ДНК пояснена та досліджена

Що таке ДНК?

ДНК означає дезоксирибонуклеїнова кислота. Він містить одиниці біологічних будівельних блоків, які називаються нуклеотидами.

ДНК є життєво важливою молекулою не тільки для людини, але й для більшості інших організмів. ДНК містить наш спадковий матеріал і наші гени, те, що робить нас унікальними.

Яка структура ДНК?

Набір нуклеотидів утворює молекулу ДНК. Кожен нуклеотид містить три компоненти:

• цукор
• фосфатна група
• азотна основа

Цукор в ДНК називається 2-дезоксирибоза. Ці молекули цукру чергуються з фосфатними групами, складаючи «хребет» ланцюга ДНК.

Кожен цукор в нуклеотиді має азотну основу. У ДНК є чотири різні типи азотистих основ. Вони включають:

• аденін (А)
• цитозин (C)
• гуанін (G)
• тимін (T)

Два ланцюга ДНК утворюють тривимірну структуру, яка називається подвійною спіраллю. На ілюстрації ДНК виглядає як спіральна драбина, в якій пари основ є щаблями, а цукрово-фосфатні хребти — ніжками.

Крім того, варто зазначити, що ДНК в ядрі еукаріотичних клітин є лінійною, що означає, що кінці кожного ланцюга вільні. У прокаріотичній клітині ДНК утворює кільцеву структуру.

Що робить ДНК?

ДНК містить інструкції, необхідні організму для зростання, розвитку і розмноження. Ці інструкції існують у послідовності пар нуклеотидних основ.

ДНК допомагає вашому тілу рости

Ваші клітини зчитують цей код по три бази за раз, щоб генерувати білки, необхідні для росту та виживання. Послідовність ДНК, яка містить інформацію для створення білка, називається геном.

Кожна група з трьох основ відповідає певним амінокислотам, які є будівельними блоками білків. Наприклад, пари основ TGG визначають амінокислоту триптофан, а пари основ GGC визначають амінокислоту гліцин.

Деякі комбінації, такі як TAA, TAG і TGA, також вказують на кінець послідовності білка. Це говорить клітині не додавати більше амінокислот до білка.

Білки містять різні комбінації амінокислот. У правильному порядку кожен білок має унікальну структуру та функції в організмі.

Як перейти від коду ДНК до білка?

Спочатку два ланцюга ДНК розщеплюються. Потім спеціальні білки в ядрі зчитують пари основ на ланцюзі ДНК, щоб створити проміжну молекулу-посередник.

Цей процес створює інформаційну молекулу РНК (мРНК). мРНК є іншим типом нуклеїнової кислоти. Він подорожує за межі ядра, слугуючи повідомленням клітинному механізму, який створює білки.

На другому етапі спеціалізовані компоненти клітини зчитують повідомлення мРНК по трьох парах основ за раз і збирають білок, амінокислоту за амінокислотою. Цей процес називається перекладом.

ДНК у здоров’ї, хворобах та старінні

Повний набір вашої ДНК називається вашим геномом. Він містить приблизно 3 мільярди баз20 000 генів і 23 пари хромосом.

Ви успадкуєте половину своєї ДНК від батька, а половину від матері. Ця ДНК походить від сперматозоїда та яйцеклітини відповідно.

Гени складають дуже мало вашого геному — лише 1 відсоток. Інші 99 відсотків допомагають регулювати такі речі, як коли, як і в якій кількості ваше тіло виробляє білки.

Вчені все більше дізнаються про цю «некодуючу» ДНК.

Пошкодження ДНК і мутації

Код ДНК схильний до пошкоджень. За оцінками, десятки тисяч випадків пошкодження ДНК відбуваються щодня в кожній нашій клітині. Пошкодження можуть виникнути через помилки в реплікації ДНК, вільні радикали та вплив УФ-випромінювання.

Ваші клітини мають спеціалізовані білки, які можуть виявляти та відновлювати багато випадків пошкодження ДНК. Існує принаймні п’ять основні шляхи відновлення ДНК.

Мутації – це постійні зміни в послідовності ДНК. Зміни в коді ДНК можуть негативно вплинути на те, як організм виробляє білки.

