რა არის დნმ? მისი მახასიათებლები, ნაწილები და ფუნქციები

დნმ ალბათ ბიოლოგიური წარმოშობის ყველაზე ცნობილი მოლეკულაა., ეს გვხვდება პლანეტა დედამიწის ყველა ცოცხალ არსებაში. მაგრამ... რატომ არის დნმ ასე მნიშვნელოვანი?

დნმ (დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა) შეიცავს სიცოცხლისთვის აუცილებელ მითითებებს: ჩვენს შიგნით დნმ არის დაშიფრული ინფორმაცია, რომელიც აუცილებელია ჩვენს ორგანიზმში ყველა ცილის შესაქმნელად. ცილები ასრულებენ მრავალ როლს, განსაზღვრავენ უჯრედების სტრუქტურას და ხელმძღვანელობენ ორგანიზმში თითქმის ყველა მეტაბოლურ პროცესს.

გენეტიკურ კოდში განსხვავებები პასუხისმგებელია უამრავ ფენომენზე, რომელსაც ვაკვირდებით ადამიანებსა და ცხოველებში: მაგალითად, რატომ ზოგიერთი ადამიანებს უფრო მეტად უვითარდებათ გარკვეული დაავადებები, ვიდრე სხვები, ან რატომ აქვთ ძაღლებს კუდები, თვალების განსხვავებული ფერი ან ჯგუფი სანგვინი. ჩვენს ყველა ფიზიკურ და გონებრივ მახასიათებელს გენეტიკა განსაზღვრავს, თუმცა გარემომ შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს ჩვენს განვითარებაზე.

ყველას გვსმენია დნმ-ის შესახებ და ვიცით მისი ფუნდამენტური როლი ჩვენს ორგანიზმში, როგორც გენეტიკური ინფორმაციის მცველი, მაგრამ... არის სხვა ფუნქციები?

ამ სტატიაში სიღრმისეულად ვისაუბრებთ დნმ-ზე, მის სტრუქტურასა და მის ყველა ფუნქციაზე.

• დაკავშირებული სტატია: "ბიოლოგიის 10 ფილიალი: მისი მიზნები და მახასიათებლები"

კონკრეტულად რა არის დნმ?

დნმ არის დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის აკრონიმი. შეგვიძლია ვთქვათ, რომ დნმ არის ყველა ცოცხალი არსების სამშენებლო ბლოკი შეიცავს ყველა გენს აუცილებელია ცილების, ჩვენი ორგანიზმის ფუნქციონირებისთვის აუცილებელი მოლეკულების წარმოებისთვის.

დნმ შეიცავს ჩვენს მემკვიდრეობით მასალას, რაც გვაქცევს ისეთებს, როგორიც ვართ, არცერთ ადამიანს არ აქვს იგივე დნმ, როგორც მეორეს: თითოეულ ადამიანს აქვს უნიკალური კოდი, რომელიც შეიცავს გრძელ დნმ-ის მოლეკულას. დნმ-ში შემავალი ინფორმაცია გადაეცემა მშობლიდან შვილს და ბავშვის დნმ-ის დაახლოებით ნახევარი მამის წარმოშობისაა, მეორე ნახევარი კი დედისგან.

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "გენეტიკა და ქცევა: გენები წყვეტენ თუ როგორ მოვიქცეთ?"

დნმ-ის სტრუქტურა

დნმ აღწერილია როგორც ნუკლეოტიდების პოლიმერი, ანუ გრძელი ჯაჭვი, რომელიც შედგება მცირე მოლეკულებისგან.

ნუკლეოტიდები დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის (დნმ) ფუნდამენტური ერთეულია. თითოეული ნუკლეოტიდი შეიძლება დაიყოს სამ ნაწილად: ნახშირწყლები (2-დეოქსირიბოზა), აზოტოვანი ბაზა და ფოსფატური ჯგუფი (ფოსფორის მჟავისგან მიღებული).

ნუკლეოტიდები გამოირჩევიან აზოტოვანი ფუძითდა ეს არის ფუძის სახელი, რომელიც მითითებულია დნმ-ის თანმიმდევრობის წარმოდგენისას, რადგან ორი სხვა კომპონენტი ყოველთვის ერთნაირია. არსებობს ოთხი განსხვავებული საფუძველი:

• ადენინი (A)
• ციტოზინი (C)
• გუანინი (G)
• თიმინი (T)

დნმ იღებს ორმაგი სპირალის ფორმას სამგანზომილებიან დონეზე დათვალიერებისას; იგი შედგება ორი ჯაჭვისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული წყალბადის ბმებით., რომელიც ქმნის ორჯაჭვიან მოლეკულას. ბაზის წყვილები ქმნიან კიბის მსგავს სპირალს, ხოლო შაქრის ფოსფატის ხერხემალი ქმნის დნმ-ის სპირალის საყრდენ გვერდებს.

