Защо ДНК е толкова важна? Казано по-просто, ДНК съдържа инструкциите, необходими за живота.
Кодът в нашата ДНК предоставя указания как да създадем протеини, които са жизненоважни за растежа, развитието и цялостното ни здраве.
Относно ДНК
ДНК означава дезоксирибонуклеинова киселина. Състои се от единици биологични градивни елементи, наречени нуклеотиди.
ДНК е жизненоважна молекула не само за хората, но и за повечето други организми. ДНК съдържа нашия наследствен материал и нашите гени - това е, което ни прави уникални.
Но какво всъщност представлява ДНК направете? Продължавайте да четете, за да откриете повече за структурата на ДНК, какво прави тя и защо е толкова важна.
ДНК в здравето, болестите и стареенето
Вашият експанзивен геном
Пълният набор от вашата ДНК се нарича ваш геном. Съдържа 3 милиарда основи, 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 сперматозоидите и яйцеклетката.
Гените всъщност съставляват много малко от вашия геном - само 1 процент. Останалите 99 процента помагат за регулиране на неща като кога, как и в какво количество се произвеждат протеините.
Учените все още научават все повече и повече за тази „некодираща“ ДНК.
ДНК увреждане и мутации
ДНК кодът е склонен към увреждане. Всъщност се изчислява, че десетки хиляди събития с увреждания на ДНК се случват всеки ден във всяка от нашите клетки. Увреждане 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 възстановят много случаи на увреждане на ДНК. Всъщност има най-малко пет основни пътя за възстановяване на ДНК.
Мутациите са промени в ДНК последователността. Понякога могат да бъдат лоши. Това е така, защото промяната в ДНК кода може да има последствие върху начина, по който се прави протеин.
Ако протеинът не работи правилно, може да се получи заболяване. Някои примери за заболявания, които се появяват поради мутации в един ген, включват муковисцидоза и сърповидно-клетъчна анемия.
Мутациите също могат да доведат до развитие на рак. Например, ако гените, кодиращи протеини, участващи в клетъчния растеж, са мутирали, клетките могат да растат и да се делят извън контрол. Някои причиняващи рак мутации могат да бъдат наследени, докато други могат да бъдат получени чрез излагане на канцерогени като UV лъчение, химикали или цигарен дим.
Но не всички мутации са лоши. Ние ги придобиваме през цялото време. Някои са безвредни, докато други допринасят за нашето разнообразие като вид.
Промените, които се случват при повече от 1% от населението, се наричат полиморфизми. Примери за някои полиморфизми са цветът на косата и очите.
ДНК и стареене
Смята се, че невъзстановените увреждания на ДНК могат да се натрупват с напредването на възрастта, което помага да се стимулира процесът 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. Може да участват и няколко фактора.
Една теория за това защо уврежданията на ДНК се натрупват с напредването на възрастта се основава на еволюцията. Смята се, че увреждането на ДНК се възстановява по-вярно, когато сме в репродуктивна възраст и имаме деца. След като преминем пиковите си репродуктивни години, процесът на поправка естествено отпада.
Друга част от ДНК, която може да участва в стареенето, са теломерите. Теломерите са участъци от повтарящи се ДНК последователности, които се намират в краищата на вашите хромозоми. Те помагат да се предпази ДНК от увреждане, но също така се съкращават с всеки кръг на репликация на ДНК.
Съкращаването на теломерите е свързано с процеса на стареене. Установено е също така, че някои фактори на начина на живот като затлъстяване, излагане на цигарен дим и психологически стрес могат да допринесат за съкращаването на теломерите.
Може би вземането на здравословен начин на живот като поддържане на здравословно тегло, управление на стреса и непушене може да забави съкращаването на теломерите? Този въпрос продължава да представлява голям интерес за изследователите.
От какво е направена ДНК?
ДНК молекулата се състои 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, изграждайки „гръбнака“ на ДНК веригата.
Всяка захар в нуклеотида има прикрепена азотна основа. Има четири различни типа азотни основи, открити в ДНК. Те включват:
- аденин (A)
- цитозин (С)
- гуанин (G)
- тимин (Т)
Как изглежда ДНК?
