Пояснення та дослідження ДНК

Зміст

• Про ДНК
• ДНК у стані здоров'я, хвороб та старіння
• Ваш експансивний геном
• Пошкодження ДНК та мутації
• ДНК і старіння
• З чого складається ДНК?
• Як виглядає ДНК?
• Що робить ДНК?
• ДНК допомагає вашому організму рости
• Як ви переходите від ДНК-коду до білка?
• Де виявлена ​​ДНК?
• Еукаріотичні клітини
• Клітини прокаріотів
• Що відбувається, коли клітини діляться?
• Винос

Чому ДНК так важлива? Простіше кажучи, ДНК містить інструкції, необхідні для життя.

Код у нашій ДНК містить вказівки щодо того, як отримувати білки, життєво важливі для нашого росту, розвитку та здоров’я в цілому.

Про ДНК

ДНК означає дезоксирибонуклеїнову кислоту. Він складається з одиниць біологічних будівельних блоків, які називаються нуклеотидами.

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

Але що насправді робить ДНК робити? Продовжуйте читати, щоб дізнатись більше про структуру ДНК, що вона робить і чому це так важливо.

ДНК у стані здоров'я, хвороб та старіння

Ваш експансивний геном

Повний набір вашої ДНК називається вашим геномом. Він містить 3 мільярди основ, 20 000 генів і 23 пари хромосом!

Ви успадковуєте половину своєї ДНК від батька, а половину від матері. Ця ДНК походить від сперми та яйцеклітини відповідно.

Гени насправді складають дуже мало вашого геному - лише 1 відсоток. Інші 99 відсотків допомагають регулювати такі речі, як коли, як і в якій кількості виробляються білки.

Вчені все ще дізнаються все більше і більше про цю «некодуючу» ДНК.

Пошкодження ДНК та мутації

ДНК-код схильний до пошкодження. Насправді, за підрахунками, щодня в кожній з наших клітин відбуваються десятки тисяч випадків пошкодження ДНК. Пошкодження може статися через такі речі, як помилки в реплікації ДНК, вільні радикали та вплив УФ-випромінювання.

Але ніколи не бійтеся! Ваші клітини мають спеціалізовані білки, які здатні виявляти та відновлювати багато випадків пошкодження ДНК. Насправді існує щонайменше п’ять основних шляхів відновлення ДНК.

Мутації - це зміни послідовності ДНК. Іноді вони можуть бути поганими. Це пояснюється тим, що зміна коду ДНК може мати подальший вплив на спосіб утворення білка.

Якщо білок не працює належним чином, це може призвести до захворювання. Деякі приклади захворювань, які виникають внаслідок мутації одного гена, включають муковісцидоз та серповидноклітинні анемії.

Мутації також можуть призвести до розвитку раку. Наприклад, якщо гени, що кодують білки, що беруть участь у клітинному зростанні, мутують, клітини можуть рости і виходити з-під контролю. Деякі мутації, що викликають рак, можуть передаватися у спадок, тоді як інші можуть бути придбані під впливом канцерогенів, таких як УФ-випромінювання, хімічні речовини або сигаретний дим.

Але не всі мутації погані. Ми постійно купуємо їх. Деякі з них нешкідливі, тоді як інші сприяють нашому різноманіттю як виду.

Зміни, що відбуваються у понад 1 відсотку населення, називаються поліморфізмами. Прикладами деяких поліморфізмів є колір волосся та очей.

ДНК і старіння

Вважається, що невідремонтоване пошкодження ДНК може накопичуватися в міру старіння, допомагаючи стимулювати процес старіння. Які фактори можуть на це вплинути?

Щось, що може зіграти велику роль у пошкодженні ДНК, пов’язаному зі старінням, - це пошкодження від вільних радикалів. Однак цього одного механізму пошкодження може бути недостатньо для пояснення процесу старіння. Також можуть бути задіяні кілька факторів.

Один з причин, чому пошкодження ДНК накопичується в міру старіння, базується на еволюції. Вважається, що пошкодження ДНК виправляються більш сумлінно, коли ми в репродуктивному віці та маємо дітей. Після того, як ми пройшли пік репродуктивних років, процес ремонту, природно, занепадає.

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

Вкорочення теломерів було пов’язане з процесом старіння. Також було встановлено, що деякі фактори способу життя, такі як ожиріння, вплив сигаретного диму та психологічний стрес можуть сприяти скороченню теломер.

