Czym jest DNA? Jego cechy, części i funkcje

DNA jest prawdopodobnie najbardziej znaną cząsteczką pochodzenia biologicznego., znajduje się to we wszystkich żywych istotach na planecie Ziemia. Ale... Dlaczego DNA jest tak ważne?

DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) zawiera niezbędne instrukcje do życia: w naszym W DNA zakodowana jest informacja niezbędna do wytworzenia wszystkich białek w naszym ciele. Białka pełnią wiele ról, determinują strukturę komórek i kierują niemal wszystkimi procesami metabolicznymi w organizmie.

Różnice w kodzie genetycznym są odpowiedzialne za wiele zjawisk, które obserwujemy u ludzi i zwierząt: na przykład dlaczego niektóre ludzie są bardziej niż inni narażeni na rozwój pewnych chorób lub dlaczego psy mają ogony, inny kolor oczu lub grupę optymistyczny. Wszystkie nasze cechy fizyczne i psychiczne są zdeterminowane genetycznie, chociaż środowisko może wtedy znacząco wpływać na nasz rozwój.

Wszyscy słyszeliśmy o DNA i znamy jego fundamentalną rolę w naszym ciele jako strażnika informacji genetycznej, ale... Czy są inne funkcje? W tym artykule szczegółowo omówimy DNA, jego strukturę i wszystkie funkcje.

• Powiązany artykuł: „10 gałęzi biologii: jej cele i cechy”

Czym dokładnie jest DNA?

DNA to akronim oznaczający kwas dezoksyrybonukleinowy. Możemy powiedzieć, że DNA jest budulec wszystkich żywych istot, zawiera wszystkie geny niezbędne do produkcji białek, niezbędnych cząsteczek do funkcjonowania naszego organizmu.

DNA zawiera nasz odziedziczony materiał, który sprawia, że ​​jesteśmy tym, kim jesteśmy, żadna osoba nie ma takiego samego DNA jak inna: każda osoba ma unikalny kod zawarty w długiej cząsteczce DNA. Informacja zawarta w DNA jest przekazywana z rodzica na dziecko, a około połowa DNA dziecka jest pochodzenia ojcowskiego, a druga połowa jest pochodzenia matczynego.

• Możesz być zainteresowany: „Genetyka i zachowanie: czy geny decydują o tym, jak działamy?”

Struktura DNA

DNA jest opisane jako polimer nukleotydów, czyli długi łańcuch złożony z małych cząsteczek.

Nukleotydy są podstawowymi jednostkami kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA). Każdy nukleotyd można podzielić na trzy części: węglowodan (2-dezoksyryboza), zasadę azotową i grupę fosforanową (pochodzącą z kwasu fosforowego).

Nukleotydy wyróżniają się bazą azotową, i jest to nazwa zasady, która jest określona podczas prezentacji sekwencji DNA, ponieważ dwa pozostałe składniki są zawsze takie same. Istnieją cztery różne bazy:

• Adenina (A)
• Cytozyna (C)
• Guanina (G)
• Tymina (T)

DNA przybiera formę podwójnej helisy, gdy jest oglądane na poziomie trójwymiarowym; Składa się z dwóch łańcuchów połączonych wiązaniami wodorowymi., tworząc dwuniciową cząsteczkę. Pary zasad tworzą przypominającą drabinę spiralę, a szkielet fosforanu cukru tworzy wspierające boki helisy DNA.

Zasady są ułożone w kolejności sekwencyjnej wzdłuż łańcucha, kodując informację genetyczną zgodnie z kryterium komplementarności: A-T i G-C. Adenina i guanina mają większe rozmiary niż tymina i cytozyna, co sprawia, że ​​kryterium komplementarności jest konieczne, aby DNA pozostał jednorodny.

Po drugie, DNA znajduje się w jądrze komórkowym eukariontów, a także w chloroplastach i mitochondriach. W organizmach prokariotycznych cząsteczka znajduje się w cytoplazmie w nieregularnym kształcie, znanym jako nukleoid. Na koniec należy dodać, że struktura DNA różni się między komórkami prokariotycznymi i eukariotycznymi. W komórkach eukariotycznych ma strukturę liniową, a końce każdego łańcucha są wolne; jednak w komórkach prokariotycznych DNA jest zawarte w długiej, okrągłej podwójnej nici.

• Powiązany artykuł: „Nukleotydy DNA: czym są, cechy i funkcje”

Do czego służy DNA?

DNA pełni w organizmie trzy główne funkcje: przechowywać informacje (geny i kompletny genom), wytwarzać białka (transkrypcja i translacja) i duplikować, aby zapewnić przekazywanie informacji do komórek potomnych podczas podziału komórka.

Informacje potrzebne do budowy i utrzymania organizmu są przechowywane w DNA, które jest przekazywane z rodzica na dziecko. DNA, które zawiera te informacje, nazywa się genomowym DNA, a zestaw informacji genetycznej nazywa się genomem. Mamy ponad dwa metry DNA, a nasze jądra są znacznie mniejsze: DNA jest zorganizowane w zwarte cząsteczki zwane chromatyną, które odpowiadają asocjacji DNA, RNA i białek. Chromatyna następnie łączy się w chromosomy, wysoce zorganizowane struktury, które umożliwiają podziały komórkowe.

• Możesz być zainteresowany: „Najważniejsze części komórki i organelle: przegląd”

Kategorie i części DNA

DNA można podzielić na dwie szerokie kategorie: niekodujący DNA i kodujący DNA. Zobaczmy jego specyficzne funkcje.

