Що таке ДНК? Його характеристики, частини та функції

ДНК, мабуть, найвідоміша молекула біологічного походження., це є у всіх живих істот на планеті Земля. але... Чому ДНК така важлива?

ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) містить необхідні інструкції для життя: в наших У ДНК закодована інформація, необхідна для створення всіх білків нашого тіла. Білки виконують багато ролей, визначають структуру клітин і керують майже всіма метаболічними процесами в організмі.

Відмінності в генетичному коді відповідають за безліч явищ, які ми спостерігаємо у людей і тварин: наприклад, чому деякі у людей частіше за інших розвиваються певні захворювання, або чому у собак хвости, різний колір очей або група сангвінік. Усі наші фізичні та психічні риси визначаються генетикою, хоча середовище може істотно впливати на наш розвиток.

Ми всі чули про ДНК і знаємо її фундаментальну роль у нашому організмі як охоронця генетичної інформації, але... Чи є інші функції? У цій статті ми докладно поговоримо про ДНК, її структуру та всі функції.

• Пов'язана стаття: «10 розділів біології: її цілі та особливості»

Що таке ДНК?

ДНК - це абревіатура дезоксирибонуклеїнової кислоти. Можна сказати, що ДНК є цеглинка всіх живих істот, містить усі гени необхідні для виробництва білків, необхідних молекул для функціонування нашого організму.

ДНК містить наш успадкований матеріал, який робить нас тими, ким ми є, жодна людина не має такої ж ДНК, як інша: кожна людина має унікальний код, що міститься в довгій молекулі ДНК. Інформація, що міститься в ДНК, передається від батьків до дитини, і приблизно половина ДНК дитини має батьківське походження, а друга половина – материнське.

• Вас може зацікавити: "Генетика та поведінка: чи гени вирішують, як ми поводимося?"

Структура ДНК

ДНК описується як полімер нуклеотидів, тобто довгий ланцюг, що складається з малих молекул.

Нуклеотиди є основними одиницями дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). Кожен нуклеотид можна розділити на три частини: вуглеводну (2-дезоксирибозу), азотисту основу та фосфатну групу (похідну від фосфорної кислоти).

Нуклеотиди відрізняються азотистою основою, і це назва основи, яка вказується під час представлення послідовності ДНК, оскільки два інших компоненти завжди однакові. Є чотири різні бази:

• Аденін (A)
• Цитозин (C)
• Гуанін (G)
• Тимін (T)

ДНК приймає форму подвійної спіралі, якщо розглядати її на тривимірному рівні; Він складається з двох ланцюгів, з’єднаних водневими зв’язками., утворюючи дволанцюгову молекулу. Пари основ утворюють драбинчасту спіраль, а цукрово-фосфатний каркас утворює опорні сторони спіралі ДНК.

Основи розташовані в послідовному порядку вздовж ланцюга, кодуючи генетичну інформацію за критерієм комплементарності: A-T і G-C. Аденін і гуанін більші за розміром, ніж тимін і цитозин, тому цей критерій комплементарності є необхідним для того, щоб ДНК залишалася однорідною.

по-друге, ДНК міститься в клітинному ядрі еукаріот, а також у хлоропластах і мітохондріях. У прокаріотичних організмах молекула знаходиться вільною в цитоплазмі в тілі неправильної форми, відомому як нуклеоїд. Нарешті, слід додати, що структура ДНК прокаріотичних і еукаріотичних клітин відрізняється. В еукаріотичних клітинах він має лінійну структуру, а кінці кожного ланцюга вільні; однак у прокаріотичних клітинах ДНК міститься в довгому кільцевому подвійному ланцюзі.

• Пов'язана стаття: «Нуклеотиди ДНК: що це таке, характеристики та функції»

Для чого потрібна ДНК?

ДНК виконує три основні функції в організмі: зберігати інформацію (гени та повний геном), виробляти білки (транскрипція та трансляція) та дублюють, щоб забезпечити передачу інформації дочірнім клітинам під час поділу мобільний телефон.

Інформація, необхідна для побудови та підтримки організму, зберігається в ДНК, яка передається від батьків до дитини. ДНК, яка несе цю інформацію, називається геномною ДНК, а набір генетичної інформації — геномом. У нас більше двох метрів ДНК, а наші ядра набагато менші: ДНК організована в компактні молекули, які називаються хроматином, які відповідають асоціації ДНК, РНК і білків. Потім хроматин збирається в хромосоми, високоорганізовані структури, які дозволяють поділ клітини.

• Вас може зацікавити: «Найважливіші частини клітини та органели: огляд»

Категорії та частини ДНК

ДНК можна розділити на дві широкі категорії: некодуюча ДНК і кодуюча ДНК. Давайте розглянемо його конкретні функції.

1. Кодуюча ДНК

Ми не можемо говорити про кодування ДНК, не говорячи про гени. Ген — це ділянка ДНК, яка впливає на рису чи характеристику організму.наприклад, колір очей або група крові. Гени мають кодуючі області, які називаються відкритими рамками зчитування, а також ділянки контроль, що називається підсилювачами та промоторами, які впливають на область кодування транскрибувати. Загальна кількість інформації, що міститься в геномі організму, називається генотипом.

