Dlaczego DNA jest takie ważne? Mówiąc prościej, DNA zawiera instrukcje niezbędne do życia.
Kod w naszym DNA dostarcza wskazówek, jak tworzyć białka, które są niezbędne dla naszego wzrostu, rozwoju i ogólnego stanu zdrowia.
O DNA
DNA oznacza kwas dezoksyrybonukleinowy. Składa się z jednostek biologicznych cegiełek zwanych nukleotydami.
DNA jest niezwykle ważną cząsteczką nie tylko dla ludzi, ale także dla większości innych organizmów. DNA zawiera nasz materiał dziedziczny i nasze geny - to czyni nas wyjątkowymi.
Ale co właściwie robi DNA? Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej o strukturze DNA, o tym, co robi i dlaczego jest tak ważne.
DNA w zdrowiu, chorobach i starzeniu się
Twój ekspansywny genom
Cały zestaw twojego DNA nazywany jest twoim genomem. Zawiera 3 miliardy zasad, 20 000 genów i 23 pary chromosomów!
Dziedziczysz połowę swojego DNA po ojcu, a połowę po matce. To DNA pochodzi, odpowiednio, ze spermy i komórki jajowej.
W rzeczywistości geny stanowią bardzo mało twojego genomu - tylko 1%. Pozostałe 99 procent pomaga regulować takie rzeczy, jak kiedy, jak i w jakiej ilości białka są produkowane.
Naukowcy wciąż dowiadują się coraz więcej o tym „niekodującym” DNA.
Uszkodzenia i mutacje DNA
Kod DNA jest podatny na uszkodzenia. W rzeczywistości szacuje się, że w każdej z naszych komórek każdego dnia dochodzi do dziesiątek tysięcy uszkodzeń DNA. Uszkodzenia mogą wystąpić z powodu błędów w replikacji DNA, wolnych rodników i ekspozycji na promieniowanie UV.
Ale nie bój się! Twoje komórki mają wyspecjalizowane białka, które są w stanie wykryć i naprawić wiele przypadków uszkodzeń DNA. W rzeczywistości istnieje co najmniej pięć głównych ścieżek naprawy DNA.
Mutacje to zmiany w sekwencji DNA. Czasami mogą być złe. Dzieje się tak, ponieważ zmiana w kodzie DNA może mieć dalszy wpływ na sposób wytwarzania białka.
Jeśli białko nie działa prawidłowo, może dojść do choroby. Niektóre przykłady chorób, które występują z powodu mutacji w jednym genie, obejmują mukowiscydozę i anemię sierpowatą.
Mutacje mogą również prowadzić do rozwoju raka. Na przykład, jeśli zmutowane są geny kodujące białka biorące udział we wzroście komórek, komórki mogą rosnąć i dzielić się poza kontrolą. Niektóre mutacje powodujące raka mogą być dziedziczone, podczas gdy inne można nabyć poprzez narażenie na czynniki rakotwórcze, takie jak promieniowanie UV, chemikalia lub dym papierosowy.
Ale nie wszystkie mutacje są złe. Zdobywamy je cały czas. Niektóre są nieszkodliwe, podczas gdy inne przyczyniają się do naszej różnorodności jako gatunku.
Zmiany, które występują u więcej niż 1 procent populacji, nazywane są polimorfizmami. Przykładami niektórych polimorfizmów są włosy i kolor oczu.
DNA i starzenie się
Uważa się, że nienaprawione uszkodzenia DNA mogą gromadzić się wraz z wiekiem, pomagając napędzać proces starzenia. Jakie czynniki mogą na to wpływać?
Coś, co może odgrywać dużą rolę w uszkodzeniach DNA związanych ze starzeniem, to uszkodzenia spowodowane przez wolne rodniki. Jednak ten jeden mechanizm uszkodzenia może nie być wystarczający do wyjaśnienia procesu starzenia. W grę może wchodzić również kilka czynników.
Jedna z teorii wyjaśniających, dlaczego uszkodzenia DNA kumulują się wraz z wiekiem, opiera się na ewolucji. Uważa się, że uszkodzenia DNA są naprawiane wierniej, gdy jesteśmy w wieku rozrodczym i mamy dzieci. Po minięciu naszych szczytowych lat reprodukcyjnych proces naprawy naturalnie się zmniejsza.
Kolejną częścią DNA, która może być zaangażowana w proces starzenia, są telomery. Telomery to ciągi powtarzających się sekwencji DNA, które znajdują się na końcach twoich chromosomów. Pomagają chronić DNA przed uszkodzeniem, ale także skracają się z każdą rundą replikacji DNA.
Skracanie telomerów wiąże się z procesem starzenia. Stwierdzono również, że niektóre czynniki związane ze stylem życia, takie jak otyłość, narażenie na dym papierosowy i stres psychiczny, mogą przyczyniać się do skracania telomerów.
Być może dokonywanie wyborów dotyczących zdrowego stylu życia, takich jak utrzymanie zdrowej wagi, radzenie sobie ze stresem i niepalenie, może spowolnić skracanie telomerów? To pytanie nadal cieszy się dużym zainteresowaniem badaczy.
Z czego zrobione jest DNA?
Cząsteczka DNA składa się z nukleotydów. Każdy nukleotyd zawiera trzy różne składniki - cukier, grupę fosforanową i zasadę azotową.
