Obsah
Odkedy James Watson a Francis Crick odhalili štruktúru DNA, bola prijatá ako molekula dedičnosti. Pred ich objavom si vedecká komunita zachovala určitý skepticizmus, že DNA je na tejto úlohe, pretože úloha DNA je štvornásobná a zdá sa, že príliš jednoduchá molekula na vykonávanie týchto štyroch potrebných funkcií: replikácia, kódovanie, správa buniek a schopnosť mutovať ,
Jedinečná štruktúra DNA mu umožňuje plniť všetky tieto funkcie.
Stavebné bloky DNA
DNA je krátka pre kyselinu deoxyribonukleovú. Je tvorený štyrmi dusíkatými bázami, skrátene A, C, G a T. Tieto bázy tvoria dva reťazce a viažu sa spolu v dvojzávitnicovej formácii.
A sa vždy viaže s T v jednom vlákne a C sa vždy viaže s G v druhom, čo sa nazýva pravidlo komplementárneho párovania báz.
replikácie
Jedným z cieľov DNA je replikácia. To znamená, že reťazec DNA vytvorí svoju kópiu. Stáva sa to počas bunkového delenia a takto DNA odovzdáva zdedené vlastnosti ďalšej bunke.
Počas replikácie DNA sa dvojitá špirála uvoľní, aby vytvorila dva jednoduché vlákna. Keď sa tieto dva reťazce DNA oddelia a nový reťazec sa úspešne zostaví, použije na zostavenie presnej kópie vzor existujúceho vlákna.
Niekedy z rôznych dôvodov replikácia nevytvorí presnú kópiu. Toto sa označuje ako mutácia DNA. Mutácie sú rozhodujúce pre vývoj, pretože umožňujú organizmom vyvinúť adaptácie, ktoré im môžu pomôcť prežiť v meniacom sa prostredí.
Mutácie DNA u ľudí však môžu viesť aj k tomu, že rodičia nevedomky odovzdávajú svojim deťom určité genetické podmienky vrátane cystickej fibrózy, Tay-Sachsovej choroby a kosáčikovitej anémie.
kódovanie
Kódovanie je ďalšou funkciou DNA. Prácu každej bunky robia proteíny, takže jednou z úloh DNA je vytvoriť pre každú bunku správne proteíny. DNA plní túto úlohu tak, že obsahuje tri bázové rezy - nazývané kodóny - ktoré usmerňujú tvorbu proteínov.
V dlhom úseku DNA obsahuje každý kodón informáciu, ktorá riadi zostavenie jednej aminokyseliny na proteín. Rôzne kodóny zodpovedajú zostaveniu inej aminokyseliny na proteín, takže celá časť DNA s danou sekvenciou báz vytvorí špecifický proteín.
Bunkové riadenie
V mnohobunkových organizmoch sa jediná oplodnená bunka, zygota, mnohokrát delí a duplikuje, aby vytvorila celú živú bytosť. Každá bunka má presne rovnaký genetický materiál, ale rôzne bunky sa vyvíjajú rôznymi spôsobmi.
To znamená, že v procese nazývanom diferenciácia buniek niektoré bunky vytvárajú správne proteíny, ktoré sa stanú pečeňovými bunkami, a iné sa stanú kožnými bunkami, iné žalúdočné bunky. Bunky musia okrem toho zmeniť spôsob, akým fungujú pri zmene podmienok. Napríklad vaše žalúdočné bunky musia produkovať viac zažívacích hormónov a enzýmov, keď je prítomné jedlo.
DNA to dosahuje prostredníctvom signálov, ktoré zapínajú a vypínajú produkciu proteínov zapojených do trávenia. Rovnaký druh vecí sa stane, keď sa bunky diferencujú: signály spúšťajú správne úrovne produkcie proteínov, aby sa vytvorila vhodná bunka.
Schopnosť mutovať
Evolúcia je zmena charakteristík, keď sa generujú organizmy. Evolúcia nastáva v malom meradle v organizme - ako sú zmeny na koži alebo farbe vlasov u ľudí - a tiež vo veľkom meradle - ako je vytváranie obrovského rozsahu života na Zemi od skorého jednobunkového organizmu.
K tomu môže dôjsť, len ak sa genetická molekula môže zmeniť, môže mutovať. Keď sa DNA replikuje na výrobu vajíčok a spermií, zmeny sa môžu plaziť na niekoľkých úrovniach.
Jeden spôsob je prostredníctvom jednobodových zmien, ktoré pridávajú, odčítavajú alebo menia existujúcu sekvenciu. K ďalším zmenám dochádza, keď sa molekuly DNA vzájomne krížia, čím sa mení usporiadanie génov na každom z dvoch skrížených reťazcov DNA.