ДНК має інформацію для виробництва білків, які називаються працівниками організму, і які виконують безліч функцій; деякі білки є структурними, як білки у волоссі чи хрящі, тоді як інші є функціональними, як ферменти.

Організм використовує 20 різних амінокислот для створення приблизно 30 000 різних білків.. Молекула ДНК повинна вказувати клітині порядок, у якому мають бути з’єднані амінокислоти.

Спадковість визначає, які білки будуть вироблятися, використовуючи ДНК як план для їх створення. Іноді зміни в коді ДНК (мутації) призводять до того, що білки не працюють належним чином, викликаючи захворювання. Однак в інших випадках зміни коду призведуть до корисних змін в індивідах, які тоді зможуть краще адаптуватися до свого середовища.

Ген містить ДНК, яка зчитується та перетворюється на речовину інформаційної РНК. Ця РНК передає інформацію між ДНК гена та механізмом, відповідальним за створення білків.. РНК діє як схема для виробничого механізму, щоб амінокислоти розташовувалися та з’єднувалися в правильному порядку для утворення білка.

Хоча транскрипція білків є основною роллю ДНК. Основна догма біології ДНК → РНК → білок виявилася хибною, і насправді існує кілька процесів, які впливають на інформацію та передають її. Деякі віруси використовують РНК як вихідний матеріал (РНК-віруси) і процес передачі інформації від РНК до ДНК відомий як зворотна транскрипція або зворотна транскрипція ДНК. Існують також некодуючі послідовності РНК, які створюються шляхом перенесення послідовностей ДНК на РНК, і вони можуть виконувати функцію, не перетворюючись на білки.

• Пов'язана стаття: «Що таке генетичний код і як він працює?»

2. некодуюча ДНК

Близько 90% геному людини не кодує білки.. Ця частина ДНК називається некодуючою ДНК. Концептуально ДНК можна розділити на дві категорії: гени, що кодують білок, і негени. У багатьох видів лише невелика частина ДНК кодує білки - екзони - і вони складають лише близько 1,5% геному людини.

Некодуюча ДНК, також відома як небажана ДНК, — це ДНК, яка не кодує білок: такі послідовності, як інтрони, рекомбінації вірусів тощо. До недавнього часу ця ДНК вважалася марною, поки останні дослідження не показали, що це не так. Ці послідовності можуть регулювати експресію генів, оскільки вони мають спорідненість до білків, які можуть зв’язуватися з ДНК, і називаються регуляторними послідовностями.

Вчені ідентифікували лише невеликий відсоток усіх існуючих регуляторних послідовностей. Причина наявності великої кількості некодуючої ДНК в геномах еукаріот і Відмінності в розмірі геному між різними видами залишаються загадкою для науки. присутній. Хоча стає відомо все більше і більше функцій некодуючої ДНК, таких як:

2.1. елементи, що повторюються

Елементи, що повторюються в геномі, також є функціональними частинами геному, складають більше половини всіх нуклеотидів. Група вчених з Єльського університету нещодавно знайшла некодуючу послідовність ДНК який нібито відіграє роль у тому, щоб дозволити людям розвинути здатність використовувати інструменти.

2.2. Теломери та центромери

Також деякі послідовності ДНК відповідають за структуру хромосом. Теломери та центромери містять мало кодуючих генів або взагалі їх не містять, але мають вирішальне значення для збереження структури хромосом разом.

23. ДНК в РНК

Деякі гени не кодують білки, але транскрибуються в молекулах РНК: рибосомальна РНК, транспортна РНК і інтерферуюча РНК (RNAi).

2.4. альтернативне зрощення

Розташування інтронів і екзонів у деяких генних послідовностях важливо тому, що дозволяє альтернативний сплайсинг пре-інформаційної РНК, створюючи різні білки з одного гена. Без цієї здатності не існувало б імунної системи.

2.5. псевдогени

Деякі некодуючі послідовності ДНК походять від гени, які були втрачені в процесі еволюції. Ці псевдогени можуть бути корисними, оскільки вони можуть породжувати нові гени з новими функціями.

2.6. невеликі ділянки ДНК

Інші некодуючі послідовності ДНК походять від реплікації невеликих ділянок ДНК, які Це також корисно, оскільки відстеження цих повторюваних ділянок ДНК може допомогти в дослідженнях філогенез.

висновок

ДНК — це молекула, яка містить спадкову інформацію в організмі людини; Ця інформація, що міститься в ДНК, дозволяє клітині знати порядок, у якому мають бути з’єднані амінокислоти, що утворюють білки. Білки відповідають за більшість функцій організму, і проблеми з їх виробництвом можуть мати великі наслідки для нашого здоров’я. Однак, коли ми говоримо про ДНК → РНК → білок, ми посилаємося на велику догму біології та генів, забуваючи про 90% ДНК. До недавнього часу роль ДНК, яка не кодує білок, вважалася марною, але вивчається Останнім часом з'являється все більше функцій цих некодуючих послідовностей, наз нормативний.