Miks on DNA nii oluline? Lihtsamalt öeldes sisaldab DNA eluks vajalikke juhiseid.
Meie DNA kood sisaldab juhiseid valkude valmistamiseks, mis on meie kasvu, arengu ja üldise tervise jaoks üliolulised.
DNA kohta
DNA tähistab desoksüribonukleiinhapet. See koosneb bioloogiliste ehitusplokkide ühikutest, mida nimetatakse nukleotiidideks.
DNA on eluliselt tähtis molekul mitte ainult inimestele, vaid ka enamusele teistele organismidele. DNA sisaldab meie pärilikku materjali ja meie geene - just see teebki meid ainulaadseks.
Kuid mida DNA tegelikult teeb? Jätkake lugemist, et teada saada rohkem DNA struktuurist, mida see teeb ja miks see on nii oluline.
DNA tervis, haigused ja vananemine
Teie laienev genoom
Teie DNA kogu komplekti nimetatakse teie genoomiks. See sisaldab 3 miljardit alust, 20 000 geeni ja 23 paari kromosoome!
Sa pärid pooled oma DNA-st isalt ja pooled emalt. See DNA pärineb vastavalt spermast ja munast.
Geenid moodustavad teie genoomist tegelikult väga vähe - vaid 1 protsent. Ülejäänud 99 protsenti aitab reguleerida selliseid asju nagu millal, kuidas ja mis koguses valke toodetakse.
Teadlased õpivad selle “mittekodeeriva” DNA kohta veel ja veel.
DNA kahjustused ja mutatsioonid
DNA kood on kahjustatud. Tegelikult arvatakse, et igas meie rakus toimub iga päev kümneid tuhandeid DNA kahjustusi. Kahjustus võib tekkida näiteks DNA replikatsiooni vigade, vabade radikaalide ja UV-kiirgusega kokkupuute tõttu.
Kuid ärge kunagi kartke! Teie rakkudes on spetsiaalsed valgud, mis on võimelised tuvastama ja parandama paljusid DNA kahjustuse juhtumeid. Tegelikult on vähemalt viis peamist DNA parandamise rada.
Mutatsioonid on muutused DNA järjestuses. Nad võivad mõnikord olla halvad. Selle põhjuseks on asjaolu, et DNA-koodi muutusel võib olla valgu valmistamisele järgnev mõju.
Kui valk ei tööta korralikult, võib see põhjustada haigusi. Mõned näited haigustest, mis tekivad ühe geeni mutatsioonide tõttu, hõlmavad tsüstilist fibroosi ja sirprakulist aneemiat.
Mutatsioonid võivad põhjustada ka vähi arengut. Näiteks kui raku kasvuga seotud valke kodeerivad geenid muteeritakse, võivad rakud kasvada ja jagunevad kontrolli alt väljuvaks. Mõned vähktõbe põhjustavad mutatsioonid võivad olla päritavad, teised aga kantserogeenide, näiteks UV-kiirguse, kemikaalide või sigaretisuitsu käes.
Kuid mitte kõik mutatsioonid pole halvad. Me omandame neid kogu aeg. Mõni neist on kahjutu, teised aga panustavad meie kui liigi mitmekesisusse.
Muutusi, mis esinevad enam kui 1 protsendil elanikkonnast, nimetatakse polümorfismideks. Mõnede polümorfismide näideteks on juuste ja silmade värv.
DNA ja vananemine
Arvatakse, et parandamata DNA kahjustused võivad vananedes koguneda, aidates vananemisprotsessi juhtida. Millised tegurid võivad seda mõjutada?
Midagi, mis võib mängida olulist rolli vananemisega seotud DNA kahjustuses, on vabade radikaalide kahjustus. Kuid see üks kahjustuste tekkemehhanism ei pruugi vananemisprotsessi selgitamiseks olla piisav. Kaasneda võivad ka mitmed tegurid.
Üks teooria, miks DNA kahjustus vananedes kuhjub, põhineb evolutsioonil. Arvatakse, et DNA kahjustused parandatakse usutavamalt, kui oleme reproduktiivses eas ja lastega. Pärast reproduktiivsuse tipptaseme möödumist parandusprotsess loomulikult aeglustub.
Veel üks osa DNAst, mis võib vananemises osaleda, on telomeerid. Telomeerid on korduvate DNA järjestuste lõigud, mis asuvad teie kromosoomide otstes. Need aitavad kaitsta DNA-d kahjustuste eest, kuid lühenevad ka iga DNA replikatsiooni ringiga.
Telomere lühenemist on seostatud vananemisprotsessiga. Samuti on leitud, et telomeeri lühenemisele võivad kaasa aidata sellised elustiilifaktorid nagu rasvumine, kokkupuude sigaretisuitsuga ja psühholoogiline stress.
Võib-olla võib tervisliku eluviisiga seotud valikute tegemine, näiteks tervisliku kehakaalu säilitamine, stressi ohjamine ja suitsetamata jätmine aeglustada telomeeri lühenemist? See küsimus pakub teadlastele jätkuvalt suurt huvi.
Millest DNA koosneb?
DNA molekul koosneb nukleotiididest. Iga nukleotiid sisaldab kolme erinevat komponenti - suhkrut, fosfaatrühma ja lämmastikalust.
DNA suhkrut nimetatakse 2'-desoksüboosiks. Need suhkru molekulid vahelduvad fosfaatrühmadega, moodustades DNA ahela „selgroo”.
