Kas ir DNS? Tās īpašības, daļas un funkcijas

DNS, iespējams, ir vispazīstamākā bioloģiskās izcelsmes molekula., tas ir atrodams visās dzīvajās būtnēs uz planētas Zeme. Bet... Kāpēc DNS ir tik svarīga?

DNS (dezoksiribonukleīnskābe) satur dzīvībai nepieciešamos norādījumus: mūsu ietvaros DNS ir kodēta informācija, kas nepieciešama visu mūsu ķermeņa olbaltumvielu ražošanai. Olbaltumvielas pilda daudzas lomas, nosaka šūnu struktūru un vada gandrīz visus vielmaiņas procesus organismā.

Ģenētiskā koda atšķirības ir saistītas ar daudzām parādībām, kuras mēs novērojam cilvēkiem un dzīvniekiem: piemēram, kāpēc daži cilvēkiem ir lielāka iespēja nekā citiem attīstīt noteiktas slimības vai kāpēc suņiem ir astes, dažādas acu krāsas vai grupa sanguine. Visas mūsu fiziskās un garīgās īpašības nosaka ģenētika, lai gan vide var būtiski ietekmēt mūsu attīstību.

Mēs visi esam dzirdējuši par DNS un zinām, ka tā ir būtiska loma mūsu ķermenī kā ģenētiskās informācijas sargātājai, taču... Vai ir citas funkcijas? Šajā rakstā mēs padziļināti runājam par DNS, tās struktūru un visām tās funkcijām.

• Saistīts raksts: "10 bioloģijas nozares: tās mērķi un īpašības"

Kas īsti ir DNS?

DNS ir dezoksiribonukleīnskābes akronīms. Mēs varam teikt, ka DNS ir visu dzīvo būtņu būvmateriāls, satur visus gēnus nepieciešami olbaltumvielu ražošanai, mūsu ķermeņa darbībai būtiskām molekulām.

DNS satur mūsu iedzimto materiālu, kas padara mūs par to, kas mēs esam, nevienam cilvēkam nav tāda paša DNS kā citam: katram cilvēkam ir unikāls kods, kas ietverts garajā DNS molekulā. DNS ietvertā informācija tiek nodota no vecākiem bērnam, un aptuveni puse no bērna DNS ir no tēva, bet otra puse ir no mātes.

• Jūs varētu interesēt: "Ģenētika un uzvedība: vai gēni izlemj, kā mēs rīkojamies?"

DNS struktūra

DNS ir aprakstīts kā nukleotīdu polimērs, tas ir, gara ķēde, kas sastāv no mazām molekulām.

Nukleotīdi ir dezoksiribonukleīnskābes (DNS) pamatvienības. Katru nukleotīdu var iedalīt trīs daļās: ogļhidrātu (2-dezoksiribozi), slāpekļa bāzi un fosfātu grupu (atvasināta no fosforskābes).

Nukleotīdi izceļas ar slāpekļa bāzi, un tas ir bāzes nosaukums, kas tiek norādīts, uzrādot DNS secību, jo abas pārējās sastāvdaļas vienmēr ir vienādas. Ir četras dažādas bāzes:

• Adenīns (A)
• Citozīns (C)
• Guanīns (G)
• Timīns (T)

DNS izpaužas kā dubultspirāle, ja to aplūko trīsdimensiju līmenī; Tas sastāv no divām ķēdēm, kuras kopā satur ūdeņraža saites., veidojot divpavedienu molekulu. Bāzes pāri veido kāpnēm līdzīgu spirāli, un cukura fosfāta mugurkauls veido DNS spirāles atbalsta malas.

Bāzes ir sakārtotas secīgā secībā gar ķēdi, kodē ģenētisko informāciju saskaņā ar komplementaritātes kritēriju: A-T un G-C. Adenīnam un guanīnam ir lielāks izmērs nekā timīnam un citozīnam, tāpēc šis komplementaritātes kritērijs ir nepieciešams, lai DNS saglabātu viendabīgumu.

