Επεξήγηση και διερεύνηση DNA

Περιεχόμενο

• Σχετικά με το DNA
• DNA στην υγεία, τις ασθένειες και τη γήρανση
• Το εκτεταμένο γονιδίωμά σας
• Βλάβη και μεταλλάξεις DNA
• DNA και γήρανση
• Από τι είναι φτιαγμένο το DNA;
• Πώς μοιάζει το DNA;
• Τι κάνει το DNA;
• Το DNA βοηθά το σώμα σας να αναπτυχθεί
• Πώς παίρνετε από τον κώδικα DNA σε μια πρωτεΐνη;
• Πού βρίσκεται το DNA;
• Ευκαρυωτικά κύτταρα
• Προκαρυωτικά κύτταρα
• Τι συμβαίνει όταν τα κελιά σας χωρίζονται;
• Πάρε μακριά

Γιατί το DNA είναι τόσο σημαντικό; Με απλά λόγια, το DNA περιέχει τις απαραίτητες οδηγίες για τη ζωή.

Ο κώδικας στο DNA μας παρέχει οδηγίες σχετικά με τον τρόπο παραγωγής πρωτεϊνών που είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη, την ανάπτυξη και τη συνολική υγεία μας.

Σχετικά με το DNA

Το DNA σημαίνει δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ. Αποτελείται από μονάδες βιολογικών δομικών μονάδων που ονομάζονται νουκλεοτίδια.

Το DNA είναι ένα ζωτικής σημασίας μόριο όχι μόνο για τους ανθρώπους, αλλά και για τους περισσότερους άλλους οργανισμούς. Το DNA περιέχει το κληρονομικό μας υλικό και τα γονίδιά μας - αυτό μας κάνει μοναδικούς.

Αλλά τι πραγματικά κάνει το DNA κάνω; Συνεχίστε να διαβάζετε για να ανακαλύψετε περισσότερα σχετικά με τη δομή του DNA, τι κάνει και γιατί είναι τόσο σημαντικό.

DNA στην υγεία, τις ασθένειες και τη γήρανση

Το εκτεταμένο γονιδίωμά σας

Το πλήρες σύνολο του DNA σας ονομάζεται γονιδίωμά σας. Περιέχει 3 δισεκατομμύρια βάσεις, 20.000 γονίδια και 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων!

Κληρονομείτε το μισό DNA σας από τον πατέρα σας και το μισό από τη μητέρα σας. Αυτό το DNA προέρχεται από το σπέρμα και το αυγό, αντίστοιχα.

Τα γονίδια αποτελούν πραγματικά πολύ λίγο από το γονιδίωμά σας - μόνο το 1 τοις εκατό. Το άλλο 99 τοις εκατό βοηθά στη ρύθμιση των πραγμάτων όπως πότε, πώς και σε ποια ποσότητα παράγονται οι πρωτεΐνες.

Οι επιστήμονες μαθαίνουν όλο και περισσότερο για αυτό το "μη κωδικοποιητικό" DNA.

Βλάβη και μεταλλάξεις DNA

Ο κωδικός DNA είναι επιρρεπής σε βλάβη. Στην πραγματικότητα, εκτιμάται ότι δεκάδες χιλιάδες συμβάντα βλάβης του DNA συμβαίνουν καθημερινά σε κάθε ένα από τα κύτταρα μας. Η ζημιά μπορεί να προκληθεί από πράγματα όπως λάθη στην αναπαραγωγή DNA, ελεύθερες ρίζες και έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία.

Αλλά ποτέ δεν φοβάστε! Τα κύτταρα σας διαθέτουν εξειδικευμένες πρωτεΐνες που μπορούν να ανιχνεύσουν και να επιδιορθώσουν πολλές περιπτώσεις βλάβης στο DNA. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν τουλάχιστον πέντε μεγάλες οδούς επισκευής DNA.

Οι μεταλλάξεις είναι αλλαγές στην αλληλουχία DNA. Μερικές φορές μπορεί να είναι κακοί. Αυτό συμβαίνει επειδή μια αλλαγή στον κώδικα DNA μπορεί να έχει αντίκτυπο στον τρόπο παραγωγής μιας πρωτεΐνης.

