Что такое ДНК? Структура, функции, картинки и факты

2024 Автор: Jesus Peterson | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-17 11:25

Почему ДНК так важна? Проще говоря, ДНК содержит инструкции, необходимые для жизни.

Код в нашей ДНК содержит инструкции о том, как сделать белки жизненно важными для нашего роста, развития и общего состояния здоровья.

О ДНК

ДНК обозначает дезоксирибонуклеиновую кислоту. Он состоит из единиц биологических строительных блоков, называемых нуклеотидами.

ДНК является жизненно важной молекулой не только для людей, но и для большинства других организмов. ДНК содержит наш наследственный материал и наши гены - это то, что делает нас уникальными.

Но что на самом деле делает ДНК? Продолжайте читать, чтобы узнать больше о структуре ДНК, о том, что она делает и почему это так важно.

ДНК в здоровье, болезни и старения

Ваш экспансивный геном

Полный набор вашей ДНК называется вашим геномом. Он содержит 3 миллиарда оснований, 20000 генов и 23 пары хромосом!

Вы наследуете половину своей ДНК от своего отца и половину от своей матери. Эта ДНК происходит из спермы и яйцеклетки соответственно.

Гены на самом деле составляют очень мало вашего генома - только 1 процент. Остальные 99 процентов помогают регулировать такие вещи, как, когда, как и в каком количестве производятся белки.

Ученые все больше узнают об этой «некодирующей» ДНК.

Повреждение ДНК и мутации

Код ДНК подвержен повреждениям. На самом деле, по оценкам, десятки тысяч случаев повреждения ДНК происходят каждый день в каждой из наших клеток. Повреждение может возникнуть из-за таких ошибок, как репликация ДНК, свободные радикалы и воздействие ультрафиолетового излучения.

Но никогда не бойся! В ваших клетках есть специализированные белки, которые способны обнаруживать и восстанавливать многие случаи повреждения ДНК. На самом деле существует как минимум пять основных путей восстановления ДНК.

Мутации - это изменения в последовательности ДНК. Иногда они могут быть плохими. Это потому, что изменение в коде ДНК может оказать влияние на способ производства белка.

Если белок не работает должным образом, болезнь может привести. Некоторые примеры заболеваний, которые возникают из-за мутаций в одном гене, включают муковисцидоз и серповидноклеточную анемию.

Мутации также могут привести к развитию рака. Например, если гены, кодирующие белки, участвующие в росте клеток, мутируют, клетки могут расти и делиться из-под контроля. Некоторые вызывающие рак мутации могут быть унаследованы, в то время как другие могут быть получены путем воздействия канцерогенов, таких как УФ-излучение, химические вещества или сигаретный дым.

Но не все мутации плохие. Мы приобретаем их все время. Некоторые безвредны, в то время как другие способствуют нашему разнообразию как вида.

Изменения, которые происходят в более чем 1% населения, называются полиморфизмами. Примерами некоторых полиморфизмов являются цвет волос и глаз.

ДНК и старение

Считается, что непоправленное повреждение ДНК может накапливаться с возрастом, способствуя процессу старения. Какие факторы могут повлиять на это?

Что-то, что может играть большую роль в повреждении ДНК, связанном со старением, - это повреждение, вызванное свободными радикалами. Однако этот механизм повреждения может быть недостаточным для объяснения процесса старения. Несколько факторов также могут быть вовлечены.

Одна теория относительно того, почему повреждение ДНК накапливается с возрастом, основана на эволюции. Считается, что повреждение ДНК восстанавливается более точно, когда мы достигаем репродуктивного возраста и рожаем детей. После того, как мы прошли наши лучшие репродуктивные годы, процесс ремонта, естественно, замедляется.

Другой частью ДНК, которая может быть вовлечена в старение, являются теломеры. Теломеры - это участки повторяющихся последовательностей ДНК, которые находятся на концах ваших хромосом. Они помогают защитить ДНК от повреждений, но они также сокращаются с каждым циклом репликации ДНК.

Сокращение теломер было связано с процессом старения. Также было обнаружено, что некоторые факторы образа жизни, такие как ожирение, воздействие сигаретного дыма и психологический стресс, могут способствовать укорочению теломер.

Возможно, выбор здорового образа жизни, такой как поддержание здорового веса, управление стрессом и отказ от курения, могут замедлить укорочение теломер? Этот вопрос продолжает представлять большой интерес для исследователей.

Из чего состоит ДНК?

Молекула ДНК состоит из нуклеотидов. Каждый нуклеотид содержит три разных компонента - сахар, фосфатную группу и азотистую основу.