Otrkārt, DNS ir atrodama eikariotu šūnu kodolā, kā arī hloroplastos un mitohondrijos. Prokariotu organismos molekula ir brīva citoplazmā neregulāras formas ķermenī, kas pazīstama kā nukleoīds. Visbeidzot, jāpiebilst, ka DNS struktūra atšķiras starp prokariotu un eikariotu šūnām. Eikariotu šūnās tam ir lineāra struktūra, un katras ķēdes gali ir brīvi; tomēr prokariotu šūnās DNS atrodas garā, apļveida dubultā virknē.

• Saistīts raksts: "DNS nukleotīdi: kas tie ir, īpašības un funkcijas"

Kam domāta DNS?

DNS organismā ir trīs galvenās funkcijas: uzglabāt informāciju (gēnus un pilnu genomu), ražot proteīnus (transkripcija un translācija) un dublikātu, lai nodrošinātu, ka dalīšanās laikā informācija tiek nodota meitas šūnām Mobilais telefons.

Informācija, kas nepieciešama, lai izveidotu un uzturētu organismu, tiek glabāta DNS, kas tiek nodota no vecākiem bērnam. DNS, kas nes šo informāciju, sauc par genoma DNS, un ģenētiskās informācijas kopumu sauc par genomu. Mums ir vairāk nekā divi metri DNS, un mūsu kodoli ir daudz mazāki: DNS ir sakārtota kompaktās molekulās, ko sauc par hromatīnu, kas atbilst DNS, RNS un proteīnu asociācijai. Pēc tam hromatīns apvienojas hromosomās, ļoti organizētās struktūrās, kas nodrošina šūnu dalīšanos.

• Jūs varētu interesēt: "Svarīgākās šūnu daļas un organellas: pārskats"

DNS kategorijas un daļas

DNS var iedalīt divās plašās kategorijās: nekodējošā DNS un kodējošā DNS. Apskatīsim tā īpašās funkcijas.

1. Kodējošā DNS

Mēs nevaram runāt par DNS kodēšanu, nerunājot par gēniem. Gēns ir DNS daļa, kas ietekmē organisma iezīmi vai īpašību.piemēram, acu krāsa vai asinsgrupa. Gēniem ir kodēšanas reģioni, ko sauc par atvērtajiem lasīšanas rāmjiem, kā arī to sadaļas kontrole, ko sauc par pastiprinātājiem un promotoriem, kas ietekmē kodēšanas reģionu pārrakstīt. Kopējo informācijas daudzumu, kas atrodas organisma genomā, sauc par genotipu.

DNS ir informācija olbaltumvielu ražošanai, ko sauc par organisma darbiniekiem un kas pilda daudzas funkcijas; daži proteīni ir strukturāli, piemēram, olbaltumvielas matos vai skrimšļos, bet citi ir funkcionāli, piemēram, fermenti.

Ķermenis izmanto 20 dažādas aminoskābes, lai ražotu aptuveni 30 000 dažādu olbaltumvielu.. DNS molekulai ir jāpasaka šūnai secība, kādā aminoskābes jāsavieno.

Iedzimtība nosaka, kuri proteīni tiks ražoti, izmantojot DNS kā projektu to veidošanai. Dažreiz izmaiņas DNS kodā (mutācijas) izraisa olbaltumvielu nedarbošanos pareizi, izraisot slimības. Tomēr citos gadījumos koda izmaiņas radīs labvēlīgas izmaiņas indivīdos, kuri pēc tam varēs labāk pielāgoties savai videi.

Gēnam ir DNS, kas tiek nolasīta un pārveidota par ziņojuma RNS vielu. Šī RNS pārraida informāciju starp gēna DNS un iekārtu, kas ir atbildīga par proteīnu ražošanu.. RNS darbojas kā ražošanas iekārtu projekts, lai aminoskābes tiktu sakārtotas un savienotas pareizā secībā, lai izveidotu proteīnu.

Lai gan transkripcija uz olbaltumvielām ir DNS galvenā loma. Ir pierādīts, ka bioloģijas DNS → RNS → proteīna galvenā dogma ir nepareiza, un patiesībā ir vairāki procesi, kas ietekmē un pārsūta informāciju. Daži vīrusi izmanto RNS kā oriģinālo materiālu (RNS vīrusi) un Informācijas process, kas plūst no RNS uz DNS, ir pazīstams kā reversās transkripcijas vai reversās transkripcijas DNS. Ir arī nekodējošas RNS sekvences, kas tiek izveidotas, pārnesot DNS sekvences uz RNS, un tām var būt funkcija, nepārveidojot olbaltumvielas.

