Что такое ДНК и как она работает?
ДНК, пожалуй, самая известная биологическая молекула; он присутствует во всех формах жизни на Земле. Но что такое ДНК или дезоксирибонуклеиновая кислота? Здесь мы рассмотрим самое важное.
Практически каждая клетка вашего тела содержит ДНК или генетический код, который заставляет вас ты. ДНК несет в себе инструкции по развитию, росту, воспроизводству и функционированию всего живого.
Различия в генетическом коде являются причиной того, почему у одного человека глаза голубые, а не карие, почему некоторые люди подвержены определенным заболеваниям, почему у птиц только два крыла и почему у жирафов длинные шеи.
Удивительно, но если бы вся ДНК в человеческом теле была раскрыта, она достигла бы Солнца и обратно более 300 раз.
В этой статье мы разберем основы ДНК, из чего она состоит и как работает.
Что такое ДНК?
Короче говоря, ДНК - это длинная молекула, которая содержит уникальный генетический код каждого человека. В нем содержатся инструкции по созданию белков, необходимых для функционирования нашего организма.
Инструкции ДНК передаются от родителей к ребенку, причем примерно половина ДНК ребенка происходит от отца, а половина - от матери.
Структура
ДНК - это двухцепочечная молекула, которая кажется скрученной, что придает ей уникальную форму, называемую двойной спиралью.
Каждая из двух цепей представляет собой длинную последовательность нуклеотидов или отдельных единиц, состоящих из:
- молекула фосфата
- молекула сахара под названием дезоксирибоза, содержащая пять атомов углерода
- азотсодержащая область
Есть четыре типа азотсодержащих областей, называемых основаниями:
- аденин (А)
- цитозин (С)
- гуанин (G)
- тимин (Т)
Порядок этих четырех основ образует генетический код, который является нашими инструкциями для жизни.
Основания двух цепей ДНК склеены, образуя лестницу. Внутри лестницы A всегда придерживается T, а G всегда придерживается C, создавая «ступеньки». Длина лестницы образована сахарной и фосфатной группами.
Упаковка ДНК: хроматин и хромосомы
Изображение предоставлено: Национальный исследовательский институт генома человека
Большая часть ДНК живет в ядрах клеток, а часть - в митохондриях, которые являются электростанциями клеток.
Поскольку у нас так много ДНК (по 2 метра в каждой ячейке), а наши ядра такие маленькие, ДНК нужно упаковывать невероятно аккуратно.
Нити ДНК скручены, скручены и обернуты вокруг белков, называемых гистонами. В этом свернутом состоянии он называется хроматином.
Хроматин далее конденсируется посредством процесса, называемого суперспирализацией, и затем он упаковывается в структуры, называемые хромосомами. Эти хромосомы образуют знакомую форму «X», как показано на изображении выше.
Каждая хромосома содержит одну молекулу ДНК. У человека 23 пары хромосом или 46 хромосом всего. Интересно, что у плодовых мушек 8 хромосом, а у голубей 80.
Хромосома 1 самая большая и содержит около 8000 генов. Самая маленькая - хромосома 21, содержащая около 3000 генов.
Что такое ген?
Каждая длина ДНК, которая кодирует определенный белок, называется геном. Например, один ген кодирует белок инсулин - гормон, который помогает контролировать уровень сахара в крови. У людей около 20 000–30 000 генов, хотя оценки разнятся.
Наши гены составляют только около 3 процентов нашей ДНК, остальные 97 процентов изучены хуже. Считается, что выдающаяся ДНК участвует в регуляции транскрипции и трансляции.
Как ДНК создает белки?
Для генов, создающих белок, есть два основных шага:
Транскрипция: код ДНК копируется для создания информационной РНК (мРНК). РНК - это копия ДНК, но обычно она одноцепочечная. Еще одно отличие состоит в том, что РНК не содержит тимина (Т) основания, которое заменено урацилом (U).
Перевод: мРНК транслируется в аминокислоты с помощью транспортной РНК (тРНК).
мРНК читается в трехбуквенных разделах, называемых кодонами. Каждый кодон кодирует определенную аминокислоту или строительный блок белка. Например, кодон GUG кодирует аминокислоту валин.
Есть 20 возможных аминокислот.
Что такое теломер?
Теломеры - это участки повторяющихся нуклеотидов на конце хромосом.
Они защищают концы хромосомы от повреждения или слияния с другими хромосомами.
Их сравнивают с пластиковыми наконечниками шнурков, которые предотвращают их истирание.
С возрастом эта защитная область постепенно уменьшается. Каждый раз, когда клетка делится и ДНК реплицируется, теломеры становятся короче.
В двух словах
Хромосомы - это плотно скрученные цепи ДНК. Гены - это участки ДНК, которые кодируют отдельные белки.
Другими словами, ДНК - это главный план жизни на Земле и источник того прекрасного разнообразия, которое мы видим вокруг себя.