Можливо, вибір здорового способу життя, такий як підтримка здорової ваги, управління стресом та некуріння, може уповільнити скорочення теломер? Це питання продовжує цікавити дослідників.

З чого складається ДНК?

Молекула ДНК складається з нуклеотидів. Кожен нуклеотид містить три різні компоненти - цукор, фосфатну групу та основу азоту.

Цукор у ДНК називається 2’-дезоксирибоза. Ці молекули цукру чергуються з фосфатними групами, складаючи “хребет” ланцюга ДНК.

Кожен цукор в нуклеотиді має приєднану до нього основу азоту. У ДНК є чотири різні типи азотних основ. Вони включають:

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

Як виглядає ДНК?

Дві нитки ДНК утворюють тривимірну структуру, яка називається подвійною спіраллю. На малюнку це схоже на сходові сходи, скручені у спіраль, парами підстав яких є перекладини, а фосфатним цукром - ніжки.

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

Що робить ДНК?

ДНК допомагає вашому організму рости

ДНК містить інструкції, необхідні організму, наприклад, вам, птахові чи рослині - рости, розвиватися та розмножуватися. Ці інструкції зберігаються в послідовності пар нуклеотидних основ.

Ваші клітини читають цей код по три основи одночасно, щоб генерувати білки, необхідні для росту та виживання. Послідовність ДНК, в якій зберігається інформація для утворення білка, називається геном.

Кожна група з трьох основ відповідає певним амінокислотам, які є будівельними елементами білків. Наприклад, пари основ T-G-G вказують амінокислоту триптофан, тоді як пари основ G-G-C вказують амінокислоту гліцин.

Деякі комбінації, такі як T-A-A, T-A-G та T-G-A, також вказують на кінець білкової послідовності. Це говорить клітині більше не додавати амінокислоти до білка.

Білки складаються з різних комбінацій амінокислот. Розміщені разом у правильному порядку, кожен білок має унікальну структуру та функції у вашому організмі.

Як ви переходите від ДНК-коду до білка?

Наразі ми дізналися, що ДНК містить код, який дає клітині інформацію про те, як виробляти білки. Але що відбувається між ними? Простіше кажучи, це відбувається за допомогою двоетапного процесу:

По-перше, дві нитки ДНК розділилися. Потім спеціальні білки в ядрі зчитують пари основ на ланцюзі ДНК, щоб створити проміжну молекулу-посланник.

Цей процес називається транскрипцією, а створена молекула називається інформаційною РНК (мРНК). мРНК - це інший тип нуклеїнової кислоти, і вона робить саме те, що випливає з її назви. Він виїжджає за межі ядра, слугуючи повідомленням клітинному механізму, який будує білки.

На другому етапі спеціалізовані компоненти клітини одночасно зчитують повідомлення мРНК три пари основ і працюють над збиранням білка, амінокислоти за допомогою амінокислоти. Цей процес називається перекладом.

Де виявлена ​​ДНК?

Відповідь на це запитання може залежати від типу організму, про який ви говорите. Існує два типи клітин - еукаріотична та прокаріотична.

Для людей у ​​кожній нашій клітині є ДНК.

Еукаріотичні клітини

У людей та багатьох інших організмів є еукаріотичні клітини. Це означає, що їх клітини мають мембранно зв’язане ядро ​​та кілька інших мембранно пов’язаних структур, які називаються органелами.

В еукаріотичній клітині ДНК знаходиться всередині ядра. Невелика кількість ДНК міститься також в органелах, званих мітохондріями, які є силовими елементами клітини.

Оскільки в ядрі обмежена кількість місця, ДНК повинна бути щільно упакована. Існує кілька різних стадій упаковки, проте кінцеві продукти - це структури, які ми називаємо хромосомами.

Клітини прокаріотів

Такі організми, як бактерії, є прокаріотичними клітинами. Ці клітини не мають ядра або органел. У прокаріотичних клітинах ДНК виявляється щільно згорнутою в середині клітини.

Що відбувається, коли клітини діляться?

Клітини вашого тіла діляться як нормальна частина росту та розвитку. Коли це трапляється, кожна нова клітина повинна мати повну копію ДНК.

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

Коли реплікація завершена, є дві дволанцюгові молекули ДНК. По завершенні поділу в кожну нову клітинку потрапляє один набір.

Винос

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

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