Kas yra DNR? Jo charakteristikos, dalys ir funkcijos

DNR yra bene labiausiai žinoma biologinės kilmės molekulė., tai randama visose Žemės planetos gyvose būtybėse. Bet... Kodėl DNR tokia svarbi?

DNR (dezoksiribonukleino rūgštyje) yra būtinos gyvybei instrukcijos: mūsų viduje DNR yra užkoduota informacija, reikalinga visiems mūsų kūno baltymams gaminti. Baltymai atlieka daugybę vaidmenų, lemia ląstelių struktūrą ir vadovauja beveik visiems medžiagų apykaitos procesams organizme.

Genetinio kodo skirtumai yra atsakingi už daugybę reiškinių, kuriuos stebime žmonėms ir gyvūnams: pavyzdžiui, kodėl kai kurie žmonės dažniau nei kiti serga tam tikromis ligomis arba kodėl šunys turi uodegas, skiriasi akių spalva ar grupė sangvinikas. Visas mūsų fizines ir psichines savybes lemia genetika, nors aplinka tuomet gali reikšmingai paveikti mūsų vystymąsi.

Visi esame girdėję apie DNR ir žinome jos pagrindinį vaidmenį mūsų organizme kaip genetinės informacijos sergėtoją, bet... Ar yra kitų funkcijų? Šiame straipsnyje mes išsamiai kalbame apie DNR, jos struktūrą ir visas jos funkcijas.

• Susijęs straipsnis: „10 biologijos šakų: jos tikslai ir savybės“

Kas tiksliai yra DNR?

DNR yra dezoksiribonukleino rūgšties akronimas. Galime sakyti, kad DNR yra visų gyvų dalykų statybinė medžiaga, kurioje yra visi genai būtinų baltymų, būtinų mūsų organizmo funkcionavimui molekulių, gamybai.

DNR yra mūsų paveldėta medžiaga, dėl kurios mes esame tokie, kokie esame, joks žmogus neturi tokios pat DNR kaip kitas: kiekvienas žmogus turi unikalų kodą, esantį ilgoje DNR molekulėje. DNR esanti informacija perduodama iš tėvų vaikui ir maždaug pusė vaiko DNR yra iš tėvo, o kita pusė – iš motinos.

• Galbūt jus domina: "Genetika ir elgesys: ar genai nusprendžia, kaip mes elgiamės?"

DNR struktūra

DNR apibūdinama kaip nukleotidų polimeras, tai yra ilga grandinė, sudaryta iš mažų molekulių.

Nukleotidai yra pagrindiniai dezoksiribonukleino rūgšties (DNR) vienetai. Kiekvieną nukleotidą galima suskirstyti į tris dalis: angliavandenių (2-dezoksiribozės), azoto bazę ir fosfato grupę (gaunamą iš fosforo rūgšties).

Nukleotidai išsiskiria azotine baze, o pateikiant DNR seką nurodomas bazės pavadinimas, nes kiti du komponentai visada yra vienodi. Yra keturi skirtingi pagrindai:

• Adeninas (A)
• Citozinas (C)
• Guaninas (G)
• timinas (T)

DNR įgauna dvigubos spiralės formą, žiūrint trimačiu lygmeniu; Jį sudaro dvi grandinės, kurias kartu laiko vandenilio ryšiai., sudarydami dvigrandę molekulę. Bazinės poros sudaro į kopėčias panašią spiralę, o cukraus fosfato stuburas sudaro atramines DNR spiralės puses.

Bazės yra išdėstytos nuosekliai išilgai grandinės, koduojant genetinę informaciją pagal komplementarumo kriterijų: A-T ir G-C. Adeninas ir guaninas yra didesni nei timinas ir citozinas, todėl šis komplementarumo kriterijus yra būtinas, kad DNR išliktų vienoda.

Antra, DNR randama eukariotų ląstelės branduolyje, taip pat chloroplastuose ir mitochondrijose. Prokariotiniuose organizmuose molekulė randama laisva citoplazmoje netaisyklingos formos kūne, vadinamame nukleoidu. Galiausiai reikėtų pridurti, kad prokariotinių ir eukariotinių ląstelių DNR struktūra skiriasi. Eukariotinėse ląstelėse jis turi linijinę struktūrą, o kiekvienos grandinės galai yra laisvi; tačiau prokariotinėse ląstelėse DNR yra ilgoje, apskritoje dviguboje grandinėje.