Εάν η πρωτεΐνη δεν λειτουργεί σωστά, μπορεί να προκύψει ασθένεια. Μερικά παραδείγματα ασθενειών που εμφανίζονται λόγω μεταλλάξεων σε ένα μόνο γονίδιο περιλαμβάνουν κυστική ίνωση και δρεπανοκυτταρική αναιμία.

Οι μεταλλάξεις μπορούν επίσης να οδηγήσουν στην ανάπτυξη καρκίνου. Για παράδειγμα, εάν γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες που εμπλέκονται στην κυτταρική ανάπτυξη μεταλλάσσονται, τα κύτταρα μπορεί να αναπτυχθούν και να διαιρεθούν εκτός ελέγχου. Ορισμένες μεταλλάξεις που προκαλούν καρκίνο μπορούν να κληρονομηθούν, ενώ άλλες μπορούν να αποκτηθούν μέσω έκθεσης σε καρκινογόνες ουσίες όπως η υπεριώδης ακτινοβολία, χημικές ουσίες ή καπνός τσιγάρων.

Αλλά δεν είναι όλες οι μεταλλάξεις κακές. Τους αποκτούμε συνεχώς. Μερικά είναι ακίνδυνα, ενώ άλλα συμβάλλουν στην ποικιλομορφία μας ως είδος.

Οι αλλαγές που συμβαίνουν σε περισσότερο από 1 τοις εκατό του πληθυσμού ονομάζονται πολυμορφισμοί. Παραδείγματα ορισμένων πολυμορφισμών είναι το χρώμα των μαλλιών και των ματιών.

DNA και γήρανση

Πιστεύεται ότι η ανεπανόρθωτη βλάβη του DNA μπορεί να συσσωρευτεί καθώς γερνάμε, συμβάλλοντας στην προώθηση της διαδικασίας γήρανσης. Ποιοι παράγοντες μπορούν να το επηρεάσουν αυτό;

Κάτι που μπορεί να διαδραματίσει μεγάλο ρόλο στη βλάβη του DNA που σχετίζεται με τη γήρανση είναι η βλάβη που οφείλεται στις ελεύθερες ρίζες. Ωστόσο, αυτός ο μηχανισμός βλάβης μπορεί να μην επαρκεί για να εξηγήσει τη διαδικασία γήρανσης. Μπορεί επίσης να εμπλέκονται διάφοροι παράγοντες.

Ο λόγος για τον οποίο η βλάβη στο DNA συσσωρεύεται καθώς μεγαλώνουμε βασίζεται στην εξέλιξη. Πιστεύεται ότι η βλάβη του DNA επιδιορθώνεται πιο πιστά όταν είμαστε σε αναπαραγωγική ηλικία και έχουμε παιδιά. Αφού περάσαμε τα μέγιστα αναπαραγωγικά μας χρόνια, η διαδικασία επισκευής μειώνεται φυσικά.

Ένα άλλο μέρος του DNA που μπορεί να εμπλέκεται στη γήρανση είναι τα τελομερή. Τα τελομερή είναι τμήματα επαναλαμβανόμενων αλληλουχιών DNA που βρίσκονται στα άκρα των χρωμοσωμάτων σας. Βοηθούν στην προστασία του DNA από βλάβες, αλλά επίσης συντομεύουν με κάθε γύρο αναπαραγωγής DNA.

Η μείωση των τελομερών συνδέεται με τη διαδικασία γήρανσης. Διαπιστώθηκε επίσης ότι ορισμένοι παράγοντες του τρόπου ζωής όπως η παχυσαρκία, η έκθεση στον καπνό του τσιγάρου και το ψυχολογικό άγχος μπορούν να συμβάλουν στη μείωση των τελομερών.

Ίσως να κάνετε επιλογές υγιεινού τρόπου ζωής όπως η διατήρηση ενός υγιούς βάρους, η διαχείριση του στρες και το μη κάπνισμα μπορεί να επιβραδύνει τη μείωση των τελομερών; Αυτή η ερώτηση εξακολουθεί να παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον για τους ερευνητές.

Από τι είναι φτιαγμένο το DNA;

Το μόριο DNA αποτελείται από νουκλεοτίδια. Κάθε νουκλεοτίδιο περιέχει τρία διαφορετικά συστατικά - ένα σάκχαρο, μια φωσφορική ομάδα και μια βάση αζώτου.