Сахар в ДНК называется 2'-дезоксирибозой. Эти молекулы сахара чередуются с фосфатными группами, образуя «основу» цепи ДНК.

К каждому сахару в нуклеотиде прикреплено азотистое основание. Есть четыре различных типа азотистых оснований, найденных в ДНК. Они включают:

• аденин (А)
• цитозин (С)
• гуанин (G)
• тимин (T)

Как выглядит ДНК?

Две цепи ДНК образуют трехмерную структуру, называемую двойной спиралью. Когда проиллюстрировано, это выглядит как лестница, которая была скручена в спираль, в которой пары оснований - это ступеньки, а сахарофосфатные остовы - это ножки.

Кроме того, стоит отметить, что ДНК в ядре эукариотических клеток является линейной, что означает, что концы каждой цепи свободны. В прокариотической клетке ДНК образует кольцевую структуру.

Что делает ДНК?

ДНК помогает вашему телу расти

ДНК содержит инструкции, которые необходимы организму - например, вам, птице или растению - чтобы расти, развиваться и размножаться. Эти инструкции хранятся в последовательности пар нуклеотидных оснований.

Ваши клетки читают этот код три основы за раз, чтобы генерировать белки, которые необходимы для роста и выживания. Последовательность ДНК, в которой хранится информация для производства белка, называется геном.

Каждая группа из трех оснований соответствует определенным аминокислотам, которые являются строительными блоками белков. Например, пары оснований TGG определяют аминокислоту триптофан, в то время как пары оснований GGC определяют аминокислоту глицин.

Некоторые комбинации, такие как TAA, TAG и TGA, также указывают на конец последовательности белка. Это говорит клетке не добавлять больше аминокислот к белку.

Белки состоят из различных комбинаций аминокислот. При размещении вместе в правильном порядке каждый белок имеет уникальную структуру и функцию в вашем теле.

Как вы получаете от кода ДНК до белка?

До сих пор мы узнали, что ДНК содержит код, который дает клетке информацию о том, как производить белки. Но что происходит между ними? Проще говоря, это происходит в два этапа:

Во-первых, две нити ДНК разделены. Затем специальные белки внутри ядра считывают пары оснований на цепи ДНК, чтобы создать промежуточную молекулу-мессенджер.

Этот процесс называется транскрипцией, а созданная молекула называется мессенджер РНК (мРНК). мРНК - это другой тип нуклеиновой кислоты, и он делает именно то, что подразумевает ее название. Он выходит за пределы ядра, служа сообщением клеточному механизму, который строит белки.

На втором этапе специализированные компоненты клетки считывают сообщение мРНК по три пары оснований одновременно и работают над сборкой белка, аминокислоты за аминокислотой. Этот процесс называется переводом.

Где находится ДНК?

Ответ на этот вопрос может зависеть от типа организма, о котором вы говорите. Существует два типа клеток - эукариотическая и прокариотическая.

Для людей в каждой клетке есть ДНК.

Эукариотические клетки

У людей и многих других организмов есть эукариотические клетки. Это означает, что их клетки имеют мембраносвязанное ядро и несколько других мембраносвязанных структур, называемых органеллами.

В эукариотической клетке ДНК находится внутри ядра. Небольшое количество ДНК также найдено в органеллах, называемых митохондриями, которые являются источником энергии в клетке.

Поскольку внутри ядра ограничено пространство, ДНК должна быть плотно упакована. Существует несколько различных этапов упаковки, однако конечные продукты - это структуры, которые мы называем хромосомами.

Прокариотические клетки

Организмы, подобные бактериям, являются прокариотическими клетками. Эти клетки не имеют ядра или органелл. В прокариотических клетках ДНК находится плотно свернутой в середине клетки.

Что происходит, когда ваши клетки делятся?

Клетки вашего тела делятся как нормальная часть роста и развития. Когда это происходит, каждая новая клетка должна иметь полную копию ДНК.

Чтобы достичь этого, ваша ДНК должна пройти процесс, называемый репликацией. Когда это происходит, две цепи ДНК разделяются. Затем специализированные клеточные белки используют каждую цепь в качестве матрицы для создания новой цепи ДНК.

Когда репликация завершена, появляются две двухцепочечные молекулы ДНК. Один набор войдет в каждую новую ячейку, когда разделение будет завершено.

навынос

ДНК имеет решающее значение для нашего роста, размножения и здоровья. Он содержит инструкции, необходимые для ваших клеток для производства белков, которые влияют на многие различные процессы и функции в вашем организме.

Поскольку ДНК так важна, повреждение или мутации могут иногда способствовать развитию болезни. Однако также важно помнить, что мутации могут быть полезными и вносить вклад в наше разнообразие.