Kodėl DNR tokia svarbi? Paprasčiau tariant, DNR yra instrukcijos, būtinos gyvenimui.
Kodas mūsų DNR pateikia nurodymus, kaip gaminti baltymus, kurie yra gyvybiškai svarbūs mūsų augimui, vystymuisi ir bendrai sveikatai.
Apie DNR
DNR reiškia dezoksiribonukleorūgštį. Jį sudaro biologinių statybinių blokų, vadinamų nukleotidais, vienetai.
DNR yra gyvybiškai svarbi molekulė ne tik žmonėms, bet ir daugumai kitų organizmų. DNR yra mūsų paveldima medžiaga ir genai - būtent tai ir daro mus nepakartojamais.
Bet ką iš tikrųjų daro DNR? Skaitykite toliau, kad sužinotumėte daugiau apie DNR struktūrą, ką ji daro ir kodėl ji tokia svarbi.
Sveikatos, ligų ir senėjimo DNR
Jūsų platus genomas
Visas jūsų DNR rinkinys vadinamas jūsų genomu. Jame yra 3 milijardai bazių, 20 000 genų ir 23 poros chromosomų!
Pusę savo DNR paveldite iš savo tėvo, o pusę - iš motinos. Ši DNR gaunama atitinkamai iš spermos ir kiaušinio.
Genai iš tikrųjų sudaro labai mažai jūsų genomo - tik 1 procentą. Kiti 99 procentai padeda sureguliuoti tokius dalykus kaip, kada, kaip ir kokiu kiekiu gaminami baltymai.
Mokslininkai vis daugiau sužino apie šią „nekoduojančią“DNR.
DNR pažeidimai ir mutacijos
DNR kodas yra linkęs į žalą. Tiesą sakant, apskaičiuota, kad kiekvienoje iš mūsų ląstelių kasdien įvyksta dešimtys tūkstančių DNR pažeidimų. Žala gali atsirasti dėl tokių dalykų kaip DNR replikacijos klaidų, laisvųjų radikalų ir UV spindulių poveikio.
Bet niekada nebijok! Jūsų ląstelės turi specialius baltymus, kurie sugeba aptikti ir atitaisyti daugybę DNR pažeidimų atvejų. Tiesą sakant, yra bent penki pagrindiniai DNR atstatymo būdai.
Mutacijos yra DNR sekos pokyčiai. Jie kartais gali būti blogi. Taip yra todėl, kad DNR kodo pakeitimas gali turėti įtakos baltymų gamybos būdui pasroviui.
Jei baltymai neveikia tinkamai, gali atsirasti liga. Kai kurie ligų, atsirandančių dėl vieno geno mutacijų, pavyzdžiai yra cistinė fibrozė ir pjautuvinių ląstelių anemija.
Mutacijos taip pat gali sukelti vėžio vystymąsi. Pavyzdžiui, jei genai, koduojantys baltymus, susijusius su ląstelių augimu, yra mutavę, ląstelės gali augti ir pasiskirstyti nekontroliuojamos. Kai kurios vėžį sukeliančios mutacijos gali būti paveldimos, o kitos gali būti įgytos veikiant kancerogenams, tokiems kaip UV spinduliai, chemikalai ar cigarečių dūmai.
Tačiau ne visos mutacijos yra blogos. Mes juos įgyjame visą laiką. Kai kurie jų yra nekenksmingi, o kiti prisideda prie mūsų, kaip rūšies, įvairovės.
Pokyčiai, atsirandantys daugiau nei 1 proc. Populiacijos, vadinami polimorfizmais. Kai kurių polimorfizmų pavyzdžiai yra plaukų ir akių spalva.
DNR ir senėjimas
Manoma, kad nepataisomi DNR pažeidimai gali kauptis senstant, o tai padeda skatinti senėjimo procesą. Kokie veiksniai gali tai paveikti?
Tai, kas gali vaidinti didelę įtaką DNR pažeidimams, susijusiems su senėjimu, yra žala, atsirandanti dėl laisvųjų radikalų. Tačiau šio vieno žalos mechanizmo gali nepakakti senėjimo procesui paaiškinti. Taip pat gali būti susiję keli veiksniai.
Viena teorija, kodėl senstant kaupiasi DNR žala, remiasi evoliucija. Manoma, kad DNR pažeidimai taisomi patikimiau, kai esame reprodukcinio amžiaus ir turime vaikų. Praėjus didžiausiems reprodukcijos metams, remonto procesas natūraliai sulėtėja.
Kita DNR dalis, kuri gali būti susijusi su senėjimu, yra telomerai. Telomerai yra pasikartojančių DNR sekų ruožai, esantys jūsų chromosomų galuose. Jie padeda apsaugoti DNR nuo pažeidimų, tačiau taip pat sutrumpėja kiekviename DNR replikacijos etape.
Telomerų sutrumpėjimas buvo susijęs su senėjimo procesu. Taip pat nustatyta, kad kai kurie gyvenimo būdo veiksniai, tokie kaip nutukimas, sąlytis su cigarečių dūmais ir psichologinis stresas, gali paskatinti telomero sutrumpėjimą.
Galbūt sveiko gyvenimo būdo pasirinkimas, pavyzdžiui, sveiko svorio palaikymas, streso valdymas ir nerūkymas gali sulėtinti telomerų trumpėjimą? Šis klausimas ir toliau domina tyrėjus.
Iš ko sudaryta DNR?
DNR molekulę sudaro nukleotidai. Kiekviename nukleotide yra trys skirtingi komponentai - cukrus, fosfato grupė ir azoto bazė.
DNR esantis cukrus vadinamas 2'-dezoksiriboze. Šios cukraus molekulės pakaitomis su fosfato grupėmis sudaro DNR grandinės „stuburą“.
