Što je DNK? Njegove karakteristike, dijelovi i funkcije

DNK je vjerojatno najpoznatija molekula biološkog porijekla., ovo se nalazi u svim živim bićima na planeti Zemlji. Ali... Zašto je DNK toliko važan?

DNK (dezoksiribonukleinska kiselina) sadrži potrebne upute za život: unutar našeg U DNK su kodirane informacije potrebne za stvaranje svih proteina u našem tijelu. Proteini ispunjavaju brojne uloge, određuju strukturu stanica i usmjeravaju gotovo sve metaboličke procese u tijelu.

Razlike u genetskom kodu odgovorne su za mnoštvo fenomena koje opažamo kod ljudi i životinja: na primjer, zašto neki ljudi imaju veću vjerojatnost od drugih da razviju određene bolesti, ili zašto psi imaju repove, različite boje očiju ili grupu sangvinik. Sve naše tjelesne i psihičke osobine određene su genetikom, iako okolina tada može značajno utjecati na naš razvoj.

Svi smo čuli za DNK i znamo njenu temeljnu ulogu u našem tijelu kao čuvara genetskih informacija, ali... Postoje li druge funkcije? U ovom članku detaljno govorimo o DNK, njezinoj strukturi i svim njezinim funkcijama.

• Povezani članak: "10 grana biologije: njeni ciljevi i karakteristike"

Što je zapravo DNK?

DNK je akronim za deoksiribonukleinsku kiselinu. Možemo reći da je DNK građevni blok svih živih bića, sadrži sve gene nužan za proizvodnju proteina, esencijalnih molekula za funkcioniranje našeg tijela.

DNK sadrži naš naslijeđeni materijal, koji nas čini onim što jesmo, nijedna osoba nema istu DNK kao druga: svaka osoba ima jedinstveni kod sadržan u dugačkoj molekuli DNK. Informacije sadržane u DNK prenose se s roditelja na dijete i otprilike polovica djetetove DNK je očevog, a druga polovica majčinog porijekla.

• Možda će vas zanimati: "Genetika i ponašanje: Odlučuju li geni kako ćemo se ponašati?"

struktura DNA

DNK se opisuje kao polimer nukleotida, odnosno dugi lanac sastavljen od malih molekula.

Nukleotidi su temeljne jedinice deoksiribonukleinske kiseline (DNK). Svaki nukleotid može se podijeliti u tri dijela: ugljikohidrat (2-deoksiriboza), dušičnu bazu i fosfatnu skupinu (izvedenu iz fosforne kiseline).

Nukleotidi se razlikuju po svojoj dušičnoj bazi, a to je naziv baze koji se navodi prilikom predstavljanja sekvence DNK, budući da su druge dvije komponente uvijek iste. Postoje četiri različite baze:

• adenin (A)
• citozin (C)
• gvanin (G)
• timin (T)

DNK ima oblik dvostruke spirale, gledano na trodimenzionalnoj razini; Sastoji se od dva lanca koja se zajedno drže vodikovim vezama.tvoreći dvolančanu molekulu. Parovi baza tvore spiralu nalik ljestvama, a okosnica šećernog fosfata čini potporne strane spirale DNK.

Baze su poredane sekvencijalnim redoslijedom duž lanca, kodirajući genetsku informaciju prema kriteriju komplementarnosti: A-T i G-C. Adenin i gvanin su veći od timina i citozina, što čini ovaj kriterij komplementarnosti nužnim da bi DNK ostala ujednačena.

Drugo, DNK se nalazi u staničnoj jezgri eukariota, kao iu kloroplastima i mitohondrijima. U prokariotskim organizmima, molekula se nalazi slobodna u citoplazmi u tijelu nepravilnog oblika poznatom kao nukleoid. Na kraju treba dodati da se struktura DNA razlikuje između prokariotskih i eukariotskih stanica. U eukariotskim stanicama ima linearnu strukturu, a krajevi svakog lanca su slobodni; međutim, u prokariotskim stanicama DNA je sadržana u dugom, kružnom dvostrukom lancu.

• Povezani članak: "DNA nukleotidi: što su, karakteristike i funkcije"

Čemu služi DNK?

DNK ima tri glavne funkcije u tijelu: pohranjuju informacije (geni i kompletan genom), proizvode proteine ​​(transkripcija i translacija) i duplikat kako bi se osiguralo da se informacija proslijedi stanicama kćerima tijekom diobe mobitel.

Informacije potrebne za izgradnju i održavanje organizma pohranjene su u DNK, koja se prenosi s roditelja na dijete. DNK koja nosi tu informaciju naziva se genomska DNK, a skup genetskih informacija naziva se genom. Imamo više od dva metra DNK, a jezgre su nam puno manje: DNA je organizirana u kompaktne molekule zvane kromatin, koje odgovaraju povezanosti DNA, RNA i proteina. Kromatin se zatim sastavlja u kromosome, visoko organizirane strukture koje omogućuju diobu stanica.

• Možda će vas zanimati: "Najvažniji dijelovi stanice i organele: Pregled"

Kategorije i dijelovi DNK

DNK se može podijeliti u dvije široke kategorije: nekodirajuća DNK i kodirajuća DNK. Pogledajmo njegove specifične funkcije.

1. Kodirajuća DNK

Ne možemo govoriti o kodiranju DNK bez razgovora o genima. Gen je dio DNK koji utječe na osobinu ili karakteristiku organizma.kao što su boja očiju ili krvna grupa. Geni imaju kodirajuća područja koja se nazivaju otvoreni okviri čitanja, kao i dijelove kontrole nazivaju pojačivači i promotori koji utječu na regiju kodiranja prepisivati. Ukupna količina informacija sadržana u genomu organizma naziva se genotip.

