ДНК обяснена и проучена

Относно ДНК

ДНК означава дезоксирибонуклеинова киселина. Състои се от единици от биологични градивни елементи, наречени нуклеотиди.

ДНК е жизнено важна молекула не само за хората, но и за повечето други организми. ДНК съдържа нашия наследствен материал и нашите гени – това е, което ни прави уникални.

Но какво всъщност прави ДНК направи? Продължете да четете, за да откриете повече за структурата на ДНК, какво прави тя и защо е толкова важна.

ДНК в здравето, болестите и стареенето

Вашият експанзивен геном

Пълният набор от вашата ДНК се нарича вашият геном. То съдържа 3 милиарда бази, 20 000 гена и 23 двойки хромозоми!

Вие наследявате половината си ДНК от баща си и половината от майка си. Тази ДНК идва съответно от спермата и яйцеклетката.

Гените всъщност съставляват много малко от вашия геном – само 1 процента. Останалите 99 процента помагат да се регулират неща като кога, как и в какво количество се произвеждат протеини.

Учените все още научават все повече и повече за тази „некодираща“ ДНК.

Увреждане на ДНК и мутации

ДНК кодът е податлив на увреждане. Всъщност се смята, че десетки хиляди събития с увреждане на ДНК се случват всеки ден във всяка наша клетка. Повреди могат да възникнат поради неща като грешки в репликацията на ДНК, свободни радикали и излагане на UV радиация.

Но никога не се страхувайте! Вашите клетки имат специализирани протеини, които са в състояние да откриват и поправят много случаи на увреждане на ДНК. Всъщност има поне пет основни пътища за възстановяване на ДНК.

Мутациите са промени в последователността на ДНК. Понякога могат да бъдат лоши. Това е така, защото промяната в ДНК кода може да окаже влияние надолу по веригата върху начина, по който се произвежда протеинът.

Ако протеинът не работи правилно, може да се стигне до заболяване. Някои примери за заболявания, които възникват поради мутации в един ген, включват кистозна фиброза и сърповидно-клетъчна анемия.

Мутациите също могат да доведат до развитие на рак. Например, ако гените, кодиращи протеини, участващи в клетъчния растеж, са мутирани, клетките могат да растат и да се делят извън контрол. Някои мутации, причиняващи рак, могат да бъдат наследени, докато други могат да бъдат придобити чрез излагане на канцерогени като UV радиация, химикали или цигарен дим.

Но не всички мутации са лоши. Ние ги придобиваме през цялото време. Някои са безвредни, докато други допринасят за нашето разнообразие като вид.

Промените, които настъпват при повече от 1% от населението, се наричат ​​полиморфизми. Примери за някои полиморфизми са цветът на косата и очите.

ДНК и стареене

Смята се, че невъзстановеното увреждане на ДНК може да се натрупва с напредването на възрастта, което спомага за задвижването на процеса на стареене. Какви фактори могат да повлияят на това?

Нещо, което може да играе голяма роля в увреждането на ДНК, свързано със стареенето, е увреждането, дължащо се на свободните радикали. Този единствен механизъм на увреждане обаче може да не е достатъчен, за да обясни процеса на стареене. Няколко фактора също могат да бъдат включени.

едно теория защо увреждането на ДНК се натрупва с напредването на възрастта, се основава на еволюцията. Смята се, че увреждането на ДНК се поправя по-точно, когато сме в репродуктивна възраст и имаме деца. След като преминем пиковите си репродуктивни години, процесът на поправка естествено намалява.

Друга част от ДНК, която може да участва в стареенето, са теломерите. Теломерите са участъци от повтарящи се ДНК последователности, които се намират в краищата на вашите хромозоми. Те помагат да се предпази ДНК от увреждане, но също така се съкращават с всеки кръг на репликация на ДНК.

Скъсяването на теломерите се свързва с процеса на стареене. Установено е също, че някои фактори на начина на живот като затлъстяване, излагане на цигарен дим и психологически стрес може да допринесе до скъсяване на теломерите.

Може би изборът на здравословен начин на живот като поддържане на здравословно тегло, управление на стреса и непушене може да забави скъсяването на теломерите? Този въпрос продължава да представлява голям интерес за изследователите.

От какво е направена ДНК?

Молекулата на ДНК е изградена от нуклеотиди. Всеки нуклеотид съдържа три различни компонента – захар, фосфатна група и азотна основа.

Захарта в ДНК се нарича 2′-дезоксирибоза. Тези захарни молекули се редуват с фосфатните групи, съставляващи „гръбнака“ на ДНК веригата.