ფუძეები თანმიმდევრობით სწორდება ჯაჭვის გასწვრივ, დაშიფვრა გენეტიკური ინფორმაცია კომპლემენტარობის კრიტერიუმის მიხედვით: A-T და G-C. ადენინი და გუანინი ზომით უფრო დიდია, ვიდრე თიმინი და ციტოზინი, რაც ამ კომპლემენტარობის კრიტერიუმს აუცილებელს ხდის დნმ-ის ერთგვაროვნებისთვის.

Მეორეც, დნმ გვხვდება ევკარიოტების უჯრედის ბირთვში, ასევე ქლოროპლასტებსა და მიტოქონდრიებში.. პროკარიოტულ ორგანიზმებში მოლეკულა თავისუფლად გვხვდება ციტოპლაზმაში არარეგულარული ფორმის სხეულში, რომელიც ცნობილია როგორც ნუკლეოიდი. და ბოლოს, უნდა დავამატოთ, რომ დნმ-ის სტრუქტურა განსხვავდება პროკარიოტულ და ევკარიოტულ უჯრედებს შორის. ეუკარიოტულ უჯრედებში მას აქვს წრფივი სტრუქტურა და თითოეული ჯაჭვის ბოლოები თავისუფალია; თუმცა, პროკარიოტულ უჯრედებში დნმ შეიცავს გრძელ, წრიულ ორჯაჭვიან.

• დაკავშირებული სტატია: "დნმ ნუკლეოტიდები: რა არის ისინი, მახასიათებლები და ფუნქციები"

რისთვის არის დნმ?

დნმ-ს აქვს სამი ძირითადი ფუნქცია ორგანიზმში: ინფორმაციის შენახვა (გენები და სრული გენომი), ცილების წარმოება (ტრანსკრიფცია და ტრანსლაცია) და დუბლიკატი იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ინფორმაცია გადაეცემა ქალიშვილურ უჯრედებს გაყოფის დროს მობილური ტელეფონი.

ორგანიზმის ასაშენებლად და შესანარჩუნებლად საჭირო ინფორმაცია ინახება დნმ-ში, რომელიც გადაეცემა მშობლიდან შვილს. დნმ-ს, რომელიც ამ ინფორმაციას ატარებს, ეწოდება გენომიური დნმ, ხოლო გენეტიკური ინფორმაციის ერთობლიობას გენომი. ჩვენ გვაქვს ორ მეტრზე მეტი დნმ და ჩვენი ბირთვები გაცილებით მცირეადნმ ორგანიზებულია კომპაქტურ მოლეკულებად, რომელსაც ეწოდება ქრომატინი, რომლებიც შეესაბამება დნმ-ის, რნმ-ის და ცილების გაერთიანებას. შემდეგ ქრომატინი იკრიბება ქრომოსომებში, მაღალ ორგანიზებულ სტრუქტურებში, რომლებიც საშუალებას აძლევს უჯრედების დაყოფას.

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "უჯრედის ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილები და ორგანელები: მიმოხილვა"

დნმ-ის კატეგორიები და ნაწილები

დნმ შეიძლება დაიყოს ორ დიდ კატეგორიად: არაკოდიციური დნმ და კოდირების დნმ. ვნახოთ მისი კონკრეტული ფუნქციები.

1. კოდირების დნმ

ჩვენ არ შეგვიძლია ვისაუბროთ დნმ-ის კოდირებაზე გენებზე საუბრის გარეშე. გენი არის დნმ-ის ნაწილი, რომელიც გავლენას ახდენს ორგანიზმის თვისებებზე ან მახასიათებლებზე.როგორიცაა თვალის ფერი ან სისხლის ჯგუფი. გენებს აქვთ კოდირების რეგიონები, რომელსაც ეწოდება ღია წაკითხვის ჩარჩოები, ასევე სექციები კონტროლი ეწოდება გამაძლიერებლებს და პრომოუტერებს, რომლებიც გავლენას ახდენენ კოდირების რეგიონზე გადაწერა. ორგანიზმის გენომში შემავალი ინფორმაციის მთლიან რაოდენობას გენოტიპი ეწოდება.

