Mis on DNA ja kuidas see töötab?
DNA on võib-olla kõige kuulsam bioloogiline molekul; see on olemas kõikidel eluvormidel maa peal. Kuid mis on DNA või desoksüribonukleiinhape? Siin käsitleme hädavajalikku.
Praktiliselt iga teie keha rakk sisaldab DNA-d või geneetilist koodi, mis teid tekitab sina. DNA kannab kogu elu arendamise, kasvu, paljunemise ja toimimise juhiseid.
Geneetilise koodi erinevused on põhjus, miks ühel inimesel on silmad pigem sinised kui pruunid, miks mõned inimesed on teatud haigustele vastuvõtlikud, miks lindudel on ainult kaks tiiba ja miks on kaelkirjakudel pikk kael.
Hämmastav, kui inimese keha kogu DNA lahti harutataks, ulatuks see üle 300 korra päikese ja tagasi.
Selles artiklis jagame DNA põhitõed, millest see koosneb ja kuidas see töötab.
Mis on DNA?
Lühidalt öeldes on DNA pikk molekul, mis sisaldab iga inimese ainulaadset geneetilist koodi. Selles on juhised valkude loomiseks, mis on meie keha toimimiseks hädavajalikud.
DNA juhised edastatakse vanemalt lapsele, umbes pool lapse DNA-st pärineb isalt ja pool emalt.
Struktuur
DNA on kaheahelaline molekul, mis näib olevat keerdunud, andes sellele ainulaadse kuju, mida nimetatakse topeltheeliksiks.
Mõlemad ahelad on pikad nukleotiidide järjestused või üksikud üksused, mis koosnevad:
- fosfaatmolekul
- suhkrumolekul, mida nimetatakse deoksüriboosiks ja mis sisaldab viit süsinikku
- lämmastikku sisaldav piirkond
Lämmastikku sisaldavaid piirkondi, mida nimetatakse alusteks, on nelja tüüpi:
- adeniin (A)
- tsütosiin (C)
- guaniin (G)
- tümiin (T)
Nende nelja aluse järjestus moodustab geneetilise koodi, mis on meie juhised eluks.
DNA kahe ahela alused on redelilaadse kuju saamiseks kokku kleepunud. Redelil jääb A alati T külge ja G alati C külge, et luua “astmed”. Redeli pikkuse moodustavad suhkru- ja fosfaatrühmad.
DNA pakend: kromatiin ja kromosoomid
Pildikrediit: Riiklik inimgenoomi uurimisinstituut
Enamik DNA elab rakkude tuumades ja osa leidub mitokondrites, mis on rakkude jõujaamad.
Kuna meil on nii palju DNA-d (2 meetrit igas rakus) ja meie tuumad on nii väikesed, tuleb DNA väga uskumatult kenasti pakkida.
DNA ahelad aheldatakse, keeratakse kokku ja mähitakse valkude ümber, mida nimetatakse histoonideks. Selles keerdunud olekus nimetatakse seda kromatiiniks.
Kromatiin kondenseeritakse täiendavalt protsessi abil, mida nimetatakse superkeerumiseks, ja pakitakse seejärel struktuuridesse, mida nimetatakse kromosoomideks. Need kromosoomid moodustavad tuttava "X" kuju, nagu on näha ülaltoodud pildil.
Iga kromosoom sisaldab ühte DNA molekuli. Inimesel on kokku 23 kromosoomipaari ehk 46 kromosoomi. Huvitaval kombel on puuviljakärbestel 8 ja tuvidel 80 kromosoomi.
1. kromosoom on suurim ja sisaldab umbes 8000 geeni. Väikseim on 21. kromosoom, milles on umbes 3000 geeni.
Mis on geen?
Igat spetsiifilist valku kodeerivat DNA pikkust nimetatakse geeniks. Näiteks kodeerib üks geen valguinsuliini - hormooni, mis aitab veresuhkru taset kontrollida. Inimestel on umbes 20 000–30 000 geeni, kuigi hinnangud on erinevad.
Meie geenid moodustavad ainult umbes 3 protsenti meie DNA-st, ülejäänud 97 protsenti on vähem mõistetavad. Arvatakse, et silmapaistev DNA on seotud transkriptsiooni ja translatsiooni reguleerimisega.
Kuidas DNA valke loob?
Geenide valgu loomiseks on kaks peamist sammu:
Transkriptsioon: DNA kood kopeeritakse messenger RNA (mRNA) loomiseks. RNA on DNA koopia, kuid see on tavaliselt üheahelaline. Teine erinevus on see, et RNA ei sisalda tümiini alust (T), mis on asendatud uratsiiliga (U).
Tõlge: mRNA muundatakse aminohapeteks ülekande RNA (tRNA) abil.
mRNA-d loetakse kolmetähelistes osades, mida nimetatakse koodoniteks. Iga koodon kodeerib valgu spetsiifilist aminohapet või ehitusmaterjali. Näiteks koodon GUG kodeerib aminohapet valiini.
Võimalikke aminohappeid on 20.
Mis on telomeer?
Telomeerid on korduvate nukleotiidide piirkonnad kromosoomide lõpus.
Need kaitsevad kromosoomi otsi kahjustuste või teiste kromosoomidega sulandumise eest.
Neid on võrreldud kingapaelte plastikust näpunäidetega, mis takistavad nende kulumist.
Vananedes muutub see kaitsepiirkond pidevalt väiksemaks. Iga kord, kui rakk jaguneb ja DNA replikeerub, muutub telomeer lühemaks.
Lühidalt
Kromosoomid on tihedalt keerdunud DNA kiud. Geenid on DNA osad, mis kodeerivad üksikuid valke.
Teisisõnu öeldes on DNA maa peal elamise põhiplaan ja selle imelise sordi allikas, mida me enda ümber näeme.
