Τι είναι το DNA και πώς λειτουργεί;
Το DNA είναι ίσως το πιο διάσημο βιολογικό μόριο. είναι παρόν σε όλες τις μορφές ζωής στη γη. Αλλά τι είναι το DNA ή το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ; Εδώ, καλύπτουμε τα βασικά.
Σχεδόν κάθε κύτταρο στο σώμα σας περιέχει DNA ή τον γενετικό κώδικα που σας κάνει εσύ. Το DNA φέρει τις οδηγίες για την ανάπτυξη, ανάπτυξη, αναπαραγωγή και λειτουργία όλης της ζωής.
Οι διαφορές στον γενετικό κώδικα είναι ο λόγος για τον οποίο ένα άτομο έχει μπλε μάτια και όχι καφέ, γιατί μερικοί άνθρωποι είναι ευαίσθητοι σε ορισμένες ασθένειες, γιατί τα πουλιά έχουν μόνο δύο φτερά και γιατί οι καμηλοπαρδάλεις έχουν μακρύ λαιμό.
Εκπληκτικά, εάν όλο το DNA του ανθρώπινου σώματος ξεδιπλώθηκε, θα φτάσει στον ήλιο και θα επιστρέψει πάνω από 300 φορές.
Σε αυτό το άρθρο, αναλύουμε τα βασικά στοιχεία του DNA, από τι αποτελείται και πώς λειτουργεί.
Τι είναι το DNA;
Εν ολίγοις, το DNA είναι ένα μακρύ μόριο που περιέχει τον μοναδικό γενετικό κώδικα κάθε ατόμου. Διατηρεί τις οδηγίες για την οικοδόμηση των πρωτεϊνών που είναι απαραίτητες για τη λειτουργία του σώματός μας.
Οι οδηγίες DNA μεταδίδονται από γονέα σε παιδί, με περίπου το μισό DNA του παιδιού να προέρχεται από τον πατέρα και το μισό από τη μητέρα.
Δομή
Το DNA είναι ένα δίκλωνο μόριο που φαίνεται στριμμένο, δίνοντάς του ένα μοναδικό σχήμα που αναφέρεται ως η διπλή έλικα.
Κάθε ένας από τους δύο κλώνους είναι μια μακρά ακολουθία νουκλεοτιδίων ή μεμονωμένων μονάδων κατασκευασμένων από:
- ένα μόριο φωσφορικών
- ένα μόριο σακχάρου που ονομάζεται δεοξυριβόζη, που περιέχει πέντε άνθρακες
- περιοχή που περιέχει άζωτο
Υπάρχουν τέσσερις τύποι περιοχών που περιέχουν άζωτο που ονομάζονται βάσεις:
- αδενίνη (Α)
- κυτοσίνη (C)
- γουανίνη (G)
- θυμίνη (Τ)
Η σειρά αυτών των τεσσάρων βάσεων σχηματίζει τον γενετικό κώδικα, που είναι οι οδηγίες μας για τη ζωή.
Οι βάσεις των δύο κλώνων του DNA είναι κολλημένες μεταξύ τους για να δημιουργήσουν ένα σχήμα σαν σκάλα. Μέσα στη σκάλα, το A κολλάει πάντα στο T και το G κολλάει πάντα στο C για να δημιουργήσει τα "σκαλοπάτια". Το μήκος της σκάλας σχηματίζεται από τις ομάδες ζάχαρης και φωσφορικών.
DNA συσκευασίας: Χρωματίνη και χρωμοσώματα
Πιστωτική εικόνα: Εθνικό Ινστιτούτο Ανθρώπινο Γονιδιώματος
Το μεγαλύτερο μέρος του DNA ζει στους πυρήνες των κυττάρων και μερικά βρίσκονται στα μιτοχόνδρια, τα οποία είναι οι δυνάμεις των κυττάρων.
Επειδή έχουμε τόσο πολύ DNA (2 μέτρα σε κάθε κελί) και οι πυρήνες μας είναι τόσο μικροί, το DNA πρέπει να συσκευάζεται απίστευτα τακτοποιημένα.
Τα νήματα του DNA περιτυλίγονται, τυλίγονται και τυλίγονται γύρω από πρωτεΐνες που ονομάζονται ιστόνες. Σε αυτήν την περιτυλιγμένη κατάσταση, ονομάζεται χρωματίνη.
