Kodėl DNR tokia svarbi? Paprasčiau tariant, DNR yra instrukcijos, reikalingos gyvenimui.
Mūsų DNR kodas nurodo, kaip pagaminti baltymus, kurie yra gyvybiškai svarbūs mūsų augimui, vystymuisi ir visai sveikatai.
Apie DNR
DNR reiškia dezoksiribonukleino rūgštį. Jis susideda iš biologinių statybinių blokų, vadinamų nukleotidais, vienetų.
DNR yra gyvybiškai svarbi molekulė ne tik žmonėms, bet ir daugumai kitų organizmų. DNR yra mūsų paveldima medžiaga ir genai - tai daro mus unikaliais.
Bet ką iš tikrųjų veikia DNR padaryti? Skaitykite toliau, kad sužinotumėte daugiau apie DNR struktūrą, ką ji daro ir kodėl ji tokia svarbi.
DNR sveikatos, ligų ir senėjimo srityse
Jūsų ekspansiškas genomas
Visas jūsų DNR rinkinys vadinamas jūsų genomu. Jame yra 3 milijardai bazių, 20 000 genų ir 23 poros chromosomų!
Pusę savo DNR paveldi iš tėvo, o pusę - iš motinos. Ši DNR gaunama atitinkamai iš spermos ir kiaušialąstės.
Genai iš tikrųjų sudaro labai mažai jūsų genomo - tik 1 proc. Kiti 99 procentai padeda reguliuoti tokius dalykus, kaip kada, kaip ir kokiu kiekiu gaminami baltymai.
Mokslininkai vis daugiau ir daugiau sužino apie šią „nekoduojančią“ DNR.
DNR pažeidimai ir mutacijos
DNR kodas yra linkęs pakenkti. Iš tikrųjų, manoma, kad kiekvienoje mūsų ląstelėje kiekvieną dieną įvyksta dešimtys tūkstančių DNR pažeidimų. Žala gali atsirasti dėl DNR replikacijos klaidų, laisvųjų radikalų ir UV spindulių poveikio.
Bet niekada nebijok! Jūsų ląstelėse yra specializuotų baltymų, kurie sugeba aptikti ir ištaisyti daugelį DNR pažeidimų atvejų. Iš tikrųjų yra mažiausiai penki pagrindiniai DNR atstatymo keliai.
Mutacijos yra DNR sekos pokyčiai. Jie kartais gali būti blogi. Taip yra todėl, kad DNR kodo pakeitimas gali turėti įtakos baltymo gamybos būdui.
Jei baltymai neveikia tinkamai, gali atsirasti liga. Kai kurie ligų, atsirandančių dėl vieno geno mutacijų, pavyzdžiai yra cistinė fibrozė ir pjautuvinė anemija.
Mutacijos taip pat gali sukelti vėžį. Pavyzdžiui, jei genai, koduojantys ląstelių augime dalyvaujančius baltymus, yra mutavę, ląstelės gali augti ir dalytis nekontroliuojamos. Kai kurios vėžį sukeliančios mutacijos gali būti paveldimos, o kitos - kancerogenų, tokių kaip UV spinduliai, chemikalai ar cigarečių dūmai, poveikyje.
Bet ne visos mutacijos yra blogos. Mes juos nuolat įsigyjame. Kai kurie yra nekenksmingi, o kiti prisideda prie mūsų, kaip rūšies, įvairovės.
Pokyčiai, atsirandantys daugiau nei 1 procentui gyventojų, vadinami polimorfizmais. Kai kurių polimorfizmų pavyzdžiai yra plaukų ir akių spalva.
DNR ir senėjimas
Manoma, kad neatnaujinta DNR žala gali kauptis mums senstant, padedanti paskatinti senėjimo procesą. Kokie veiksniai gali tai įtakoti?
Kažkas, kas gali vaidinti didelį vaidmenį su senėjimu susijusioje DNR pažeidime, yra laisvųjų radikalų daroma žala. Tačiau šio vieno žalos mechanizmo gali nepakakti paaiškinti senėjimo procesą. Taip pat gali būti susiję keli veiksniai.
Viena teorija, kodėl DNR pažeidimai kaupiasi mums senstant, yra pagrįsta evoliucija. Manoma, kad DNR pažeidimai teisingiau taisomi, kai esame reprodukcinio amžiaus ir turime vaikų. Praėjus piko reprodukcijos metams, remonto procesas natūraliai mažėja.
Kita DNR dalis, kuri gali būti susijusi su senėjimu, yra telomerai. Telomerai yra pasikartojančių DNR sekų atkarpos, randamos jūsų chromosomų galuose. Jie padeda apsaugoti DNR nuo pažeidimų, tačiau taip pat sutrumpėja kiekvieną DNR replikacijos etapą.
Telomerų sutrumpėjimas buvo siejamas su senėjimo procesu. Taip pat nustatyta, kad kai kurie gyvenimo būdo veiksniai, tokie kaip nutukimas, cigarečių dūmų poveikis ir psichologinis stresas, gali prisidėti prie telomerų sutrumpėjimo.
Galbūt sveiko gyvenimo būdo pasirinkimas, pavyzdžiui, sveiko svorio palaikymas, streso valdymas ir nerūkymas, gali sulėtinti telomerų sutrumpėjimą? Šis klausimas ir toliau labai domina tyrėjus.
Iš ko susidaro DNR?
DNR molekulę sudaro nukleotidai. Kiekviename nukleotide yra trys skirtingi komponentai - cukrus, fosfatų grupė ir azoto bazė.
DNR esantis cukrus vadinamas 2’-dezoksiriboze. Šios cukraus molekulės pakaitomis su fosfatų grupėmis sudaro DNR grandinės „stuburą“.