DNK ima informacije za proizvodnju proteina, koji se nazivaju radnicima organizma, a ispunjavaju mnoštvo funkcija; neki su proteini strukturni, poput proteina u kosi ili hrskavici, dok su drugi funkcionalni, poput enzima.

Tijelo koristi 20 različitih aminokiselina za proizvodnju približno 30.000 različitih proteina.. Molekula DNA mora reći stanici redoslijed kojim se aminokiseline trebaju spojiti.

Nasljedstvo određuje koji će se proteini proizvoditi, koristeći DNK kao nacrt za njihovu izgradnju. Ponekad će promjene u DNK kodu (mutacije) uzrokovati nepravilan rad proteina, uzrokujući bolest. U drugim slučajevima, međutim, promjene koda uzrokovat će korisne promjene kod pojedinaca, koji će se tada moći bolje prilagoditi svojoj okolini.

Gen ima DNK koja se čita i pretvara u glasničku RNK supstancu. Ova RNK prenosi informacije između DNK gena i mehanizma odgovornog za stvaranje proteina.. RNA djeluje kao nacrt za strojeve za proizvodnju tako da su aminokiseline raspoređene i povezane ispravnim redoslijedom kako bi se stvorio protein.

Iako je transkripcija na proteine ​​osnovna uloga DNA. Središnja dogma biologije DNK → RNK → protein pokazala se pogrešnom, a zapravo postoji više procesa koji utječu i prenose informacije. Neki virusi koriste RNA kao izvorni materijal (RNA virusi), i proces protoka informacija od RNK do DNK poznat je kao reverzna transkripcija ili reverzna transkripcija DNK. Postoje i nekodirajuće RNA sekvence koje nastaju prijenosom DNA sekvenci u RNA, a one mogu imati funkciju bez pretvaranja u proteine.

• Povezani članak: "Što je genetski kod i kako funkcionira?"

2. nekodirajuća DNA

Oko 90% ljudskog genoma ne kodira proteine.. Ovaj dio DNK naziva se nekodirajuća DNK. DNK se konceptualno može podijeliti u dvije kategorije, gene koji kodiraju proteine ​​i one koji nisu geni. Kod mnogih vrsta, samo mali dio DNK kodira proteine ​​- egzone - i oni čine samo oko 1,5% ljudskog genoma.

Nekodirajuća DNK, također poznata kao neželjena DNK, je DNK koja ne kodira protein: sekvence kao što su introni, rekombinacije virusa, itd. Do nedavno se smatralo da je ovaj DNK beskoristan dok nedavne studije nisu pokazale da to nije slučaj. Ove sekvence mogu regulirati ekspresiju gena budući da imaju afinitet za proteine ​​koji se mogu vezati na DNA i nazivaju se regulatorne sekvence.

Znanstvenici su identificirali samo mali postotak svih postojećih regulatornih sekvenci. Razlog prisutnosti velikih količina nekodirajuće DNA u eukariotskim genomima i Razlike u veličini genoma između različitih vrsta i dalje su enigma u znanosti. predstaviti. Iako postaje poznato sve više i više funkcija nekodirajuće DNK, kao što su:

2.1. elementi koji se ponavljaju

Elementi koji se ponavljaju u genomu također su funkcionalni dijelovi genoma, čine više od polovice svih nukleotida. Grupa znanstvenika sa Sveučilišta Yale nedavno je pronašla nekodirajuću sekvencu DNK koji navodno ima ulogu u dopuštanju ljudima da razviju sposobnost korištenja alata.

2.2. Telomere i centromere

Također, neke sekvence DNA odgovorne su za strukturu kromosoma. Telomeri i centromeri sadrže malo ili nimalo kodirajućih gena, ali ključni su za održavanje strukture kromosoma na okupu.

23. DNA u RNA

Neki geni ne kodiraju proteine, već se prepisuju u molekule RNA: ribosomska RNA, prijenosna RNA i interferirajuća RNA (RNAi).

2.4. alternativni spoj

Raspored introna i egzona u nekim sekvencama gena važan je jer omogućuje alternativno spajanje pre-messenger RNA, stvarajući različite proteine ​​iz istog gena. Bez te sposobnosti imunološki sustav ne bi postojao.

2.5. Pseudogenes

Neke nekodirajuće sekvence DNK potječu iz geni koji su izgubljeni tijekom evolucije. Ovi pseudogeni mogu biti korisni jer mogu dovesti do novih gena s novim funkcijama.

2.6. male dijelove DNK

Druge nekodirajuće sekvence DNA dolaze iz replikacije malih dijelova DNA, koji Također je korisno jer praćenje tih ponavljajućih dijelova DNK može pomoći u studijama filogenija.

zaključak

DNK je molekula koja sadrži nasljedne informacije kod ljudi; Ove informacije, sadržane u DNK, omogućuju stanici da zna redoslijed kojim bi se trebale spajati aminokiseline koje čine proteine. Proteini su odgovorni za većinu tjelesnih funkcija i problem u njihovoj proizvodnji može imati velike posljedice na naše zdravlje. Međutim, kada govorimo o DNK → RNK → protein, pozivamo se na veliku dogmu biologije i gena, zaboravljajući 90% DNK. Donedavno se uloga DNK, koja ne kodira protein, smatrala beskorisnom, ali studije Nedavno je sve više funkcija ovih nekodirajućih sekvenci tzv regulatorni.