Η Chromatin συμπυκνώνεται περαιτέρω, μέσω μιας διεργασίας που ονομάζεται supercoiling, και στη συνέχεια συσκευάζεται σε δομές που ονομάζονται χρωμοσώματα. Αυτά τα χρωμοσώματα σχηματίζουν το γνωστό σχήμα "X" όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.
Κάθε χρωμόσωμα περιέχει ένα μόριο DNA. Οι άνθρωποι έχουν 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων ή 46 χρωμοσώματα συνολικά. Είναι ενδιαφέρον ότι οι μύγες φρούτων έχουν 8 χρωμοσώματα και τα περιστέρια έχουν 80.
Το χρωμόσωμα 1 είναι το μεγαλύτερο και περιέχει περίπου 8.000 γονίδια. Το μικρότερο είναι το χρωμόσωμα 21 με περίπου 3.000 γονίδια.
Τι είναι ένα γονίδιο;
Κάθε μήκος DNA που κωδικοποιεί μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη ονομάζεται γονίδιο. Για παράδειγμα, ένα γονίδιο κωδικοποιεί την πρωτεΐνη ινσουλίνη, την ορμόνη που βοηθά στον έλεγχο των επιπέδων σακχάρου στο αίμα. Οι άνθρωποι έχουν περίπου 20.000-30.000 γονίδια, αν και οι εκτιμήσεις ποικίλλουν.
Τα γονίδια μας αντιπροσωπεύουν μόνο το 3 τοις εκατό του DNA μας, το υπόλοιπο 97 τοις εκατό είναι λιγότερο καλά κατανοητό. Το εξαιρετικό DNA θεωρείται ότι εμπλέκεται στη ρύθμιση της μεταγραφής και της μετάφρασης.
Πώς δημιουργεί το DNA πρωτεΐνες;
Για τη δημιουργία πρωτεϊνών από τα γονίδια, υπάρχουν δύο βασικά βήματα:
Μεταγραφή: Ο κωδικός DNA αντιγράφεται για τη δημιουργία RNA messenger (mRNA). Το RNA είναι αντίγραφο του DNA, αλλά είναι συνήθως μονόκλωνο. Μια άλλη διαφορά είναι ότι το RNA δεν περιέχει τη βασική θυμίνη (Τ), η οποία αντικαθίσταται από την ουρακίλη (U).
Μετάφραση: Το mRNA μεταφράζεται σε αμινοξέα με RNA μεταφοράς (tRNA).
Το mRNA διαβάζεται σε τμήματα τριών γραμμάτων που ονομάζονται κωδικόνια. Κάθε κωδικόνιο κωδικοποιεί ένα συγκεκριμένο αμινοξύ ή δομικό στοιχείο μιας πρωτεΐνης. Για παράδειγμα, το κωδικόνιο GUG κωδικοποιεί το αμινοξύ βαλίνη.
Υπάρχουν 20 πιθανά αμινοξέα.
Τι είναι η τελομερή;
Τα τελομερή είναι περιοχές επαναλαμβανόμενων νουκλεοτιδίων στο τέλος των χρωμοσωμάτων.
Προστατεύουν τα άκρα του χρωμοσώματος από βλάβη ή σύντηξη με άλλα χρωμοσώματα.
Έχουν παρομοιαστεί με τις πλαστικές άκρες στα κορδόνια που τους εμποδίζουν να ξεφτιστούν.
Καθώς μεγαλώνουμε, αυτή η προστατευτική περιοχή γίνεται σταθερά μικρότερη. Κάθε φορά που ένα κύτταρο διαιρείται και αντιγράφεται το DNA, το τελομερές γίνεται μικρότερο.
Με λίγα λόγια
Τα χρωμοσώματα είναι σφιχτά κουλουριασμένοι κλώνοι DNA. Τα γονίδια είναι τμήματα του DNA που κωδικοποιούν μεμονωμένες πρωτεΐνες.
Με άλλα λόγια, το DNA είναι το βασικό σχέδιο για τη ζωή στη γη και η πηγή της υπέροχης ποικιλίας που βλέπουμε γύρω μας.
