Kas ir DNS un kā tā darbojas?
DNS, iespējams, ir slavenākā bioloģiskā molekula; tas ir sastopams visos zemes veidos. Bet kas ir DNS vai dezoksiribonukleīnskābe? Šeit mēs aplūkojam būtiskāko.
Praktiski katra jūsu ķermeņa šūna satur DNS vai ģenētisko kodu, kas jūs padara jūs. DNS nes instrukcijas par visas dzīves attīstību, augšanu, vairošanos un darbību.
Ģenētiskā koda atšķirības ir iemesls, kāpēc vienam cilvēkam ir zilas acis, nevis brūnas, kāpēc daži cilvēki ir uzņēmīgi pret noteiktām slimībām, kāpēc putniem ir tikai divi spārni un kāpēc žirafēm ir gari kakli.
Apbrīnojami, ja visa cilvēka ķermeņa DNS tiktu atšķetināta, tā vairāk nekā 300 reizes sasniegtu sauli un atpakaļ.
Šajā rakstā mēs sadalām DNS pamatus, no kā tas sastāv un kā tas darbojas.
Kas ir DNS?
Īsāk sakot, DNS ir gara molekula, kas satur katras personas unikālo ģenētisko kodu. Tajā ir instrukcijas, kā veidot olbaltumvielas, kas ir nepieciešamas mūsu ķermeņa darbībai.
DNS norādījumi tiek nodoti no vecākiem bērnam, aptuveni pusi no bērna DNS iegūst tēvs un pusi no mātes.
Struktūra
DNS ir divvirzienu molekula, kas šķiet savīta, piešķirot tai unikālu formu, ko sauc par dubulto spirāli.
Katrs no diviem pavedieniem ir gara nukleotīdu vai atsevišķu vienību secība, kas sastāv no:
- fosfāta molekula
- cukura molekula, ko sauc par dezoksiribozu un kas satur piecus oglekļus
- slāpekli saturošs reģions
Ir četri slāpekli saturošu reģionu veidi, kurus sauc par bāzēm:
- adenīns (A)
- citozīns (C)
- guanīns (G)
- timīns (T)
Šo četru pamatu secība veido ģenētisko kodu, kas ir mūsu norādījumi par dzīvi.
Abu DNS virkņu pamatnes ir salīmētas kopā, lai izveidotu kāpnēm līdzīgu formu. Kāpnēs A vienmēr pielīp pie T, bet G vienmēr pie C, lai izveidotu “pakāpienus”. Kāpņu garumu veido cukura un fosfāta grupas.
Iepakojuma DNS: hromatīns un hromosomas
Attēlu kredīts: Nacionālais cilvēka genoma pētījumu institūts
Lielākā daļa DNS dzīvo šūnu kodolos, bet daļa atrodas mitohondrijos, kas ir šūnu spēkstacijas.
Tā kā mums ir tik daudz DNS (2 metri katrā šūnā) un mūsu kodoli ir tik mazi, DNS ir jāiepako neticami glīti.
DNS virknes tiek cilpotas, saritinātas un ietītas ap olbaltumvielām, ko sauc par histoniem. Šajā spirālveida stāvoklī to sauc par hromatīnu.
Hromatīns tiek vēl vairāk kondensēts, izmantojot procesu, ko sauc par superkoļu, un pēc tam tas tiek iesaiņots struktūrās, ko sauc par hromosomām. Šīs hromosomas veido pazīstamo “X” formu, kā redzams attēlā iepriekš.
Katrā hromosomā ir viena DNS molekula. Cilvēkiem ir 23 hromosomu pāri jeb 46 hromosomas kopā. Interesanti, ka augļu mušām ir 8 hromosomas, un baložiem ir 80.
1. hromosoma ir lielākā un satur apmēram 8000 gēnu. Vismazākā ir 21. hromosoma ar aptuveni 3000 gēniem.
Kas ir gēns?
Katru DNS garumu, kas kodē noteiktu proteīnu, sauc par gēnu. Piemēram, viens gēns kodē olbaltumvielu insulīnu - hormonu, kas palīdz kontrolēt cukura līmeni asinīs. Cilvēkiem ir aptuveni 20 000–30 000 gēnu, lai gan aplēses atšķiras.
Mūsu gēni veido tikai aptuveni 3 procentus no mūsu DNS, pārējie 97 procenti ir mazāk saprotami. Tiek uzskatīts, ka izcilā DNS ir iesaistīta transkripcijas un tulkošanas regulēšanā.
Kā DNS rada olbaltumvielas?
Lai gēni varētu radīt olbaltumvielu, ir divi galvenie soļi:
Transkripcija: DNS kods tiek kopēts, lai izveidotu kurjera RNS (mRNS). RNS ir DNS kopija, bet parasti tā ir vienvirziena. Vēl viena atšķirība ir tāda, ka RNS nesatur timīna bāzi (T), kuru aizstāj ar uracilu (U).
Tulkojums: mRNS tiek pārvērsta aminoskābēs, pārnesot RNS (tRNS).
mRNS tiek lasīta trīs burtu sadaļās, ko sauc par kodoniem. Katrs kodons kodē noteiktu proteīna aminoskābi vai celtniecības bloku. Piemēram, kodons GUG kodē valīna aminoskābi.
Ir 20 iespējamās aminoskābes.
Kas ir telomērs?
Telomēras ir atkārtotu nukleotīdu reģioni hromosomu beigās.
Tie aizsargā hromosomu galus no bojājumiem vai saplūšanas ar citām hromosomām.
Tie ir salīdzināti ar plastmasas uzgaļiem uz kurpju šņorēm, kas neļauj tiem nodziest.
Mums novecojot, šis aizsargājošais reģions vienmērīgi kļūst mazāks. Katru reizi, kad šūna dalās un DNS tiek atkārtota, telomērs kļūst īsāks.
Īsumā
Hromosomas ir cieši savītas DNS virknes. Gēni ir DNS sekcijas, kas kodē atsevišķus proteīnus.
Citiem vārdiem sakot, DNS ir pamatplāns dzīvei uz zemes un avots brīnišķīgajai daudzveidībai, ko mēs redzam sev apkārt.