• Susijęs straipsnis: "DNR nukleotidai: kas jie yra, savybės ir funkcijos"

Kam skirta DNR?

DNR organizme atlieka tris pagrindines funkcijas: saugoti informaciją (genus ir pilną genomą), gaminti baltymus (transkripcija ir transliacija) ir dublikatas, kad informacija būtų perduodama dukterinėms ląstelėms dalijimosi metu Mobilusis telefonas.

Informacija, reikalinga organizmui sukurti ir palaikyti, yra saugoma DNR, kuri perduodama iš tėvų vaikui. Šią informaciją nešanti DNR vadinama genomine DNR, o genetinės informacijos rinkinys – genomu. Mes turime daugiau nei du metrus DNR, o mūsų branduoliai yra daug mažesni: DNR yra suskirstyta į kompaktiškas molekules, vadinamas chromatinu, kurios atitinka DNR, RNR ir baltymų ryšį. Tada chromatinas susirenka į chromosomas, labai organizuotas struktūras, kurios leidžia ląstelėms dalytis.

• Galbūt jus domina: „Svarbiausios ląstelių dalys ir organelės: apžvalga“

DNR kategorijos ir dalys

DNR galima suskirstyti į dvi dideles kategorijas: nekoduojančią DNR ir koduojančią DNR. Pažvelkime į konkrečias jo funkcijas.

1. Koduojanti DNR

Negalime kalbėti apie DNR kodavimą nekalbant apie genus. Genas yra DNR dalis, kuri daro įtaką organizmo savybei ar savybei.pavyzdžiui, akių spalva ar kraujo grupė. Genai turi kodavimo sritis, vadinamus atvirais skaitymo rėmeliais, taip pat jų dalis kontrolė, vadinama stiprikliais ir promotoriais, kurie daro įtaką koduojančiam regionui perrašyti. Bendras informacijos kiekis, esantis organizmo genome, vadinamas genotipu.

DNR turi informacijos, skirtos gaminti baltymus, kurie vadinami organizmo darbuotojais ir atlieka daugybę funkcijų; kai kurie baltymai yra struktūriniai, kaip baltymai plaukuose ar kremzlėje, o kiti yra funkciniai, kaip fermentai.

Kūnas naudoja 20 skirtingų aminorūgščių, kad pagamintų maždaug 30 000 skirtingų baltymų.. DNR molekulė turi nurodyti ląstelei, kokia tvarka turi būti sujungtos aminorūgštys.

Paveldimumas lemia, kurie baltymai bus gaminami, naudojant DNR kaip jų kūrimo planą. Kartais dėl DNR kodo (mutacijų) pasikeitimo baltymai netinkamai veikia ir sukelia ligas. Tačiau kitais atvejais kodo pakeitimai sukels naudingų individų pakitimų, kurie tada galės geriau prisitaikyti prie savo aplinkos.

Genas turi DNR, kuri nuskaitoma ir paverčiama pasiuntinio RNR medžiaga. Ši RNR perduoda informaciją tarp geno DNR ir mechanizmų, atsakingų už baltymų gamybą.. RNR veikia kaip gamybos mechanizmų planas, kad aminorūgštys būtų išdėstytos ir sujungtos tinkama tvarka, kad susidarytų baltymas.

Nors transkripcija į baltymus yra pagrindinis DNR vaidmuo. Įrodyta, kad pagrindinė biologijos dogma DNR → RNR → baltymas yra klaidinga, ir iš tikrųjų yra daug procesų, kurie daro įtaką ir perduoda informaciją. Kai kurie virusai kaip pradinę medžiagą naudoja RNR (RNR virusai) ir informacijos srautas iš RNR į DNR yra žinomas kaip atvirkštinė transkripcija arba atvirkštinė transkripcija DNR. Taip pat yra nekoduojančių RNR sekų, kurios sukuriamos perkeliant DNR sekas į RNR, ir jos gali atlikti funkciją ir nepavirsdamos baltymais.