Всяка захар в нуклеотида има прикрепена към нея азотна основа. Има четири различни вида азотни бази, открити в ДНК. Те включват:

• аденин (А)
• цитозин (C)
• гуанин (G)
• тимин (T)

Как изглежда ДНК?

Двете нишки на ДНК образуват 3-D структура, наречена двойна спирала. Когато е илюстриран, изглежда малко като стълба, която е усукана в спирала, в която основните двойки са стъпалата, а гръбнаците от захарен фосфат са краката.

Освен това, заслужава да се отбележи, че ДНК в ядрото на еукариотните клетки е линейна, което означава, че краищата на всяка верига са свободни. В прокариотната клетка ДНК образува кръгла структура.

Какво прави ДНК?

ДНК помага на тялото ви да расте

ДНК съдържа инструкциите, които са необходими на един организъм — вие, птица или растение например — да расте, да се развива и да се възпроизвежда. Тези инструкции се съхраняват в последователността от нуклеотидни базови двойки.

Вашите клетки четат този код три бази наведнъж, за да генерират протеини, които са от съществено значение за растежа и оцеляването. ДНК последователността, която съдържа информацията за създаване на протеин, се нарича ген.

Всяка група от три бази съответства на специфични аминокиселини, които са градивните елементи на протеините. Например, базовите двойки TGG определят аминокиселината триптофан, докато базовите двойки GGC определят аминокиселината глицин.

Някои комбинации, като TAA, TAG и TGA, също показват края на протеинова последователност. Това казва на клетката да не добавя повече аминокиселини към протеина.

Протеините са изградени от различни комбинации от аминокиселини. Когато е поставен заедно в правилния ред, всеки протеин има уникална структура и функция в тялото ви.

Как се стига от ДНК кода до протеин?

Досега научихме, че ДНК съдържа код, който дава на клетката информация как да произвежда протеини. Но какво се случва между тях? Казано по-просто, това се случва чрез процес в две стъпки:

Първо, двете ДНК вериги се разделят. След това специални протеини в ядрото разчитат базовите двойки на ДНК верига, за да създадат междинна молекула-пратеник.

Този процес се нарича транскрипция, а създадената молекула се нарича информационна РНК (иРНК). иРНК е друг вид нуклеинова киселина и прави точно това, което подсказва името й. Той пътува извън ядрото, като служи като съобщение до клетъчния механизъм, който изгражда протеини.

Във втората стъпка специализираните компоненти на клетката четат съобщението на иРНК три базови двойки наведнъж и работят за сглобяване на протеин, аминокиселина по аминокиселина. Този процес се нарича превод.

Къде се намира ДНК?

Отговорът на този въпрос може да зависи от вида организъм, за който говорите. Има два вида клетки – еукариотни и прокариотни.

За хората има ДНК във всяка наша клетка.

Еукариотни клетки

Хората и много други организми имат еукариотни клетки. Това означава, че техните клетки имат мембранно-свързано ядро ​​и няколко други мембранно-свързани структури, наречени органели.

В еукариотната клетка ДНК е в ядрото. Малко количество ДНК се намира и в органели, наречени митохондрии, които са електроцентрали на клетката.

Тъй като има ограничено пространство в ядрото, ДНК трябва да бъде плътно опакована. Има няколко различни етапа на опаковане, но крайните продукти са структурите, които наричаме хромозоми.

Прокариотни клетки

Организми като бактериите са прокариотни клетки. Тези клетки нямат ядро ​​или органели. В прокариотните клетки ДНК се намира плътно навита в средата на клетката.

Какво се случва, когато клетките ви се делят?

Клетките на тялото ви се делят като нормална част от растежа и развитието. Когато това се случи, всяка нова клетка трябва да има пълно копие на ДНК.

За да постигнете това, вашата ДНК трябва да премине през процес, наречен репликация. Когато това се случи, двете ДНК вериги се разделят. След това специализирани клетъчни протеини използват всяка верига като шаблон за създаване на нова ДНК верига.

Когато репликацията приключи, има две двуверижни ДНК молекули. Един комплект ще влезе във всяка нова клетка, когато разделението приключи.

ДНК е от ключово значение за нашия растеж, размножаване и здраве. Той съдържа инструкциите, необходими на вашите клетки да произвеждат протеини, които влияят на много различни процеси и функции в тялото ви.

Тъй като ДНК е толкова важна, увреждането или мутациите понякога могат да допринесат за развитието на болестта. Въпреки това е важно също да запомните, че мутациите могат да бъдат полезни и да допринесат за нашето разнообразие.