• Saistīts raksts: "Kas ir ģenētiskais kods un kā tas darbojas?"

2. nekodējoša DNS

Apmēram 90% cilvēka genoma nekodē olbaltumvielas.. Šo DNS daļu sauc par nekodējošu DNS. DNS konceptuāli var iedalīt divās kategorijās: proteīnu kodējošie gēni un negēni. Daudzās sugās tikai neliela DNS daļa kodē proteīnus - eksonus - un tie veido tikai aptuveni 1,5% no cilvēka genoma.

Nekodējošā DNS, kas pazīstama arī kā nevēlamā DNS, ir DNS, kas nekodē proteīnu: tādas sekvences kā introni, vīrusu rekombinācijas utt. Vēl nesen tika uzskatīts, ka šī DNS ir bezjēdzīga, līdz nesenie pētījumi parādīja, ka tas tā nav. Šīs sekvences var regulēt gēnu ekspresiju, jo tām ir afinitāte pret olbaltumvielām, kas var saistīties ar DNS, un tās sauc par regulējošām sekvencēm.

Zinātnieki ir identificējuši tikai nelielu procentuālo daļu no visām esošajām regulējošām sekvencēm. Iemesls liela daudzuma nekodējošas DNS klātbūtnei eikariotu genomos un Dažādu sugu genoma lieluma atšķirības joprojām ir zinātnes mīkla. klāt. Lai gan kļūst zināmas arvien vairāk nekodējošas DNS funkcijas, piemēram:

2.1. atkārtojošie elementi

Atkārtoti elementi genomā ir arī funkcionālas genoma daļas, veido vairāk nekā pusi no visiem nukleotīdiem. Jēlas universitātes zinātnieku grupa nesen atklāja nekodējošu DNS secību kam it kā ir nozīme, ļaujot cilvēkiem attīstīt spēju lietot instrumenti.

2.2. Telomēri un centrimēri

Arī dažas DNS sekvences ir atbildīgas par hromosomu struktūru. Telomēri un centromēri satur maz vai nemaz nav kodējošo gēnu, bet ir izšķiroši svarīgi hromosomu struktūras noturēšanai kopā.

23. DNS uz RNS

Daži gēni nekodē proteīnus, bet tiek pārrakstīti RNS molekulās: ribosomu RNS, pārneses RNS un traucējošā RNS (RNAi).

2.4. alternatīvs savienojums

Intronu un eksonu izvietojums dažās gēnu sekvencēs ir svarīgs, jo ļauj alternatīvi splicēt pirmsvēstnesa RNS, veidojot dažādus proteīnus no viena un tā paša gēna. Bez šīs spējas imūnsistēma nepastāvētu.

2.5. Pseidogēni

Dažas nekodējošas DNS sekvences nāk no gēni, kas ir zaudēti evolūcijas gaitā. Šie pseidogēni var būt noderīgi, jo tie var radīt jaunus gēnus ar jaunām funkcijām.

2.6. nelielas DNS daļas

Citas nekodējošas DNS sekvences nāk no mazu DNS sekciju replikācijas, kas Tas ir arī noderīgi, jo šo atkārtoto DNS daļu izsekošana var palīdzēt pētījumos par filoģenēze.

secinājums

DNS ir molekula, kas satur cilvēka iedzimtu informāciju; Šī informācija, kas atrodas DNS, ļauj šūnai uzzināt secību, kādā jāsavieno aminoskābes, kas veido olbaltumvielas. Olbaltumvielas ir atbildīgas par lielāko daļu ķermeņa funkciju, un to ražošanas problēma var ļoti ietekmēt mūsu veselību. Tomēr, runājot par DNS → RNS → proteīnu, mēs atsaucamies uz lielo bioloģijas un gēnu dogmu, aizmirstot 90% DNS. Vēl nesen par bezjēdzīgu tika uzskatīta DNS loma, kas nekodē proteīnu, bet gan pētījumi Pēdējā laikā arvien vairāk šo nekodēšanas secību funkcijas sauc regulējošas.