• Susijęs straipsnis: "Kas yra genetinis kodas ir kaip jis veikia?"

2. nekoduojanti DNR

Apie 90% žmogaus genomo nekoduoja baltymai.. Ši DNR dalis vadinama nekoduojančia DNR. DNR konceptualiai galima suskirstyti į dvi kategorijas: baltymus koduojančius genus ir negenus. Daugelyje rūšių tik nedidelė DNR dalis koduoja baltymus – egzonus – ir jie sudaro tik apie 1,5 % žmogaus genomo.

Nekoduojanti DNR, dar žinoma kaip nepageidaujama DNR, yra DNR, kuri nekoduoja baltymo: tokių sekų kaip intronai, virusų rekombinacijos ir kt. Dar visai neseniai buvo manoma, kad ši DNR yra nenaudinga, kol naujausi tyrimai parodė, kad taip nėra. Šios sekos gali reguliuoti genų ekspresiją, nes jos turi afinitetą baltymams, kurie gali prisijungti prie DNR ir yra vadinami reguliavimo sekomis.

Mokslininkai nustatė tik nedidelę dalį visų esamų reguliavimo sekų. Priežastis, kodėl eukariotų genomuose yra daug nekoduojančios DNR ir Įvairių rūšių genomo dydžio skirtumai tebėra mokslo mįslė. pateikti. Nors tampa žinoma vis daugiau nekoduojančios DNR funkcijų, tokių kaip:

2.1. pasikartojančius elementus

Pasikartojantys genomo elementai taip pat yra funkcinės genomo dalys, sudaro daugiau nei pusę visų nukleotidų. Jeilio universiteto mokslininkų grupė neseniai rado nekoduojančią DNR seką kuris tariamai atlieka tam tikrą vaidmenį, leidžiantį žmonėms išsiugdyti gebėjimą naudoti įrankiai.

2.2. Telomerai ir centromerai

Be to, kai kurios DNR sekos yra atsakingos už chromosomų struktūrą. Telomerai ir centromerai turi mažai arba visai neturi koduojančių genų, bet yra labai svarbūs norint išlaikyti chromosomų struktūrą kartu.

23. DNR į RNR

Kai kurie genai nekoduoja baltymų, bet yra transkribuojami į RNR molekules: ribosominę RNR, pernešamąją RNR ir interferuojančią RNR (RNRi).

2.4. alternatyvus sujungimas

Intronų ir egzonų išsidėstymas kai kuriose genų sekose yra svarbus, nes leidžia alternatyviai sujungti RNR iki pasiuntinio, kuriant skirtingus baltymus iš to paties geno. Be šio gebėjimo imuninė sistema neegzistuotų.

2.5. Pseudogenai

Kai kurios nekoduojančios DNR sekos yra iš genai, kurie buvo prarasti evoliucijos eigoje. Šie pseudogenai gali būti naudingi, nes gali sukelti naujų genų su naujomis funkcijomis.

2.6. mažos DNR dalys

Kitos nekoduojančios DNR sekos atsiranda replikuojant mažas DNR dalis, kurios Tai taip pat naudinga, nes šių pasikartojančių DNR sekcijų sekimas gali padėti atlikti tyrimus filogenija.

išvada

DNR yra molekulė, kurioje yra paveldima informacija apie žmones; Ši informacija, esanti DNR, leidžia ląstelei žinoti, kokia tvarka turi būti sujungtos baltymus sudarančios aminorūgštys. Baltymai yra atsakingi už daugumą organizmo funkcijų, o jų gamybos problema gali turėti didelių pasekmių mūsų sveikatai. Tačiau kai kalbame apie DNR → RNR → baltymą, mes kalbame apie didžiąją biologijos ir genų dogmą, pamiršdami 90% DNR. Dar visai neseniai DNR, kuri nekoduoja baltymo, vaidmuo buvo laikomas nenaudingu, o tyrimais Pastaruoju metu vis daugiau šių nekoduojančių sekų funkcijų vadinama reguliavimo.