დნმ-ს აქვს ინფორმაცია ცილების წარმოებისთვის, რომლებსაც უწოდებენ ორგანიზმის მუშებს და რომლებიც ასრულებენ უამრავ ფუნქციას; ზოგიერთი ცილა სტრუქტურულია, როგორიცაა თმის ან ხრტილის ცილები, ზოგი კი ფუნქციურია, როგორც ფერმენტები.

სხეული იყენებს 20 სხვადასხვა ამინომჟავას დაახლოებით 30000 სხვადასხვა ცილის შესაქმნელად.. დნმ-ის მოლეკულამ უნდა უთხრას უჯრედს ამინომჟავების შეერთების თანმიმდევრობა.

მემკვიდრეობა განსაზღვრავს რომელი პროტეინები წარმოიქმნება, დნმ-ის გამოყენებით, როგორც გეგმა მათ ასაგებად. ზოგჯერ დნმ-ის კოდში ცვლილებები (მუტაციები) იწვევს ცილების არასწორად მუშაობას, რაც იწვევს დაავადებას. თუმცა, სხვა დროს, კოდის ცვლილებები გამოიწვევს სასარგებლო ცვლილებებს ინდივიდებში, რომლებიც შემდეგ უკეთ შეძლებენ თავიანთ გარემოსთან ადაპტირებას.

გენს აქვს დნმ, რომელიც იკითხება და გარდაიქმნება მესინჯერ რნმ ნივთიერებად. ეს რნმ გადასცემს ინფორმაციას გენის დნმ-სა და ცილების წარმოებაზე პასუხისმგებელ მექანიზმებს შორის.. რნმ მოქმედებს როგორც საწარმოო ტექნიკის გეგმა ისე, რომ ამინომჟავები განლაგებულია და დაკავშირებულია სწორი თანმიმდევრობით ცილის შესაქმნელად.

მიუხედავად იმისა, რომ ცილებზე ტრანსკრიფცია დნმ-ის ძირითადი როლია. ბიოლოგიის ცენტრალური დოგმა დნმ → რნმ → ცილა მცდარი აღმოჩნდა და სინამდვილეში არსებობს მრავალი პროცესი, რომელიც გავლენას ახდენს და გადასცემს ინფორმაციას. ზოგიერთი ვირუსი იყენებს რნმ-ს, როგორც ორიგინალურ მასალას (რნმ ვირუსები) და ინფორმაციის პროცესი, რომელიც მიედინება რნმ-დან დნმ-ში, ცნობილია, როგორც საპირისპირო ტრანსკრიფცია ან საპირისპირო ტრანსკრიფცია დნმ.. ასევე არსებობს რნმ-ის არაკოდიციური თანმიმდევრობები, რომლებიც იქმნება დნმ-ის თანმიმდევრობების რნმ-ზე გადატანით, და მათ შეუძლიათ ფუნქციონირება ცილებად გადაქცევის გარეშე.

• დაკავშირებული სტატია: "რა არის გენეტიკური კოდი და როგორ მუშაობს იგი?"

2. არაკოდიციური დნმ

ადამიანის გენომის დაახლოებით 90% არ კოდირებს ცილებს.. დნმ-ის ამ ნაწილს არაკოდირების დნმ ეწოდება. დნმ კონცეპტუალურად შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად, პროტეინის კოდირების გენებად და არაგენებად. ბევრ სახეობაში დნმ-ის მხოლოდ მცირე ნაწილი კოდირებს ცილებს - ეგზონებს - და ისინი შეადგენენ ადამიანის გენომის მხოლოდ 1,5%-ს.

არაკოდიციური დნმ, ასევე ცნობილი როგორც უსარგებლო დნმ, არის დნმ, რომელიც არ კოდირებს ცილას: თანმიმდევრობები, როგორიცაა ინტრონები, ვირუსის რეკომბინაციები და ა.შ. ბოლო დრომდე ითვლებოდა, რომ ეს დნმ უსარგებლო იყო, სანამ ბოლო კვლევებმა არ აჩვენა, რომ ეს ასე არ არის. ამ თანმიმდევრობებს შეუძლიათ გენის ექსპრესიის რეგულირება, რადგან მათ აქვთ მიდრეკილება ცილებთან, რომლებსაც შეუძლიათ დნმ-თან დაკავშირება და მარეგულირებელ თანმიმდევრობას უწოდებენ.