Kiekvienas nukleotido cukrus turi azoto bazę. DNR yra keturių skirtingų tipų azoto bazės. Jie įtraukia:
- adeninas (A)
- citozinas (C)
- guaninas (G)
- timinas (T)
Kaip atrodo DNR?
Abi DNR grandinės sudaro 3D struktūrą, vadinamą dviguba spiralė. Iliustravus ji atrodo šiek tiek panaši į kopėčias, susuktas į spiralę, kurioje bazės poros yra šoninės, o cukraus fosfato atramos - kojos.
Be to, verta paminėti, kad DNR, esanti eukariotų ląstelių branduolyje, yra tiesinė, tai reiškia, kad kiekvienos stygos galai yra laisvi. Prokariotų ląstelėje DNR sudaro žiedinę struktūrą.
Ką daro DNR?
DNR padeda jūsų kūnui augti
DNR yra instrukcijos, reikalingos organizmui - jums, paukščiui ar, pavyzdžiui, augalui - augti, vystytis ir daugintis. Šios instrukcijos saugomos nukleotidų bazių porų seka.
Jūsų ląstelės skaito šį kodą trimis bazėmis vienu metu, norėdamos generuoti baltymus, kurie yra būtini augimui ir išgyvenimui. DNR seka, kurioje kaupiama informacija baltymui gaminti, vadinama genu.
Kiekviena trijų bazių grupė atitinka specifines aminorūgštis, kurios yra baltymai. Pavyzdžiui, bazinės poros TGG nurodo aminorūgštį triptofaną, o bazinės poros GGC nurodo aminorūgštį gliciną.
Kai kurie deriniai, tokie kaip TAA, TAG ir TGA, taip pat rodo baltymų sekos pabaigą. Tai liepia ląstelei į baltymus nepridėti daugiau amino rūgščių.
Baltymai yra sudaryti iš skirtingų amino rūgščių derinių. Sudėję teisinga tvarka, kiekvienas baltymas turi unikalią struktūrą ir funkciją jūsų kūne.
Kaip patekti iš DNR kodo į baltymą?
Iki šiol mes sužinojome, kad DNR yra kodas, suteikiantis ląstelei informaciją, kaip gaminti baltymus. Bet kas nutinka tarp jų? Paprasčiau tariant, tai įvyksta dviem etapais:
Pirmiausia dvi DNR grandinės suskaidomos. Tada specialūs branduolio baltymai nuskaito DNR grandinės bazines poras, kad būtų sukurta tarpinė pasiuntinio molekulė.
Šis procesas vadinamas transkripcija, o sukurta molekulė vadinama pasiuntinio RNR (mRNR). mRNR yra dar viena nukleorūgščių rūšis ir ji daro tiksliai tai, ką nurodo jos pavadinimas. Jis keliauja už branduolio ribų ir yra žinutė ląstelių mechanizmui, kuris kaupia baltymus.
Antrame etape specializuoti ląstelės komponentai skaito mRNR pranešimą trimis bazių poromis vienu metu ir stengiasi surinkti baltymą, aminorūgštį pagal aminorūgštį. Šis procesas vadinamas vertimu.
Kur randama DNR?
Atsakymas į šį klausimą gali priklausyti nuo to, kokio tipo organizmas jūs kalbate. Yra dviejų tipų ląstelės - eukariotinės ir prokariotinės.
Žmonėms kiekvienoje mūsų ląstelėje yra DNR.
Eukariotų ląstelės
Žmonės ir daugelis kitų organizmų turi eukariotų ląsteles. Tai reiškia, kad jų ląstelės turi membranos surištą branduolį ir dar keletą membranų surištų struktūrų, vadinamų organelėmis.
Eukariotų ląstelėje DNR yra branduolyje. Nedidelis DNR kiekis taip pat randamas organelėse, vadinamose mitochondrijomis, kurios yra ląstelės galios.
Kadangi branduolyje yra nedaug vietos, DNR turi būti sandariai supakuota. Yra keli skirtingi pakavimo etapai, tačiau galutiniai produktai yra struktūros, kurias mes vadiname chromosomomis.
Prokariotų ląstelės
Organizmai, tokie kaip bakterijos, yra prokariotinės ląstelės. Šios ląstelės neturi branduolio ar organelių. Prokariotų ląstelėse DNR randama sandariai susukta ląstelės viduryje.
Kas nutinka, kai jūsų ląstelės dalijasi?
Jūsų kūno ląstelės dalijasi kaip normali augimo ir vystymosi dalis. Kai tai atsitiks, kiekviena nauja ląstelė turi turėti visą DNR kopiją.
Kad tai pasiektumėte, jūsų DNR turi praeiti procesą, vadinamą replikacija. Kai tai įvyksta, dvi DNR grandinės suskaidomos. Tada specializuoti ląstelių baltymai naudoja kiekvieną grandinę kaip šabloną naujai DNR grandinei sudaryti.
Pasibaigus replikacijai, yra dvi DNR grandinės su dviguba grandine. Pabaigus padalijimą, vienas rinkinys pateks į kiekvieną naują langelį.
Atimti
DNR yra nepaprastai svarbi mūsų augimui, dauginimuisi ir sveikatai. Jame yra instrukcijos, reikalingos jūsų ląstelėms gaminti baltymus, kurie veikia daugelį skirtingų procesų ir funkcijų jūsų kūne.
Kadangi DNR yra tokia svarbi, pažeidimai ar mutacijos kartais gali prisidėti prie ligos vystymosi. Tačiau taip pat svarbu atsiminti, kad mutacijos gali būti naudingos ir taip pat prisidėti prie mūsų įvairovės.