Kiekvienas nukleotido cukrus turi azoto bazę. DNR yra keturi skirtingi azoto bazių tipai. Jie įtraukia:
- adeninas (A)
- citozinas (C)
- guaninas (G)
- timinas (T)
Kaip atrodo DNR?
Dvi DNR grandinės sudaro 3-D struktūrą, vadinamą dviguba spirale. Paveikslėlyje jis atrodo šiek tiek panašus į kopėčias, susuktas į spiralę, kurioje pagrindo poros yra pakopos, o cukraus fosfato pagrindai yra kojos.
Be to, verta paminėti, kad eukariotų ląstelių branduolyje esanti DNR yra tiesinė, o tai reiškia, kad kiekvienos grandinės galai yra laisvi. Prokariotinėje ląstelėje DNR suformuoja žiedinę struktūrą.
Ką daro DNR?
DNR padeda jūsų kūnui augti
DNR yra instrukcijos, kurios reikalingos organizmui - pavyzdžiui, jums, paukščiui ar augalui - augti, vystytis ir daugintis. Šios instrukcijos saugomos nukleotidų bazių porų sekoje.
Jūsų ląstelės šį kodą skaito tris pagrindus vienu metu, kad gautų baltymų, kurie yra būtini augimui ir išgyvenimui. DNR seka, kurioje yra informacija baltymui gaminti, vadinama genu.
Kiekviena trijų bazių grupė atitinka specifines aminorūgštis, kurios yra baltymų pagrindas. Pavyzdžiui, bazių poros T-G-G nurodo aminorūgščių triptofaną, o bazinės poros G-G-C - aminorūgščių gliciną.
Kai kurie deriniai, tokie kaip T-A-A, T-A-G ir T-G-A, taip pat nurodo baltymų sekos pabaigą. Tai nurodo ląstelei daugiau nedėti aminorūgščių į baltymą.
Baltymai susideda iš skirtingų amino rūgščių derinių. Sudėjus teisinga tvarka, kiekvienas baltymas turi unikalią jūsų kūno struktūrą ir funkciją.
Kaip iš DNR kodo patekti į baltymą?
Iki šiol sužinojome, kad DNR yra kodas, suteikiantis ląstelei informaciją apie baltymų gamybą. Bet kas vyksta tarp jų? Paprasčiau tariant, tai vyksta dviem etapais:
Pirma, dvi DNR grandinės išsiskyrė. Tada specialūs branduolio baltymai nuskaito bazių poras ant DNR grandinės, kad sukurtų tarpinę molekulę.
Šis procesas vadinamas transkripcija, o sukurta molekulė - pasiuntine RNR (mRNR). iRNR yra dar viena nukleorūgščių rūšis ir ji daro tiksliai tai, ką reiškia jos pavadinimas. Jis keliauja už branduolio ribų ir tarnauja kaip žinia ląstelių mechanizmui, kuris kuria baltymus.
Antrame etape specializuoti ląstelės komponentai nuskaito mRNR pranešimą po tris bazių poras ir stengiasi aminorūgštis surinkti baltymą, aminorūgštį. Šis procesas vadinamas vertimu.
Kur randama DNR?
Atsakymas į šį klausimą gali priklausyti nuo organizmo tipo, apie kurį kalbate. Yra dviejų tipų ląstelės - eukariotinė ir prokariotinė.
Žmonėms kiekvienoje mūsų ląstelėje yra DNR.
Eukariotinės ląstelės
Žmonės ir daugelis kitų organizmų turi eukariotų ląsteles. Tai reiškia, kad jų ląstelės turi su membrana susijungusį branduolį ir keletą kitų su membrana susijusių struktūrų, vadinamų organeliais.
Eukariotinėje ląstelėje DNR yra branduolyje. Mažas DNR kiekis taip pat randamas organelėse, vadinamose mitochondrijose, kurios yra ląstelės jėgainės.
Kadangi branduolyje yra ribotas vietos kiekis, DNR turi būti sandariai supakuota. Yra keli skirtingi pakavimo etapai, tačiau galutiniai produktai yra struktūros, kurias mes vadiname chromosomomis.
Prokariotinės ląstelės
Organizmai, pavyzdžiui, bakterijos, yra prokariotinės ląstelės. Šios ląstelės neturi nei branduolio, nei organelių. Prokariotinėse ląstelėse DNR randama sandariai suvyniota ląstelės viduryje.
Kas atsitinka, kai jūsų ląstelės dalijasi?
Jūsų kūno ląstelės dalijasi kaip įprasta augimo ir vystymosi dalis. Kai taip atsitinka, kiekviena nauja ląstelė turi turėti pilną DNR kopiją.
Norėdami tai pasiekti, jūsų DNR turi patekti į procesą, vadinamą replikacija. Kai tai įvyksta, dvi DNR grandinės išsiskiria. Tada specializuoti ląstelių baltymai naudoja kiekvieną grandinę kaip šabloną naujai DNR grandinei sukurti.
Kai replikacija bus baigta, yra dvi dvigubos grandinės DNR molekulės. Vienas rinkinys pateks į kiekvieną naują langelį, kai bus baigtas padalijimas.
Atimti
DNR yra pagrindinis mūsų augimo, dauginimosi ir sveikatos aspektas. Jame yra instrukcijos, būtinos jūsų ląstelėms gaminti baltymus, turinčius įtakos daugeliui skirtingų procesų ir funkcijų jūsų kūne.
Kadangi DNR yra labai svarbi, pažeidimai ar mutacijos kartais gali prisidėti prie ligos vystymosi. Tačiau taip pat svarbu nepamiršti, kad mutacijos gali būti naudingos ir prisidėti prie mūsų įvairovės.
