Čo je DNA? Jeho vlastnosti, časti a funkcie

DNA je pravdepodobne najznámejšou molekulou biologického pôvodu.toto sa nachádza vo všetkých živých bytostiach na planéte Zem. Ale... Prečo je DNA taká dôležitá?

DNA (deoxyribonukleová kyselina) obsahuje potrebné inštrukcie pre život: v rámci nášho DNA je zakódovaná informácia potrebná na tvorbu všetkých bielkovín v našom tele. Proteíny plnia mnoho úloh, určujú štruktúru buniek a riadia takmer všetky metabolické procesy v tele.

Rozdiely v genetickom kóde sú zodpovedné za množstvo javov, ktoré pozorujeme u ľudí a zvierat: napríklad prečo niektoré u ľudí je väčšia pravdepodobnosť ako u iných, že sa u nich vyvinú určité choroby, alebo prečo majú psy chvosty, inú farbu očí alebo skupinu sangvinik. Všetky naše fyzické a psychické vlastnosti sú dané genetikou, hoci prostredie potom môže výrazne ovplyvniť náš vývoj.

Všetci sme počuli o DNA a vieme o jej základnej úlohe v našom tele ako strážcu genetickej informácie, ale... Existujú aj iné funkcie? V tomto článku hovoríme do hĺbky o DNA, jej štruktúre a všetkých jej funkciách.

• Súvisiaci článok: "10 odvetví biológie: jej ciele a charakteristiky"

Čo je to vlastne DNA?

DNA je skratka pre kyselinu deoxyribonukleovú. Môžeme povedať, že DNA je stavebný kameň všetkých živých vecí, obsahuje všetky gény nevyhnutné na výrobu bielkovín, nevyhnutných molekúl pre fungovanie nášho tela.

DNA obsahuje náš zdedený materiál, ktorý nás robí tým, kým sme, žiadna osoba nemá rovnakú DNA ako iná: každá osoba má jedinečný kód obsiahnutý v dlhej molekule DNA. Informácie obsiahnuté v DNA sa odovzdávajú z rodiča na dieťa a približne polovica DNA dieťaťa je otcovského pôvodu a druhá polovica je materská.

• Mohlo by vás zaujímať: "Genetika a správanie: Rozhodujú gény o tom, ako konáme?"

štruktúra DNA

DNA je opísaná ako polymér nukleotidov, teda dlhý reťazec tvorený malými molekulami.

Nukleotidy sú základnými jednotkami deoxyribonukleovej kyseliny (DNA). Každý nukleotid možno rozdeliť na tri časti: sacharid (2-deoxyribóza), dusíkatú bázu a fosfátovú skupinu (odvodenú od kyseliny fosforečnej).

Nukleotidy sa vyznačujú dusíkatým základoma je to názov bázy, ktorý je špecifikovaný pri prezentovaní sekvencie DNA, pretože ostatné dve zložky sú vždy rovnaké. Existujú štyri rôzne základne:

• adenín (A)
• Cytozín (C)
• guanín (G)
• tymín (T)

DNA má pri pohľade na trojrozmernej úrovni podobu dvojitej špirály; Skladá sa z dvoch reťazcov, ktoré držia spolu vodíkové väzby., čím sa vytvorí dvojvláknová molekula. Páry báz tvoria rebríkovitú špirálu a kostra fosfátu cukru tvorí podporné strany špirály DNA.

Bázy sú zoradené v sekvenčnom poradí pozdĺž reťazca, kódujúc genetickú informáciu podľa kritéria komplementarity: A-T a G-C. Adenín a guanín sú väčšie ako tymín a cytozín, takže toto kritérium komplementarity je nevyhnutné na to, aby DNA zostala jednotná.

po druhé, DNA sa nachádza v bunkovom jadre eukaryotov, ako aj v chloroplastoch a mitochondriách. V prokaryotických organizmoch sa molekula nachádza voľná v cytoplazme v nepravidelne tvarovanom tele známom ako nukleoid. Na záver treba dodať, že štruktúra DNA sa medzi prokaryotickými a eukaryotickými bunkami líši. V eukaryotických bunkách má lineárnu štruktúru a konce každého reťazca sú voľné; avšak v prokaryotických bunkách je DNA obsiahnutá v dlhom, kruhovom dvojvlákne.

