Kāpēc DNS ir tik svarīga? Vienkārši sakot, DNS satur dzīvībai nepieciešamās instrukcijas.
Kods mūsu DNS satur norādes, kā padarīt olbaltumvielas, kas ir vitāli svarīgas mūsu izaugsmei, attīstībai un vispārējai veselībai.
Par DNS
DNS apzīmē dezoksiribonukleīnskābi. To veido bioloģisko celtniecības bloku vienības, ko sauc par nukleotīdiem.
DNS ir vitāli svarīga molekula ne tikai cilvēkiem, bet arī lielākajai daļai citu organismu. DNS satur mūsu iedzimto materiālu un mūsu gēnus - tas padara mūs unikālus.
Bet ko patiesībā dara DNS? Lasiet vairāk, lai uzzinātu vairāk par DNS struktūru, ko tā dara un kāpēc tā ir tik svarīga.
DNS veselībā, slimībās un novecošanā
Jūsu ekspansīvais genoms
Pilns jūsu DNS komplekts tiek saukts par jūsu genomu. Tas satur 3 miljardus bāzu, 20 000 gēnu un 23 pārus hromosomu!
Pusi no jūsu DNS jūs mantojat no sava tēva un pusi no mātes. Šī DNS nāk attiecīgi no spermas un olšūnas.
Gēni faktiski veido ļoti mazu daļu no jūsu genoma - tikai 1 procentu. Pārējie 99 procenti palīdz regulēt tādas lietas kā, kad, kādā veidā un kādā daudzumā tiek ražoti proteīni.
Zinātnieki arvien vairāk mācās par šo “nekodējošo” DNS.
DNS bojājumi un mutācijas
DNS kods ir pakļauts bojājumiem. Faktiski tiek lēsts, ka desmitiem tūkstošu DNS bojājumu gadījumu katru dienu notiek katrā no mūsu šūnām. Bojājums var rasties tādu kļūdu dēļ kā DNS replikācijas kļūdas, brīvie radikāļi un UV starojuma iedarbība.
Bet nekad nebaidieties! Jūsu šūnās ir specializēti proteīni, kas spēj atklāt un labot daudzus DNS bojājuma gadījumus. Faktiski ir vismaz pieci galvenie DNS atjaunošanas ceļi.
Mutācijas ir izmaiņas DNS secībā. Viņiem dažreiz var būt slikti. Tas notiek tāpēc, ka izmaiņas DNS kodā var ietekmēt pakārtoto olbaltumvielu pagatavošanas veidu.
Ja olbaltumvielas nedarbojas pareizi, var rasties slimība. Daži slimību piemēri, kas rodas viena gēna mutāciju dēļ, ir cistiskā fibroze un sirpjveida šūnu anēmija.
Arī mutācijas var izraisīt vēža attīstību. Piemēram, ja gēni, kas kodē proteīnus, kas iesaistīti šūnu augšanā, tiek mutēti, šūnas var augt un sadalīties ārpus kontroles. Dažas vēzi izraisošas mutācijas var mantot, bet citas var iegūt, pakļaujot kancerogēniem, piemēram, UV starojumam, ķīmiskām vielām vai cigarešu dūmiem.
Bet ne visas mutācijas ir sliktas. Mēs viņus visu laiku apgūstam. Daži no tiem ir nekaitīgi, bet citi veicina mūsu kā sugas daudzveidību.
Izmaiņas, kas notiek vairāk nekā 1 procentā iedzīvotāju, sauc par polimorfismiem. Dažu polimorfismu piemēri ir matu un acu krāsa.
DNS un novecošanās
Tiek uzskatīts, ka novecojot var uzkrāties neatgriezeniski DNS bojājumi, kas veicina novecošanās procesu. Kādi faktori to var ietekmēt?
