA-nukleotidit: mitä ne ovat, ominaisuudet ja toiminnot"

Mihin DNA on tarkoitettu?

DNA: lla on kehossa kolme päätehtävää: tallentaa tietoa (geenit ja täydellinen genomi), tuottaa proteiineja (transkriptio ja translaatio) ja kaksoiskappale varmistaaksesi, että tiedot välitetään tytärsoluille jakautumisen aikana kännykkä.

Organismin rakentamiseen ja ylläpitämiseen tarvittava tieto tallentuu DNA: han, joka siirtyy vanhemmalta lapselle. Tätä tietoa kuljettavaa DNA: ta kutsutaan genomi-DNA: ksi, ja geneettisen tiedon joukkoa kutsutaan genomiksi. Meillä on yli kaksi metriä DNA: ta, ja ytimemme ovat paljon pienempiä: DNA on organisoitu kompakteiksi molekyyleiksi, joita kutsutaan kromatiiniksi ja jotka vastaavat DNA: n, RNA: n ja proteiinien assosiaatiota. Kromatiini muodostuu sitten kromosomeiksi, hyvin organisoiduiksi rakenteiksi, jotka mahdollistavat solujen jakautumisen.

• Saatat olla kiinnostunut: "Tärkeimmät soluosat ja organellit: yleiskatsaus"

DNA: n luokat ja osat

DNA voidaan jakaa kahteen laajaan luokkaan: ei-koodaava DNA ja koodaava DNA. Katsotaanpa sen erityisiä toimintoja.

1. Koodaava DNA

Emme voi puhua DNA: n koodaamisesta puhumatta geeneistä. Geeni on DNA: n osa, joka vaikuttaa organismin piirteeseen tai ominaisuuteen.kuten silmien väri tai veriryhmä. Geeneillä on koodausalueita, joita kutsutaan avoimiksi lukukehyksiksi, sekä osia niistä kontrollia kutsutaan tehostajiksi ja promoottoreiksi, jotka vaikuttavat koodaavaan alueeseen kirjoittaa puhtaaksi. Organismin genomin sisältämän tiedon kokonaismäärää kutsutaan genotyypiksi.

DNA: lla on tiedot proteiinien valmistukseen, joita kutsutaan organismin työntekijöiksi ja jotka suorittavat monia tehtäviä; Jotkut proteiinit ovat rakenteellisia, kuten hiusten tai ruston proteiinit, kun taas toiset ovat toiminnallisia, kuten entsyymejä.

Keho käyttää 20 erilaista aminohappoa tuottaakseen noin 30 000 erilaista proteiinia.. DNA-molekyylin on kerrottava solulle järjestys, jossa aminohapot tulee yhdistää.

Perinnöllisyys määrittää, mitkä proteiinit tuotetaan, käyttämällä DNA: ta niiden rakentamiseen. Joskus muutokset DNA-koodissa (mutaatiot) johtavat siihen, että proteiinit eivät toimi kunnolla, mikä aiheuttaa sairauksia. Toisinaan koodimuutokset aiheuttavat kuitenkin hyödyllisiä muutoksia yksilöissä, jotka pystyvät sitten paremmin sopeutumaan ympäristöönsä.

Geenissä on DNA, joka luetaan ja muunnetaan lähetti-RNA-aineeksi. Tämä RNA välittää tietoa geenin DNA: n ja proteiinien valmistamisesta vastaavan koneiston välillä.. RNA toimii suunnitelmana tuotantokoneistolle niin, että aminohapot järjestetään ja yhdistetään oikeassa järjestyksessä proteiinin muodostamiseksi.

Vaikka transkriptio proteiineihin on DNA: n perusrooli. Biologian keskeinen dogma DNA → RNA → proteiini on osoitettu vääräksi, ja itse asiassa on olemassa useita prosesseja, jotka vaikuttavat ja siirtävät tietoa. Jotkut virukset käyttävät RNA: ta alkuperäisenä materiaalina (RNA-virukset) ja RNA: sta DNA: lle virtaavan tiedon prosessi tunnetaan käänteistranskriptio- tai käänteistranskriptio-DNA: na. On myös ei-koodaavia RNA-sekvenssejä, jotka syntyvät siirtämällä DNA-sekvenssejä RNA: han, ja nämä voivat toimia ilman, että niistä tehdään proteiineja.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Mikä on geneettinen koodi ja miten se toimii?"