Cukier w DNA nazywa się 2'-dezoksyrybozą. Te cząsteczki cukru naprzemiennie z grupami fosforanowymi, tworząc „kręgosłup” nici DNA.
Każdy cukier w nukleotydzie ma przyłączoną zasadę azotową. W DNA można znaleźć cztery różne typy zasad azotowych. Zawierają:
- adenina (A)
- cytozyna (C)
- guanina (G)
- tymina (T)
Jak wygląda DNA?
Dwie nici DNA tworzą trójwymiarową strukturę zwaną podwójną helisą. Na ilustracji wygląda trochę jak drabina, która została skręcona w spiralę, w której podstawowymi parami są szczeble, a kręgosłupem z fosforanu cukru - nogami.
Dodatkowo warto zauważyć, że DNA w jądrach komórek eukariotycznych jest liniowe, co oznacza, że końce każdej nici są wolne. W komórce prokariotycznej DNA tworzy kolistą strukturę.
Co robi DNA?
DNA pomaga Twojemu ciału rosnąć
DNA zawiera instrukcje niezbędne organizmowi - na przykład tobie, ptakowi lub roślinie - do wzrostu, rozwoju i rozmnażania. Te instrukcje są przechowywane w sekwencji par nukleotydowych zasad.
Twoje komórki odczytują ten kod jednocześnie po trzy zasady, aby wytworzyć białka niezbędne do wzrostu i przetrwania. Sekwencja DNA, w której znajdują się informacje potrzebne do wytworzenia białka, nazywana jest genem.
Każda grupa trzech zasad odpowiada określonym aminokwasom, które są budulcem białek. Na przykład pary zasad TGG określają aminokwas tryptofan, podczas gdy pary zasad GGC określają aminokwas glicynę.
Niektóre kombinacje, takie jak TAA, TAG i TGA, również wskazują koniec sekwencji białka. Mówi to komórce, aby nie dodawała więcej aminokwasów do białka.
Białka składają się z różnych kombinacji aminokwasów. Każde białko umieszczone razem we właściwej kolejności ma unikalną strukturę i funkcję w organizmie.
Jak przejść z kodu DNA do białka?
Jak dotąd dowiedzieliśmy się, że DNA zawiera kod, który dostarcza komórce informacji o tym, jak wytwarzać białka. Ale co się dzieje pomiędzy? Mówiąc najprościej, odbywa się to w dwuetapowym procesie:
Najpierw rozdzielają się dwie nici DNA. Następnie specjalne białka w jądrze odczytują pary zasad na nici DNA, aby utworzyć pośrednią cząsteczkę przekaźnika.
Ten proces nazywa się transkrypcją, a utworzona cząsteczka nazywana jest informacyjnym RNA (mRNA). mRNA to inny rodzaj kwasu nukleinowego i robi dokładnie to, co sugeruje jego nazwa. Podróżuje poza jądro, służąc jako wiadomość do mechanizmu komórkowego, który buduje białka.
Na drugim etapie wyspecjalizowane komponenty komórki odczytują wiadomość mRNA po trzy pary zasad i pracują nad złożeniem białka, aminokwas po aminokwasie. Ten proces nazywa się tłumaczeniem.
Gdzie znajduje się DNA?
Odpowiedź na to pytanie może zależeć od rodzaju organizmu, o którym mówisz. Istnieją dwa rodzaje komórek - eukariotyczne i prokariotyczne.
Ludzie mają DNA w każdej z naszych komórek.
Komórki eukariotyczne
Ludzie i wiele innych organizmów ma komórki eukariotyczne. Oznacza to, że ich komórki mają jądro związane z błoną i kilka innych struktur związanych z błoną zwanych organellami.
W komórce eukariotycznej DNA znajduje się w jądrze. Niewielka ilość DNA znajduje się również w organellach zwanych mitochondriami, które są siłami napędowymi komórki.
Ponieważ w jądrze jest ograniczona ilość miejsca, DNA musi być ciasno upakowane. Jest kilka różnych etapów pakowania, jednak ostatecznym produktem są struktury, które nazywamy chromosomami.
Komórki prokariotyczne
Organizmy takie jak bakterie są komórkami prokariotycznymi. Te komórki nie mają jądra ani organelli. W komórkach prokariotycznych DNA jest ciasno zwinięte w środku komórki.
Co się dzieje, gdy komórki się dzielą?
Komórki twojego ciała dzielą się podczas normalnego wzrostu i rozwoju. W takim przypadku każda nowa komórka musi mieć pełną kopię DNA.
Aby to osiągnąć, twoje DNA musi przejść proces zwany replikacją. Kiedy to nastąpi, dwie nici DNA rozdzielają się. Następnie wyspecjalizowane białka komórkowe wykorzystują każdą nić jako szablon do tworzenia nowej nici DNA.
Po zakończeniu replikacji pojawiają się dwie dwuniciowe cząsteczki DNA. Po zakończeniu podziału do każdej nowej komórki trafi jeden zestaw.
Na wynos
DNA ma kluczowe znaczenie dla naszego wzrostu, reprodukcji i zdrowia. Zawiera instrukcje niezbędne komórkom do wytwarzania białek, które wpływają na wiele różnych procesów i funkcji w organizmie.
Ponieważ DNA jest tak ważne, uszkodzenia lub mutacje mogą czasami przyczyniać się do rozwoju choroby. Jednak ważne jest również, aby pamiętać, że mutacje mogą być korzystne i przyczyniać się również do naszej różnorodności.