Якщо білок не працює належним чином, можуть розвинутися захворювання. Деякі захворювання, які виникають через мутації в одному гені, включають муковісцидоз і серповидно-клітинну анемію.

Мутації також можуть веде до розвиток раку. Наприклад, якщо гени, що кодують білки, які беруть участь у клітинному зростанні, мутують, клітини можуть рости та ділитися неконтрольовано. Деякі мутації, що викликають рак, є спадковими, тоді як інші розвиваються через вплив канцерогенів, таких як УФ-випромінювання, хімічні речовини або сигаретний дим.

Але не всі мутації погані. Деякі з них нешкідливі, а інші сприяють нашому різноманіттю як виду.

Зміни, які відбуваються принаймні або більше 1 відсотка популяції називаються поліморфізмами. Прикладом деяких поліморфізмів є колір волосся та очей.

ДНК і старіння

Невиправлені пошкодження ДНК можуть накопичуватися в міру старіння, допомагаючи стимулювати процес старіння.

Те, що може відігравати велику роль у пошкодженні ДНК, пов’язаному зі старінням, — це пошкодження, викликане вільними радикалами. Однак цього одного механізму пошкодження може бути недостатньо, щоб пояснити процес старіння. Також може бути задіяно кілька факторів.

один теорія Чому пошкодження ДНК накопичуються з віком, стосується еволюції. Вважається, що пошкодження ДНК відновлюються точніше, коли ми перебуваємо в репродуктивному віці і маємо дітей. Після того, як ми пройшли наші пікові репродуктивні роки, процес відновлення природним чином зменшується.

Іншою частиною ДНК, яка може брати участь у старінні, є теломери. Теломери – це відрізки повторюваних послідовностей ДНК на кінцях ваших хромосом. Вони допомагають захистити ДНК від пошкоджень, але вони також скорочуються з кожним раундом реплікації ДНК.

Дослідження пов’язують укорочення теломер із процесом старіння. Деякі фактори способу життя, такі як ожиріння, вплив сигаретного диму та психологічний стрес також може сприяти до вкорочення теломер.

Де знайдено ДНК?

ДНК присутня в наших клітинах. Точне його розташування залежить від типу клітини.

Еукаріотичні клітини

Люди та багато інших організмів мають еукаріотичні клітини. Це означає, що їх клітини мають ядро, пов’язане з мембраною, і кілька інших мембранних структур, які називаються органелами.

В еукаріотичній клітині ДНК знаходиться в ядрі. Невелика кількість ДНК також міститься в органелах, які називаються мітохондріями, які є електростанціями клітини.

Оскільки в ядрі є обмежений простір, тіло конденсує ДНК у пакети. Існує кілька різних етапів пакування. Кінцевими продуктами є структури, які ми називаємо хромосомами.

Прокаріотичні клітини

Такі організми, як бактерії, є прокаріотичними клітинами. Ці клітини не мають ні ядра, ні органел. У прокаріотичних клітинах ДНК знаходиться в середині клітини, яка називається нуклеоїдом, щільно згорнута.

Що відбувається, коли ваші клітини діляться?

Клітини вашого тіла діляться як нормальна частина росту і розвитку. Кожна нова клітина повинна мати повну копію ДНК, коли це відбувається.

Щоб досягти цього, ваша ДНК повинна пройти процес, який називається реплікацією. Коли це відбувається, два ланцюга ДНК розщеплюються. Потім спеціалізовані клітинні білки використовують кожен ланцюг як шаблон для створення нового ланцюга ДНК.

Після реплікації з’являються дві дволанцюгові молекули ДНК. Після завершення поділу в кожну нову клітинку потрапляє один набір.

ДНК має ключове значення для нашого росту, розмноження та здоров’я. Він містить інструкції, необхідні вашим клітинам для вироблення білків, які впливають на багато різних процесів і функцій у вашому організмі.

Оскільки ДНК дуже важлива, пошкодження або мутації іноді можуть сприяти розвитку хвороби. Однак також важливо пам’ятати, що мутації можуть бути корисними та сприяти нашому розмаїттю.