Igal nukleotiidi suhkrul on lämmastikalus. DNA-s leidub nelja erinevat tüüpi lämmastikaluseid. Nad sisaldavad:
- adeniin (A)
- tsütosiin (C)
- guaniin (G)
- tümiin (T)
Kuidas DNA välja näeb?
Kaks DNA ahelat moodustavad 3D-struktuuri, mida nimetatakse kahekordseks spiraaliks. Selle illustreerimisel näeb see välja veidi nagu spiraaliks keeratud redel, mille aluspaarid on trepid ja suhkrufosfaadi selgroog jalad.
Lisaks väärib märkimist, et eukarüootsete rakkude tuumas olev DNA on lineaarne, mis tähendab, et iga ahela otsad on vabad. Prokarüootses rakus moodustab DNA ümmarguse struktuuri.
Mida DNA teeb?
DNA aitab teie kehal kasvada
DNA sisaldab juhiseid, mis on vajalikud organismile - teie, lind või näiteks taim - kasvamiseks, arenguks ja paljunemiseks. Neid juhiseid hoitakse nukleotiidide aluspaaride järjestuses.
Teie rakud loevad seda koodi kolm alust korraga, et genereerida valke, mis on olulised kasvu ja ellujäämise jaoks. DNA järjestust, mis sisaldab teavet valgu valmistamiseks, nimetatakse geeniks.
Iga kolme aluse rühm vastab spetsiifilistele aminohapetele, mis on valkude ehitusplokid. Näiteks aluspaarid TGG täpsustavad aminohapet trüptofaani, aluspõhja paarid GGC aga aminohapet glütsiini.
Mõned kombinatsioonid, näiteks TAA, TAG ja TGA, näitavad ka valgujärjestuse lõppu. See käsib rakul mitte lisada valku rohkem aminohappeid.
Valgud koosnevad erinevatest aminohapete kombinatsioonidest. Kui need õiges järjekorras kokku panna, on igal valgul teie kehas ainulaadne struktuur ja funktsioon.
Kuidas saate DNA-koodist valku?
Siiani oleme teada saanud, et DNA sisaldab koodi, mis annab rakule teavet valkude valmistamise kohta. Aga mis juhtub nende vahel? Lihtsamalt öeldes toimub see kaheastmelise protsessi kaudu:
Esiteks jagunesid kaks DNA ahelat omavahel. Seejärel loevad tuumas olevad spetsiaalsed valgud DNA ahelal aluspaarid, et luua vahepealne messenger-molekul.
Seda protsessi nimetatakse transkriptsiooniks ja loodud molekuli nimetatakse Messenger RNA-ks (mRNA). mRNA on teist tüüpi nukleiinhape ja see teeb täpselt seda, mida selle nimi viitab. See liigub tuumast väljapoole, edastades seda sõnumiks rakumasinale, mis ehitab valke.
Teises etapis loevad raku spetsialiseeritud komponendid mRNA sõnumi kolm aluspaari korraga ja töötavad kokku valgu, aminohappe aminohapete kaupa. Seda protsessi nimetatakse tõlkimiseks.
Kust leitakse DNA?
Vastus sellele küsimusele võib sõltuda sellest, millist organismi te räägite. Rakke on kahte tüüpi - eukarüootsed ja prokarüootsed.
Inimeste jaoks on igas meie rakus DNA.
Eukarüootsed rakud
Inimestel ja paljudel teistel organismidel on eukarüootsed rakud. See tähendab, et nende rakkudel on membraaniga seotud tuum ja mitmed muud membraaniga seotud struktuurid, mida nimetatakse organellideks.
Eukarüootses rakus on DNA tuumas. Väike kogus DNA-d leidub ka mitokondriteks kutsutavates organellides, mis on raku jõuallikad.
Kuna tuumas on piiratud arv ruumi, peab DNA olema tihedalt pakitud. Pakendamist on mitu erinevat etappi, kuid lõpptooted on struktuurid, mida me kutsume kromosoomideks.
Prokarüootsed rakud
Organismid nagu bakterid on prokarüootsed rakud. Nendel rakkudel puudub tuum ega organellid. Prokarüootsetes rakkudes leitakse DNA raku keskel tihedalt mähituna.
Mis juhtub, kui teie rakud jagunevad?
Teie keha rakud jagunevad kasvu ja arengu normaalseks osaks. Kui see juhtub, peab igal uuel rakul olema täielik DNA koopia.
Selle saavutamiseks peab teie DNA läbima replikatsiooniks nimetatava protsessi. Kui see juhtub, jagunevad kaks DNA ahelat omavahel. Seejärel kasutavad spetsialiseeritud rakuvalgud iga ahelat matriitsina uue DNA ahela valmistamiseks.
Kui replikatsioon on lõpule jõudnud, on kaks kaheahelalist DNA molekuli. Kui jagamine on lõppenud, läheb üks komplekt uude lahtrisse.
Ära viima
DNA on meie kasvu, paljunemise ja tervise jaoks keskse tähtsusega. See sisaldab juhiseid, mis on vajalikud teie rakkudele valkude tootmiseks, mis mõjutavad paljusid erinevaid protsesse ja funktsioone teie kehas.
Kuna DNA on nii oluline, võivad kahjustused või mutatsioonid mõnikord kaasa aidata haiguse arengule. Siiski on oluline meeles pidada, et mutatsioonid võivad olla kasulikud ja aidata kaasa ka meie mitmekesisusele.