მეცნიერებმა ყველა არსებული მარეგულირებელი თანმიმდევრობის მხოლოდ მცირე პროცენტი გამოავლინეს. ევკარიოტულ გენომებში დიდი რაოდენობით არაკოდიციური დნმ-ის არსებობის მიზეზი და გენომის ზომის განსხვავებები სხვადასხვა სახეობებს შორის მეცნიერებაში იდუმალი რჩება. აწმყო. მიუხედავად იმისა, რომ არაკოდირების დნმ-ის უფრო და უფრო მეტი ფუნქცია ხდება ცნობილი, როგორიცაა:

2.1. განმეორებადი ელემენტები

გენომის განმეორებადი ელემენტები ასევე გენომის ფუნქციური ნაწილებია, შეადგენენ ყველა ნუკლეოტიდის ნახევარზე მეტს. იელის უნივერსიტეტის მეცნიერთა ჯგუფმა ახლახან იპოვა დნმ-ის არაკოდირების თანმიმდევრობა რომელსაც, სავარაუდოდ, აქვს როლი, რომელიც საშუალებას აძლევს ადამიანებს გამოიმუშაონ გამოყენების უნარი ხელსაწყოები.

2.2. ტელომერები და ცენტრომერები

ასევე, დნმ-ის ზოგიერთი თანმიმდევრობა პასუხისმგებელია ქრომოსომების სტრუქტურაზე. ტელომერები და ცენტრომერები შეიცავს რამდენიმე კოდირებულ გენს ან საერთოდ არ შეიცავს, მაგრამ გადამწყვეტია ქრომოსომის სტრუქტურის ერთად შესანარჩუნებლად.

23. დნმ რნმ-მდე

ზოგიერთი გენი არ ახდენს ცილების კოდირებას, მაგრამ ტრანსკრიბირებულია რნმ-ის მოლეკულებად: რიბოსომური რნმ, გადამტანი რნმ და ინტერფერენტული რნმ (RNAi).

2.4. ალტერნატიული შერწყმა

ინტრონებისა და ეგზონების განლაგება ზოგიერთ გენის თანმიმდევრობაში მნიშვნელოვანია, რადგან იძლევა წინასწარ მესინჯერის რნმ-ის ალტერნატიულ შეერთებასერთი და იგივე გენიდან სხვადასხვა ცილების შექმნას. ამ უნარის გარეშე იმუნური სისტემა არ იარსებებდა.

2.5. ფსევდოგენები

ზოგიერთი არაკოდირების დნმ-ის თანმიმდევრობა მოდის გენები, რომლებიც დაიკარგა ევოლუციის პროცესში. ეს ფსევდოგენები შეიძლება იყოს სასარგებლო, რადგან მათ შეუძლიათ გამოიწვიონ ახალი გენები ახალი ფუნქციებით.

2.6. დნმ-ის მცირე მონაკვეთები

სხვა არაკოდიციური დნმ-ის თანმიმდევრობები მოდის დნმ-ის მცირე მონაკვეთების რეპლიკაციიდან, რომელიც ის ასევე სასარგებლოა, რადგან დნმ-ის ამ განმეორებადი სექციების თვალყურის დევნება დაგეხმარებათ კვლევებში ფილოგენია.

დასკვნა

დნმ არის მოლეკულა, რომელიც შეიცავს ადამიანებში მემკვიდრეობით ინფორმაციას; ეს ინფორმაცია, რომელიც შეიცავს დნმ-ს, საშუალებას აძლევს უჯრედს იცოდეს ამინომჟავების, რომლებიც ქმნიან ცილებს, უნდა შეერთდეს. პროტეინები პასუხისმგებელნი არიან სხეულის ფუნქციების უმეტეს ნაწილზე და მათ წარმოების პრობლემამ შეიძლება დიდი შედეგები მოჰყვეს ჩვენს ჯანმრთელობას. თუმცა, როდესაც ვსაუბრობთ დნმ → რნმ → პროტეინზე, ჩვენ მივმართავთ ბიოლოგიისა და გენების დიდ დოგმას, ვივიწყებთ დნმ-ის 90%-ს. ბოლო დრომდე, დნმ-ის როლი, რომელიც არ კოდირებს ცილას, ითვლებოდა უსარგებლო, მაგრამ შესწავლილი იყო ცოტა ხნის წინ, უფრო და უფრო მეტი ფუნქცია ამ არაკოდირების თანმიმდევრობით ე.წ მარეგულირებელი.