Что такое ДНК? Его характеристики, части и функции

ДНК, пожалуй, самая известная молекула биологического происхождения., это встречается у всех живых существ на планете Земля. Но... Почему ДНК так важна?

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) содержит необходимые инструкции для жизни: внутри нашего В ДНК закодирована информация, необходимая для производства всех белков в нашем организме. Белки выполняют множество функций, определяют структуру клеток и руководят практически всеми обменными процессами в организме.

Различия в генетическом коде ответственны за множество явлений, которые мы наблюдаем у людей и животных: например, почему некоторые люди чаще других заболевают определенными заболеваниями, или почему у собак хвосты, разный цвет глаз или группа сангвиник. Все наши физические и психические черты определяются генетикой, хотя окружающая среда может существенно влиять на наше развитие.

Мы все слышали о ДНК и знаем о ее фундаментальной роли в нашем организме как хранителя генетической информации, но... Есть ли другие функции? В этой статье мы подробно поговорим о ДНК, ее структуре и всех ее функциях..

• Связанная статья: «10 разделов биологии: ее задачи и характеристики»

Что такое ДНК?

ДНК является аббревиатурой дезоксирибонуклеиновой кислоты. Можно сказать, что ДНК строительный блок всего живого, содержит все гены необходимы для производства белков, необходимых молекул для функционирования нашего организма.

ДНК содержит наш унаследованный материал, который делает нас такими, какие мы есть, ни у одного человека нет такой же ДНК, как у другого: у каждого человека есть уникальный код, содержащийся в длинной молекуле ДНК. Информация, содержащаяся в ДНК, передается от родителя к ребенку, и примерно половина ДНК ребенка имеет отцовское происхождение, а другая половина — материнское.

• Вам может быть интересно: «Генетика и поведение: решают ли гены, как мы поступаем?»

структура ДНК

ДНК описывается как полимер нуклеотидов, то есть длинная цепь, состоящая из небольших молекул.

Нуклеотиды являются фундаментальными единицами дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Каждый нуклеотид можно разделить на три части: углевод (2-дезоксирибоза), азотистое основание и фосфатная группа (производная фосфорной кислоты).

Нуклеотиды различают по азотистому основанию., и именно название основания указывается при представлении последовательности ДНК, так как два других компонента всегда одинаковы. Есть четыре разных базы:

• Аденин (А)
• Цитозин (С)
• Гуанин (G)
• Тимин (Т)

ДНК принимает форму двойной спирали, если рассматривать ее на трехмерном уровне; Он состоит из двух цепей, соединенных водородными связями., образуя двухцепочечную молекулу. Пары оснований образуют лестничную спираль, а сахарофосфатный остов образует поддерживающие стороны спирали ДНК.

Основания выстраиваются в последовательном порядке по цепочке, кодируя генетическую информацию по критерию комплементарности: А-Т и Г-Ц. Аденин и гуанин больше по размеру, чем тимин и цитозин, что делает этот критерий комплементарности необходимым для того, чтобы ДНК оставалась однородной.

Во-вторых, ДНК находится в ядре клетки эукариот, а также в хлоропластах и ​​митохондриях.. В прокариотических организмах молекула находится в цитоплазме в виде тела неправильной формы, известного как нуклеоид. Наконец, следует добавить, что структура ДНК различается у прокариотических и эукариотических клеток. В эукариотических клетках имеет линейное строение, причем концы каждой цепи свободны; однако в прокариотических клетках ДНК содержится в виде длинной кольцевой двойной цепи.

• Связанная статья: «Нуклеотиды ДНК: что это такое, характеристики и функции»

Для чего нужна ДНК?

ДНК выполняет три основные функции в организме: хранить информацию (гены и полный геном), производить белки (транскрипция и трансляция) и дублировать, чтобы гарантировать, что информация передается дочерним клеткам во время деления Сотовый телефон.

Информация, необходимая для создания и поддержания организма, хранится в ДНК, которая передается от родителей к детям. ДНК, которая несет эту информацию, называется геномной ДНК, а совокупность генетической информации называется геномом. У нас более двух метров ДНК, а ядра намного меньше: ДНК организована в компактные молекулы, называемые хроматином, которые соответствуют ассоциации ДНК, РНК и белков. Затем хроматин собирается в хромосомы, высокоорганизованные структуры, обеспечивающие деление клеток.

• Вам может быть интересно: «Самые важные части клетки и органеллы: обзор»

Категории и части ДНК

ДНК можно разделить на две большие категории: некодирующая ДНК и кодирующая ДНК. Давайте посмотрим на его конкретные функции.

1. Кодирующая ДНК

Мы не можем говорить о кодировании ДНК, не говоря о генах. Ген — это участок ДНК, который влияет на признак или характеристику организма.Например, цвет глаз или группа крови. Гены имеют кодирующие области, называемые открытыми рамками считывания, а также участки контроль, называемый энхансерами и промоторами, которые влияют на кодирующую область, чтобы быть расшифровать. Совокупность информации, содержащейся в геноме организма, называется генотипом.