1. Kodujący DNA

Nie możemy mówić o kodowaniu DNA bez mówienia o genach. Gen to odcinek DNA, który wpływa na cechę lub cechę organizmu.takie jak kolor oczu lub grupa krwi. Geny mają regiony kodujące zwane otwartymi ramkami odczytu, a także sekcje kontrola zwana wzmacniaczami i promotorami, które wpływają na region kodujący, który ma być rozpisać. Całkowita ilość informacji zawartych w genomie organizmu nazywana jest genotypem.

DNA zawiera informacje potrzebne do produkcji białek, które nazywane są pracownikami organizmu i które pełnią wiele funkcji; niektóre białka są strukturalne, jak białka we włosach lub chrząstkach, podczas gdy inne są funkcjonalne, jak enzymy.

Organizm wykorzystuje 20 różnych aminokwasów, aby wytworzyć około 30 000 różnych białek.. Cząsteczka DNA musi powiedzieć komórce kolejność łączenia aminokwasów.

Dziedziczność określa, które białka zostaną wyprodukowane, wykorzystując DNA jako plan do ich budowy. Czasami zmiany w kodzie DNA (mutacje) powodują nieprawidłowe działanie białek, powodując choroby. Innym razem jednak zmiany w kodzie spowodują korzystne zmiany u osób, które będą wtedy lepiej przystosować się do swojego środowiska.

Gen ma DNA, które jest odczytywane i przekształcane w substancję informacyjnego RNA. Ten RNA przekazuje informacje między DNA genu a maszynerią odpowiedzialną za wytwarzanie białek.. RNA działa jak plan dla maszynerii produkcyjnej, dzięki czemu aminokwasy są ułożone i połączone we właściwej kolejności, tworząc białko.

Chociaż transkrypcja do białek jest podstawową rolą DNA. Wykazano, że centralny dogmat biologii DNA → RNA → białko jest błędny i faktycznie istnieje wiele procesów, które wpływają i przekazują informacje. Niektóre wirusy wykorzystują RNA jako oryginalny materiał (wirusy RNA) i proces przepływu informacji z RNA do DNA jest znany jako odwrotna transkrypcja lub odwrotna transkrypcja DNA. Istnieją również niekodujące sekwencje RNA, które są tworzone przez przeniesienie sekwencji DNA do RNA i mogą one pełnić funkcję bez przekształcania w białka.

• Powiązany artykuł: „Co to jest kod genetyczny i jak działa?”

2. niekodujący DNA

Około 90% genomu człowieka nie koduje białek.. Ta część DNA nazywana jest niekodującym DNA. DNA można koncepcyjnie podzielić na dwie kategorie, geny kodujące białka i niegeny. U wielu gatunków tylko niewielka część kodu DNA koduje białka – eksony – i stanowią one jedynie około 1,5% ludzkiego genomu.

Niekodujący DNA, znany również jako śmieciowy DNA, to DNA, które nie koduje białka: sekwencji takich jak introny, rekombinacje wirusów itp. Do niedawna uważano, że DNA jest bezużyteczne, dopóki ostatnie badania nie wykazały, że tak nie jest. Te sekwencje mogą regulować ekspresję genów, ponieważ mają powinowactwo do białek, które mogą wiązać się z DNA i są nazywane sekwencjami regulatorowymi.

Naukowcy zidentyfikowali tylko niewielki procent wszystkich istniejących sekwencji regulatorowych. Powód obecności dużych ilości niekodującego DNA w genomach eukariotycznych i Różnice w wielkości genomu między różnymi gatunkami pozostają w nauce zagadką. teraźniejszość. Chociaż coraz więcej funkcji niekodującego DNA staje się znanych, takich jak:

2.1. powtarzające się elementy

Powtarzające się elementy w genomie są również funkcjonalnymi częściami genomu, stanowią ponad połowę wszystkich nukleotydów. Grupa naukowców z Yale University niedawno odkryła niekodującą sekwencję DNA która rzekomo odgrywa rolę w umożliwieniu ludziom rozwijania umiejętności używania narzędzia.

2.2. Telomery i centromery

Również niektóre sekwencje DNA są odpowiedzialne za strukturę chromosomów. Telomery i centromery zawierają niewiele genów kodujących lub nie zawierają ich wcale, ale są kluczowe dla utrzymania struktury chromosomów razem.

23. DNA na RNA

Niektóre geny nie kodują białek, ale są transkrybowane na cząsteczki RNA: rybosomalny RNA, transferowy RNA i interferujący RNA (RNAi).

2.4. alternatywny splot

Ułożenie intronów i egzonów w niektórych sekwencjach genów jest ważne, ponieważ umożliwia alternatywne składanie pre-messenger RNA, tworząc różne białka z tego samego genu. Bez tej zdolności układ odpornościowy by nie istniał.

2.5. Pseudogenes

Niektóre niekodujące sekwencje DNA pochodzą z geny utracone w toku ewolucji. Te pseudogeny mogą być przydatne, ponieważ mogą dać początek nowym genom o nowych funkcjach.

2.6. małe odcinki DNA

Inne niekodujące sekwencje DNA pochodzą z replikacji małych odcinków DNA, które: Jest to również przydatne, ponieważ śledzenie tych powtarzających się odcinków DNA może pomóc w badaniach nad filogeneza.

wniosek

DNA to cząsteczka zawierająca informacje dziedziczne u ludzi; Ta informacja zawarta w DNA pozwala komórce poznać kolejność łączenia aminokwasów tworzących białka. Białka odpowiadają za większość funkcji organizmu, a problem z ich produkcją może mieć ogromne konsekwencje dla naszego zdrowia. Jednak kiedy mówimy o DNA → RNA → białku, odnosimy się do wielkiego dogmatu biologii i genów, zapominając o 90% DNA. Do niedawna rola DNA, które nie koduje białka, była uważana za bezużyteczną, ale badania Ostatnio coraz więcej funkcji tych niekodujących sekwencji zwanych regulacyjne.