Защо ДНК е толкова важна? Казано по-просто, ДНК съдържа инструкциите, необходими за живота.
Кодът в нашата ДНК дава указания как да правим протеини, които са жизненоважни за нашия растеж, развитие и цялостно здраве.
Относно ДНК
ДНК означава дезоксирибонуклеинова киселина. Той е съставен от единици биологични градивни елементи, наречени нуклеотиди.
ДНК е жизненоважна молекула не само за хората, но и за повечето други организми. ДНК съдържа наследствения ни материал и нашите гени - именно това ни прави уникални.
Но какво всъщност прави ДНК? Продължете да четете, за да откриете повече за структурата на ДНК, какво прави и защо е толкова важно.
ДНК в здравето, болестите и стареенето
Вашият експанзивен геном
Пълният набор от вашата ДНК се нарича ваш геном. Той съдържа 3 милиарда бази, 20 000 гена и 23 двойки хромозоми!
Вие наследявате половината от 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 процент. 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.
ДНК увреждания и мутации
ДНК кодът е склонен към увреждане. Всъщност се изчислява, че десетки хиляди събития на ДНК увреждания се случват всеки ден във всяка от нашите клетки. Увреждането може да възникне поради неща като грешки в репликацията на ДНК, свободни радикали и излагане на UV лъчение.
Но никога не се страхувайте! Вашите клетки имат специализирани протеини, които са в състояние да открият и поправят много случаи на увреждане на ДНК. Всъщност има поне пет основни пътя за поправяне на ДНК.
Мутациите са промени в последователността на ДНК. Те понякога могат да бъдат лоши. Това е така, защото промяна в кода на ДНК може да има въздействие надолу по течението на начина на производство на протеин.
Ако протеинът не работи правилно, може да се стигне до заболяване. Някои примери за заболявания, възникващи поради мутации в един ген, включват муковисцидоза и сърповидноклетъчна 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 разделят извън контрол. Някои мутации, причиняващи рак, могат да бъдат унаследени, докато други могат да бъдат придобити чрез излагане на канцерогени като UV лъчение, химикали или цигарен дим.
Но не всички мутации са лоши. Ние ги придобиваме непрекъснато. Някои са безобидни, докато други допринасят за нашето разнообразие като вид.
Промените, които настъпват при повече от 1 процент от населението, се наричат полиморфизми. Примери за някои полиморфизми са цвят на косата и очите.
ДНК и стареене
Смята се, че неремонтираните увреждания на ДНК могат да се натрупват с напредване на възрастта, помагайки за задвижване 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 увреждане, дължащо се на свободните радикали. Този механизъм на увреждане обаче може да не е достатъчен, за да обясни процеса на стареене. Няколко фактора също могат да участват.
Една теория за това, защо увреждането на ДНК се натрупва с напредване на възрастта, се основава на еволюцията. Смята се, че увреждането на ДНК се поправя по-вярно, когато сме в репродуктивна възраст и имаме деца. След като преминахме най-пиковите си репродуктивни години, процесът на поправяне естествено намалява.
Друга част от ДНК, която може да участва в стареенето, са теломери. Теломерите са участъци от повтарящи се ДНК последователности, които се намират в краищата на вашите хромозоми. Те помагат да се защити ДНК от увреждане, но също така се съкращават с всеки кръг на репликацията на ДНК.
Съкращаването на теломера 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 могат да допринесат за скъсяване на теломерите.
Може би вземането на здравословен начин на живот като поддържане на здравословно тегло, управление на стреса и непушенето може ли да забави скъсяването на теломерите? Този въпрос продължава да представлява голям интерес за изследователите.
От какво е направена ДНК?
ДНК молекулата 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 веригата на ДНК.
Всяка захар в нуклеотид има азотна основа, прикрепена към нея. Има четири различни типа азотни основи, открити в ДНК. Те включват:
- аденин (A)
- цитозин (С)
- гуанин (G)
- тимин (T)
Как изглежда ДНК?
Двете нишки на ДНК образуват 3-D структура, наречена двойна спирала. Когато е илюстрирано, тя прилича малко на стълба, която е усукана в спирала, в която основните двойки са дробовете, а основите на захарния фосфат са краката.
Освен това си струва да се отбележи, че ДНК в ядрото на еукариотните клетки е линеен, което означава, че краищата на всяка нишка са свободни. В прокариотна клетка ДНК образува кръгова 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 растете, развивате и размножавате. Тези инструкции се съхраняват в последователността на двойки нуклеотидни основи.
Вашите клетки четат този код наведнъж, за да генерират протеини, които са от съществено значение за растежа и оцеляването. ДНК последователността, в която се съхранява информацията за получаване на протеин, се нарича ген.
Всяка група от три основи съответства на специфични аминокиселини, които са градивните елементи на протеините. Например базовите двойки TGG указват аминокиселината триптофан, докато базовите двойки GGC указват аминокиселината глицин.
Някои комбинации като TAA, TAG и TGA също показват края на протеиновата последователност. Това казва на клетката да не добавя повече аминокиселини към протеина.
Протеините са съставени от различни комбинации от аминокиселини. Когато се поставят заедно в правилния ред, всеки протеин има уникална структура и функция в тялото ви.
Как стигате от ДНК кода до протеин?
Досега научихме, че ДНК съдържа код, който дава на клетката информация за това как да правят протеини. Но какво се случва между тях? Просто казано, това става чрез процес в две стъпки:
Първо, двете нишки на ДНК се разделят. След това, специални протеини в ядрото четат базовите двойки на веригата на ДНК, за да създадат междинна молекула на пратеника.
Този процес се нарича транскрипция и създадената молекула се нарича messenger RNA (mRNA). иРНК е друг вид нуклеинова киселина и прави точно това, което името му предполага. Той пътува извън ядрото, служейки като послание към клетъчната машина, която изгражда протеини.
Във втория етап специализираните компоненти на клетката четат съобщението на тРНК три базови двойки наведнъж и работят за сглобяването на протеин, аминокиселина от аминокиселина. Този процес се нарича превод.
Къде е намерена ДНК?
Отговорът на този въпрос може да зависи от вида на организма, за който говорите. Има два вида клетки - еукариотична и прокариотна.
За хората има ДНК във всяка от нашите клетки.
Еукариотни клетки
Хората и много други организми имат еукариотни клетки. Това означава, че техните клетки имат ядро, свързано с мембрана и няколко други структури, свързани с мембрана, наречени органели.
В еукариотна клетка ДНК е в ядрото. Малко количество ДНК се открива и в органелите, наречени митохондрии, които са силите на клетката.
Тъй като има ограничено количество 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
Организмите като бактерии 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 разделят?
Клетките на вашето тяло се разделят като нормална част от растежа и развитието. Когато това се случи, всяка нова клетка трябва да има пълно копие на ДНК.
За да постигне това, вашата ДНК трябва да премине процес, наречен репликация. Когато това се случи, двете нишки на ДНК се разделят. Тогава специализираните клетъчни протеини използват всяка верига като шаблон, за да направят нова верига ДНК.
Когато репликацията приключи, има две двуверижни молекули на ДНК. Един комплект ще влезе във всяка нова клетка, когато делението завърши.
За вкъщи
ДНК е от основно значение за нашия растеж, възпроизводство и здраве. Той съдържа инструкциите, необходими на клетките ви да произвеждат протеини, които влияят на много различни процеси и функции в тялото ви.
Тъй като ДНК е толкова важно, повредите или мутациите понякога могат да допринесат за развитието на болестта. Важно е също така да запомните, че мутациите могат да бъдат полезни и да допринесат и за нашето разнообразие.