• Súvisiaci článok: "DNA nukleotidy: čo sú, vlastnosti a funkcie"

Na čo slúži DNA?

DNA má v tele tri hlavné funkcie: uchovávať informácie (gény a kompletný genóm), vytvárať proteíny (transkripcia a translácia) a duplikovať, aby sa zabezpečilo, že sa informácie prenesú do dcérskych buniek počas delenia mobilný telefón.

Informácie potrebné na stavbu a údržbu organizmu sú uložené v DNA, ktorá sa prenáša z rodiča na dieťa. DNA, ktorá nesie túto informáciu, sa nazýva genómová DNA a súbor genetických informácií sa nazýva genóm. Máme viac ako dva metre DNA a naše jadrá sú oveľa menšie: DNA je organizovaná do kompaktných molekúl nazývaných chromatín, ktoré zodpovedajú asociácii DNA, RNA a proteínov. Chromatín sa potom skladá do chromozómov, vysoko organizovaných štruktúr, ktoré umožňujú bunkové delenie.

• Mohlo by vás zaujímať: "Najdôležitejšie bunkové časti a organely: Prehľad"

Kategórie a časti DNA

DNA možno rozdeliť do dvoch širokých kategórií: nekódujúca DNA a kódujúca DNA. Pozrime sa na jeho špecifické funkcie.

1. Kódujúca DNA

Nemôžeme hovoriť o kódovaní DNA bez toho, aby sme hovorili o génoch. Gén je časť DNA, ktorá ovplyvňuje vlastnosť alebo charakteristiku organizmu.ako je farba očí alebo krvná skupina. Gény majú kódujúce oblasti nazývané otvorené čítacie rámce, ako aj ich časti kontrola nazývaná zosilňovače a promótory, ktoré ovplyvňujú kódujúcu oblasť, ktorá má byť prepisovať. Celkové množstvo informácií obsiahnutých v genóme organizmu sa nazýva genotyp.

DNA má informácie na výrobu proteínov, ktoré sa nazývajú robotníci organizmu a ktoré plnia množstvo funkcií; niektoré proteíny sú štrukturálne, ako napríklad proteíny vo vlasoch alebo chrupavke, zatiaľ čo iné sú funkčné, napríklad enzýmy.

Telo používa 20 rôznych aminokyselín na tvorbu približne 30 000 rôznych bielkovín.. Molekula DNA musí bunke povedať, v akom poradí sa majú aminokyseliny spojiť.

Dedičnosť určuje, ktoré proteíny budú produkované, pomocou DNA ako plánu na ich vytvorenie. Niekedy zmeny v kóde DNA (mutácie) spôsobia, že proteíny nebudú správne fungovať, čo spôsobí ochorenie. Inokedy však zmeny kódu spôsobia prospešné zmeny u jednotlivcov, ktorí sa potom budú môcť lepšie prispôsobiť svojmu prostrediu.

Gén má DNA, ktorá sa číta a premieňa na látku messenger RNA. Táto RNA prenáša informácie medzi DNA génu a mechanizmom zodpovedným za tvorbu proteínov.. RNA funguje ako plán pre produkčný stroj, takže aminokyseliny sú usporiadané a spojené v správnom poradí, aby vytvorili proteín.

Hoci transkripcia na proteíny je základnou úlohou DNA. Ukázalo sa, že ústredná dogma biológie DNA → RNA → proteín je nesprávna av skutočnosti existuje viacero procesov, ktoré ovplyvňujú a prenášajú informácie. Niektoré vírusy používajú RNA ako pôvodný materiál (RNA vírusy) a proces prenosu informácií z RNA do DNA je známy ako reverzná transkripcia alebo reverzná transkripcia DNA. Existujú aj nekódujúce sekvencie RNA, ktoré vznikajú prenosom sekvencií DNA do RNA a tieto môžu mať funkciu bez toho, aby sa z nich robili proteíny.