В ДНК есть информация для производства белков, которые называются рабочими организма и выполняют множество функций; некоторые белки являются структурными, например белки в волосах или хрящах, в то время как другие являются функциональными, например ферменты.

Организм использует 20 различных аминокислот для производства примерно 30 000 различных белков.. Молекула ДНК должна сообщить клетке, в каком порядке должны соединяться аминокислоты.

Наследственность определяет, какие белки будут производиться, используя ДНК в качестве схемы для их создания. Иногда изменения в коде ДНК (мутации) приводят к тому, что белки не работают должным образом, вызывая заболевание. В других случаях, однако, изменения кода вызовут полезные изменения в людях, которые затем смогут лучше адаптироваться к своей среде.

Ген содержит ДНК, которая считывается и преобразуется в матричную РНК. Эта РНК передает информацию между ДНК гена и механизмом, отвечающим за производство белков.. РНК действует как план производственного механизма, так что аминокислоты располагаются и соединяются в правильном порядке для создания белка.

Хотя транскрипция в белки является основной ролью ДНК. Было показано, что центральная догма биологии ДНК → РНК → белок неверна, и на самом деле существует множество процессов, которые влияют на передачу информации. Некоторые вирусы используют РНК в качестве исходного материала (РНК-вирусы). процесс передачи информации от РНК к ДНК известен как обратная транскрипция или обратная транскрипция ДНК. Существуют также некодирующие последовательности РНК, которые создаются путем переноса последовательностей ДНК на РНК, и они могут выполнять свою функцию, не превращаясь в белки.

• Связанная статья: «Что такое генетический код и как он работает?»

2. некодирующая ДНК

Около 90% генома человека не кодирует белки.. Эта часть ДНК называется некодирующей ДНК. ДНК можно концептуально разделить на две категории: гены, кодирующие белок, и негены. У многих видов только небольшая часть ДНК кодирует белки — экзоны — и они составляют лишь около 1,5% генома человека.

Некодирующая ДНК, также известная как мусорная ДНК, представляет собой ДНК, которая не кодирует белок: такие последовательности, как интроны, рекомбинации вирусов и т. д. До недавнего времени эта ДНК считалась бесполезной, пока недавние исследования не показали, что это не так. Эти последовательности могут регулировать экспрессию генов, поскольку они имеют сродство к белкам, которые могут связываться с ДНК, и называются регуляторными последовательностями.

Ученые идентифицировали лишь небольшой процент всех существующих регуляторных последовательностей.. Причина наличия большого количества некодирующей ДНК в геномах эукариот и Различия в размере генома между разными видами остаются загадкой для науки. подарок. Хотя становится известно все больше и больше функций некодирующей ДНК, таких как:

2.1. повторяющиеся элементы

Повторяющиеся элементы в геноме также являются функциональными частями генома. составляют более половины всех нуклеотидов. Недавно группа ученых из Йельского университета обнаружила некодирующую последовательность ДНК. который предположительно играет роль в том, чтобы позволить людям развивать способность использовать инструменты.

2.2. Теломеры и центромеры

Также некоторые последовательности ДНК отвечают за структуру хромосом. Теломеры и центромеры содержат мало или совсем не содержат кодирующих генов, но имеют решающее значение для удержания структуры хромосом вместе.

23. ДНК в РНК

Некоторые гены не кодируют белки, а транскрибируются в молекулы РНК: рибосомную РНК, транспортную РНК и интерферирующую РНК (РНКи).

2.4. альтернативное сращивание

Расположение интронов и экзонов в некоторых последовательностях генов важно, потому что обеспечивает альтернативный сплайсинг пре-мессенджерной РНК, создавая разные белки из одного и того же гена. Без этой способности иммунная система не существовала бы.

2.5. Псевдогены

Некоторые некодирующие последовательности ДНК происходят из гены, утраченные в ходе эволюции. Эти псевдогены могут быть полезны, потому что они могут дать начало новым генам с новыми функциями.

2.6. небольшие участки ДНК

Другие некодирующие последовательности ДНК возникают в результате репликации небольших участков ДНК, которые Это также полезно, потому что отслеживание этих повторяющихся участков ДНК может помочь в изучении филогения.

вывод

ДНК — это молекула, содержащая наследственную информацию у людей; Эта информация, содержащаяся в ДНК, позволяет клетке узнать, в каком порядке должны соединяться аминокислоты, из которых состоят белки. Белки отвечают за большинство функций организма, и проблемы с их производством могут иметь серьезные последствия для нашего здоровья. Однако когда мы говорим о ДНК → РНК → белок, мы ссылаемся на великую догму биологии и генов, забывая о 90% ДНК. До недавнего времени роль ДНК, которая не кодирует белок, считалась бесполезной, но исследования В последнее время все больше функций этих некодирующих последовательностей называют регулирующий.