Το σάκχαρο στο DNA ονομάζεται 2'-δεοξυριβόζη. Αυτά τα μόρια σακχάρου εναλλάσσονται με τις φωσφορικές ομάδες, αποτελώντας τον «κορμό» του κλώνου DNA.

Κάθε σάκχαρο σε ένα νουκλεοτίδιο συνδέεται με μια βάση αζώτου. Υπάρχουν τέσσερις διαφορετικοί τύποι βάσεων αζώτου που βρίσκονται στο DNA. Περιλαμβάνουν:

• αδενίνη (Α)
• κυτοσίνη (C)
• γουανίνη (G)
• θυμίνη (Τ)

Πώς μοιάζει το DNA;

Οι δύο κλώνοι του DNA σχηματίζουν μια τρισδιάστατη δομή που ονομάζεται διπλή έλικα. Όταν απεικονίζεται, μοιάζει λίγο με μια σκάλα που έχει στριφτεί σε μια σπείρα στην οποία τα ζεύγη βάσεων είναι τα σκαλοπάτια και οι ραχοκοκαλιές του φωσφορικού σακχάρου είναι τα πόδια.

Επιπλέον, αξίζει να σημειωθεί ότι το DNA στον πυρήνα των ευκαρυωτικών κυττάρων είναι γραμμικό, πράγμα που σημαίνει ότι τα άκρα κάθε κλώνου είναι ελεύθερα. Σε ένα προκαρυωτικό κύτταρο, το DNA σχηματίζει κυκλική δομή.

Τι κάνει το DNA;

Το DNA βοηθά το σώμα σας να αναπτυχθεί

Το DNA περιέχει τις οδηγίες που είναι απαραίτητες για έναν οργανισμό - εσείς, ένα πουλί ή ένα φυτό για παράδειγμα - για να μεγαλώσετε, να αναπτύξετε και να αναπαραγάγετε. Αυτές οι οδηγίες αποθηκεύονται στην αλληλουχία των ζευγών βάσεων νουκλεοτιδίων.

Τα κελιά σας διαβάζουν αυτόν τον κώδικα τρεις βάσεις τη φορά για να παράγουν πρωτεΐνες που είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη και την επιβίωση. Η αλληλουχία DNA που περιέχει τις πληροφορίες για την παραγωγή μιας πρωτεΐνης ονομάζεται γονίδιο.

Κάθε ομάδα τριών βάσεων αντιστοιχεί σε συγκεκριμένα αμινοξέα, τα οποία είναι τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών. Για παράδειγμα, τα ζεύγη βάσεων T-G-G καθορίζουν το αμινοξύ τρυπτοφάνη ενώ τα ζεύγη βάσεων G-G-C προσδιορίζουν το αμινοξύ γλυκίνη.

Ορισμένοι συνδυασμοί, όπως T-A-A, T-A-G και T-G-A, υποδεικνύουν επίσης το τέλος μιας πρωτεϊνικής αλληλουχίας. Αυτό λέει στο κύτταρο να μην προσθέσει άλλα αμινοξέα στην πρωτεΐνη.

Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από διαφορετικούς συνδυασμούς αμινοξέων. Όταν τοποθετούνται μαζί στη σωστή σειρά, κάθε πρωτεΐνη έχει μια μοναδική δομή και λειτουργία μέσα στο σώμα σας.

Πώς παίρνετε από τον κώδικα DNA σε μια πρωτεΐνη;

Μέχρι στιγμής, μάθαμε ότι το DNA περιέχει έναν κώδικα που δίνει πληροφορίες στο κύτταρο για τον τρόπο παραγωγής πρωτεϊνών. Αλλά τι συμβαίνει στο μεταξύ; Με απλά λόγια, αυτό συμβαίνει μέσω μιας διαδικασίας δύο βημάτων:

Πρώτον, οι δύο κλώνοι DNA χωρίστηκαν. Στη συνέχεια, ειδικές πρωτεΐνες εντός του πυρήνα διαβάζουν τα ζεύγη βάσεων σε ένα κλώνο DNA για να δημιουργήσουν ένα ενδιάμεσο μόριο αγγελιοφόρου.

Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μεταγραφή και το μόριο που δημιουργείται ονομάζεται messenger RNA (mRNA). Το mRNA είναι ένας άλλος τύπος νουκλεϊκού οξέος και κάνει ακριβώς αυτό που υποδηλώνει το όνομά του. Ταξιδεύει έξω από τον πυρήνα, χρησιμεύοντας ως μήνυμα προς τα κυτταρικά μηχανήματα που δημιουργούν πρωτεΐνες.

Στο δεύτερο βήμα, εξειδικευμένα συστατικά του κυττάρου διαβάζουν το μήνυμα του mRNA τρία ζεύγη βάσεων κάθε φορά και εργάζονται για τη συγκέντρωση μιας πρωτεΐνης, αμινοξέος με αμινοξύ. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μετάφραση.

Πού βρίσκεται το DNA;

Η απάντηση σε αυτήν την ερώτηση μπορεί να εξαρτάται από τον τύπο του οργανισμού για τον οποίο μιλάτε. Υπάρχουν δύο τύποι κυττάρων - ευκαρυωτικοί και προκαρυωτικοί.

Για τους ανθρώπους, υπάρχει DNA σε κάθε ένα από τα κύτταρα μας.

Ευκαρυωτικά κύτταρα

Οι άνθρωποι και πολλοί άλλοι οργανισμοί έχουν ευκαρυωτικά κύτταρα. Αυτό σημαίνει ότι τα κύτταρα τους έχουν πυρήνα που συνδέεται με μεμβράνη και πολλές άλλες δομές που είναι συνδεδεμένες με μεμβράνη που ονομάζονται οργανίδια.

Σε ένα ευκαρυωτικό κύτταρο, το DNA βρίσκεται στον πυρήνα. Μικρή ποσότητα DNA βρίσκεται επίσης σε οργανίδια που ονομάζονται μιτοχόνδρια, τα οποία είναι τα εργοστάσια ισχύος του κυττάρου.

Επειδή υπάρχει περιορισμένος χώρος στον πυρήνα, το DNA πρέπει να συσκευάζεται καλά. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά στάδια συσκευασίας, ωστόσο τα τελικά προϊόντα είναι οι δομές που ονομάζουμε χρωμοσώματα.

Προκαρυωτικά κύτταρα

Οργανισμοί όπως τα βακτήρια είναι προκαρυωτικά κύτταρα. Αυτά τα κύτταρα δεν έχουν πυρήνα ή οργανίδια. Στα προκαρυωτικά κύτταρα, το DNA βρίσκεται σφιχτά τυλιγμένο στη μέση του κυττάρου.

Τι συμβαίνει όταν τα κελιά σας χωρίζονται;

Τα κύτταρα του σώματός σας χωρίζονται ως φυσιολογικό μέρος της ανάπτυξης και της ανάπτυξης. Όταν συμβαίνει αυτό, κάθε νέο κελί πρέπει να έχει ένα πλήρες αντίγραφο DNA.

Για να επιτευχθεί αυτό, το DNA σας πρέπει να υποβληθεί σε μια διαδικασία που ονομάζεται αντιγραφή. Όταν συμβεί αυτό, οι δύο κλώνοι DNA χωρίζονται. Στη συνέχεια, οι εξειδικευμένες κυτταρικές πρωτεΐνες χρησιμοποιούν κάθε κλώνο ως πρότυπο για να δημιουργήσουν ένα νέο κλώνο DNA.

Όταν ολοκληρωθεί η αντιγραφή, υπάρχουν δύο μόρια DNA διπλής έλικος. Ένα σετ θα πάει σε κάθε νέο κελί όταν ολοκληρωθεί η διαίρεση.

Πάρε μακριά

Το DNA είναι καθοριστικής σημασίας για την ανάπτυξη, την αναπαραγωγή και την υγεία μας. Περιέχει τις απαραίτητες οδηγίες για τα κύτταρα σας να παράγουν πρωτεΐνες που επηρεάζουν πολλές διαφορετικές διαδικασίες και λειτουργίες στο σώμα σας.

Επειδή το DNA είναι τόσο σημαντικό, οι βλάβες ή οι μεταλλάξεις μπορούν μερικές φορές να συμβάλουν στην ανάπτυξη της νόσου. Ωστόσο, είναι επίσης σημαντικό να θυμόμαστε ότι οι μεταλλάξεις μπορούν να είναι επωφελείς και να συμβάλλουν επίσης στην ποικιλομορφία μας.