• Súvisiaci článok: "Čo je to genetický kód a ako funguje?"

2. nekódujúca DNA

Asi 90 % ľudského genómu nekóduje proteíny.. Táto časť DNA sa nazýva nekódujúca DNA. DNA možno koncepčne rozdeliť do dvoch kategórií, gény kódujúce proteín a negény. U mnohých druhov len malá časť DNA kóduje proteíny – exóny – a tie tvoria len asi 1,5 % ľudského genómu.

Nekódujúca DNA, tiež známa ako nevyžiadaná DNA, je DNA, ktorá nekóduje proteín: sekvencie, ako sú intróny, vírusové rekombinácie atď. Až donedávna bola táto DNA považovaná za zbytočnú, kým nedávne štúdie neukázali, že to tak nie je. Tieto sekvencie môžu regulovať génovú expresiu, pretože majú afinitu k proteínom, ktoré sa môžu viazať na DNA a nazývajú sa regulačné sekvencie.

Vedci identifikovali len malé percento všetkých existujúcich regulačných sekvencií. Dôvodom prítomnosti veľkého množstva nekódujúcej DNA v eukaryotických genómoch a Rozdiely vo veľkosti genómu medzi rôznymi druhmi zostávajú vo vede záhadou. prítomný. Hoci stále viac a viac funkcií nekódujúcej DNA sa stáva známym, ako napríklad:

2.1. opakujúce sa prvky

Opakujúce sa prvky v genóme sú tiež funkčnými časťami genómu, tvoria viac ako polovicu všetkých nukleotidov. Skupina vedcov z Yale University nedávno našla nekódujúcu sekvenciu DNA ktorá má údajne úlohu v tom, že umožňuje ľuďom rozvíjať schopnosť používať nástrojov.

2.2. Teloméry a Centroméry

Niektoré sekvencie DNA sú tiež zodpovedné za štruktúru chromozómov. Teloméry a centroméry obsahujú málo alebo žiadne kódujúce gény, ale sú rozhodujúce pre držanie chromozómovej štruktúry pohromade.

23. DNA na RNA

Niektoré gény nekódujú proteíny, ale sú transkribované do molekúl RNA: ribozomálna RNA, transferová RNA a interferujúca RNA (RNAi).

2.4. alternatívny spoj

Usporiadanie intrónov a exónov v niektorých génových sekvenciách je dôležité, pretože umožňuje alternatívne zostrihanie pre-messenger RNA, čím vznikajú rôzne proteíny z toho istého génu. Bez tejto schopnosti by imunitný systém neexistoval.

2.5. Pseudogenes

Niektoré nekódujúce sekvencie DNA pochádzajú z gény, ktoré sa v priebehu evolúcie stratili. Tieto pseudogény môžu byť užitočné, pretože môžu viesť k vzniku nových génov s novými funkciami.

2.6. malé časti DNA

Ďalšie nekódujúce sekvencie DNA pochádzajú z replikácie malých úsekov DNA, ktoré Je to tiež užitočné, pretože sledovanie týchto opakujúcich sa úsekov DNA môže pomôcť pri štúdiách fylogenézu.

záver

DNA je molekula, ktorá obsahuje dedičnú informáciu u ľudí; Táto informácia, obsiahnutá v DNA, umožňuje bunke poznať poradie, v ktorom by sa mali aminokyseliny, ktoré tvoria proteíny, spojiť. Proteíny sú zodpovedné za väčšinu telesných funkcií a problém s ich tvorbou môže mať veľké následky na naše zdravie. Keď však hovoríme o DNA → RNA → proteín, máme na mysli veľkú dogmu biológie a génov, pričom zabúdame na 90 % DNA. Až donedávna bola úloha DNA, ktorá nekóduje proteín, považovaná za zbytočnú, ale za štúdie V poslednej dobe čoraz viac funkcií týchto nekódujúcich sekvencií tzv regulačné.