Двете нишки на ДНК образуват триизмерна структура, наречена двойна спирала. Когато е илюстрирано, изглежда малко като стълба, която е усукана в спирала, в която двойките основи са стъпалата, а гръбначните стълбове на захарния фосфат са краката.
Освен това си струва да се отбележи, че ДНК в ядрото на еукариотните клетки е линейна, което означава, че краищата на всяка верига са свободни. В прокариотната клетка ДНК образува кръгова структура.
Какво прави ДНК?
ДНК помага на тялото ви да расте
ДНК съдържа инструкциите, необходими на организма - вие, птица или растение например - да расте, да се развива и да се размножава. Тези инструкции се съхраняват в последователността от двойки нуклеотидни основи.
Вашите клетки четат този код три основи наведнъж, за да генерират протеини, които са от съществено значение за растежа и оцеляването. ДНК последователността, която съхранява информацията, за да се получи протеин, се нарича ген.
Всяка група от три основи съответства на специфични аминокиселини, които са градивните елементи на протеините. Например, базовите двойки T-G-G определят аминокиселината триптофан, докато базовите двойки G-G-C определят аминокиселината глицин.
Някои комбинации, като T-A-A, T-A-G и T-G-A, също показват края на протеинова последователност. Това казва на клетката да не добавя повече аминокиселини към протеина.
Протеините са изградени от различни комбинации от аминокиселини. Когато се поставят заедно в правилния ред, всеки протеин има уникална структура и функция в тялото ви.
Как се стига от ДНК кода до протеин?
Досега научихме, че ДНК съдържа код, който дава на клетката информация как да произвежда протеини. Но какво се случва между тях? Просто казано, това се случва чрез двуетапен процес:
Първо, двете вериги на ДНК се разделят. След това специални протеини в ядрото четат базовите двойки на ДНК веригата, за да създадат междинна молекула-пратеник.
Този процес се нарича транскрипция, а създадената молекула се нарича пратеник РНК (тРНК). иРНК е друг вид нуклеинова киселина и прави точно това, което подсказва името му. Той пътува извън ядрото, служейки като послание към клетъчната техника, която изгражда протеини.
Във втората стъпка специализираните компоненти на клетката четат съобщението на тРНК три базови двойки наведнъж и работят за събиране на протеин, аминокиселина от аминокиселина. Този процес се нарича превод.
Къде се намира ДНК?
Отговорът на този въпрос може да зависи от вида на организма, за който говорите. Има два вида клетки - еукариотни и прокариотни.
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 мембранно свързано ядро и няколко други мембранно свързани структури, наречени органели.
В еукариотната клетка ДНК е в ядрото. Малко количество ДНК се намира и в органелите, наречени митохондрии, които са двигателите на клетката.
Тъй като в ядрото има ограничено пространство, ДНК трябва да бъде плътно опакована. Има няколко различни етапа на опаковане, но крайните продукти са структурите, които ние наричаме хромозоми.
Прокариотни клетки
Организми 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 тялото ви се делят като нормална част от растежа и развитието. Когато това се случи, всяка нова клетка трябва да има пълно копие на ДНК.
За да постигнете това, вашата ДНК трябва да претърпи процес, наречен репликация. Когато това се случи, двете вериги на ДНК се разделят. След това, специализирани клетъчни протеини използват всяка верига като шаблон, за да направят нова ДНК верига.
Когато репликацията завърши, има две двуверижни ДНК молекули. Един комплект ще влезе във всяка нова клетка, когато разделянето приключи.
За вкъщи
ДНК е ключова за растежа, размножаването и здравето ни. Той съдържа инструкциите, необходими на вашите клетки да произвеждат протеини, които влияят на много различни процеси и функции в тялото ви.
Тъй като ДНК е толкова важна, увреждането или мутациите понякога могат да допринесат за развитието на болестта. Важно е обаче да запомните, че мутациите могат да бъдат полезни и да допринесат и за нашето разнообразие.