2. koodaamaton DNA

Noin 90 % ihmisen genomista ei koodaa proteiineja.. Tätä DNA: n osaa kutsutaan ei-koodaavaksi DNA: ksi. DNA voidaan jakaa käsitteellisesti kahteen luokkaan, proteiinia koodaaviin geeneihin ja ei-geeneihin. Monissa lajeissa vain pieni osa DNA: sta koodaa proteiineja - eksoneja - ja ne muodostavat vain noin 1,5 % ihmisen genomista.

Ei-koodaava DNA, joka tunnetaan myös roska-DNA: na, on DNA: ta, joka ei koodaa proteiinia: sekvenssejä, kuten introneja, virusrekombinaatioita jne. Viime aikoihin asti tätä DNA: ta pidettiin hyödyttömänä, kunnes viimeaikaiset tutkimukset osoittivat, että näin ei ole. Nämä sekvenssit voivat säädellä geenien ilmentymistä, koska niillä on affiniteetti proteiineihin, jotka voivat sitoutua DNA: han ja joita kutsutaan säätelysekvensseiksi.

Tutkijat ovat tunnistaneet vain pienen osan kaikista olemassa olevista säätelysekvensseistä. Syy siihen, että eukaryoottigenomeissa on suuria määriä ei-koodaavaa DNA: ta ja Genomikoon erot eri lajien välillä ovat edelleen tieteen arvoitus. esittää. Vaikka yhä enemmän ei-koodaavan DNA: n toimintoja tunnetaan, kuten:

2.1. toistuvia elementtejä

Toistuvat elementit genomissa ovat myös genomin toiminnallisia osia, muodostavat yli puolet kaikista nukleotideista. Yalen yliopiston tutkijaryhmä löysi äskettäin ei-koodaavan DNA-sekvenssin jolla oletetaan olevan rooli, jotta ihmiset voivat kehittää käyttökykyään työkaluja.

2.2. Telomeerit ja sentromeerit

Myös jotkut DNA-sekvenssit ovat vastuussa kromosomien rakenteesta. Telomeerit ja sentromeerit sisältävät vain vähän tai ei ollenkaan koodaavia geenejä, mutta ovat tärkeitä kromosomirakenteen pitämisessä yhdessä.

23. DNA RNA: ksi

Jotkut geenit eivät koodaa proteiineja, mutta ne transkriptoidaan RNA-molekyyleiksi: ribosomaaliseksi RNA: ksi, siirto-RNA: ksi ja häiritseväksi RNA: ksi (RNAi).

2.4. vaihtoehtoinen liitos

Intronien ja eksonien järjestely joissakin geenisekvensseissä on tärkeää, koska mahdollistaa pre-lähetti-RNA: n vaihtoehtoisen silmukoinninluoden eri proteiineja samasta geenistä. Ilman tätä kykyä immuunijärjestelmää ei olisi olemassa.

2.5. Pseudogenes

Jotkut ei-koodaavat DNA-sekvenssit ovat peräisin geenejä, jotka ovat kadonneet evoluution aikana. Nämä pseudogeenit voivat olla hyödyllisiä, koska ne voivat synnyttää uusia geenejä, joilla on uusia toimintoja.

2.6. pieniä DNA-osia

Muut ei-koodaavat DNA-sekvenssit ovat peräisin pienten DNA-osien replikaatiosta, joka Se on myös hyödyllinen, koska näiden toistuvien DNA-osien seuranta voi auttaa tutkimuksissa fylogia.

johtopäätös

DNA on molekyyli, joka sisältää perinnöllistä tietoa ihmisissä; Tämä DNA: n sisältämä tieto antaa solulle mahdollisuuden tietää, missä järjestyksessä proteiinit muodostavat aminohapot tulisi yhdistää. Proteiinit ovat vastuussa suurimmasta osasta kehon toimintoja, ja niiden valmistuksen ongelmalla voi olla suuria seurauksia terveyteemme. Kuitenkin, kun puhumme DNA → RNA → proteiinista, viittaamme biologian ja geenien suureen dogmiin unohtaen 90 % DNA: sta. Viime aikoihin asti pidettiin hyödyttömänä DNA: n roolia, joka ei koodaa proteiinia, mutta tutkimuksia Viime aikoina enemmän ja enemmän toimintoja näistä ei-koodaavia sekvenssejä kutsutaan sääntelevä.