Kaut kas, kam var būt liela nozīme DNS bojājumos, kas saistīti ar novecošanos, ir brīvo radikāļu radītie bojājumi. Tomēr šis viens bojājuma mehānisms var nebūt pietiekams, lai izskaidrotu novecošanās procesu. Var būt iesaistīti arī vairāki faktori.
Viena teorija par to, kāpēc DNS bojājumi uzkrājas novecojot, ir balstīta evolūcijā. Tiek uzskatīts, ka DNS bojājumi tiek ticamāk laboti, ja esam reproduktīvā vecumā un esam bērni. Pēc tam, kad esam pagājuši mūsu reproduktīvā gada laikā, remonta process dabiski samazinās.
Vēl viena DNS daļa, kas var būt iesaistīta novecošanā, ir telomēri. Telomēri ir atkārtotu DNS secību virknes, kas atrodamas jūsu hromosomu galos. Tie palīdz aizsargāt DNS no bojājumiem, bet tie arī saīsinās ar katru DNS replikācijas kārtu.
Telomēru saīsināšana ir saistīta ar novecošanās procesu. Tika arī atklāts, ka daži dzīvesstila faktori, piemēram, aptaukošanās, cigarešu dūmu iedarbība un psiholoģiskais stress, var izraisīt telomēru saīsināšanos.
Varbūt, izvēloties veselīgu dzīvesveidu, piemēram, uzturot veselīgu svaru, pārvaldot stresu un nesmēķējot, var palēnināt telomēru saīsināšanos? Šis jautājums joprojām rada lielu interesi pētniekiem.
No kā sastāv DNS?
DNS molekulu veido nukleotīdi. Katrā nukleotīdā ir trīs dažādi komponenti - cukurs, fosfātu grupa un slāpekļa bāze.
Cukuru DNS sauc par 2'-dezoksiribozi. Šīs cukura molekulas mijas ar fosfātu grupām, veidojot DNS virknes “mugurkaulu”.
Katram nukleotīdā esošajam cukuram ir pievienota slāpekļa bāze. DNS ir atrasti četri dažādi slāpekļa bāzu veidi. Tajos ietilpst:
- adenīns (A)
- citozīns (C)
- guanīns (G)
- timīns (T)
Kā izskatās DNS?
Divas DNS šķipsnas veido trīsdimensiju struktūru, ko sauc par dubultu spirāli. Ilustrējot, tas izskatās nedaudz kā kāpnes, kas ir savītas spirālē, kurā pamatnes pāri ir pakāpieni un cukura fosfāta mugurkauls ir kājas.
Turklāt ir vērts atzīmēt, ka DNS eikariotu šūnu kodolā ir lineāra, tas nozīmē, ka katras šķipsnas gali ir brīvi. Prokariotu šūnā DNS veido apļveida struktūru.
Ko dara DNS?
DNS palīdz jūsu ķermenim augt
DNS satur instrukcijas, kas nepieciešamas organismam - jums, putnam vai piemēram augam - lai augtu, attīstītos un vairotos. Šīs instrukcijas tiek glabātas nukleotīdu bāzes pāru secībā.
Jūsu šūnas nolasa šo kodu trīs pamatnes vienlaikus, lai iegūtu olbaltumvielas, kas ir būtiskas izaugsmei un izdzīvošanai. DNS sekvenci, kurā atrodas informācija olbaltumvielu iegūšanai, sauc par gēnu.
Katra trīs bāzu grupa atbilst specifiskām aminoskābēm, kas ir olbaltumvielu pamatakmeņi. Piemēram, bāzes pāri TGG norāda aminoskābi triptofānu, savukārt bāzes pāri GGC norāda aminoskābi glicīnu.
Dažas kombinācijas, piemēram, TAA, TAG un TGA, arī norāda uz olbaltumvielu secības beigām. Tas liek šūnai nepievienot proteīnam vairāk aminoskābju.
Olbaltumvielas sastāv no dažādām aminoskābju kombinācijām. Saliekot tos pareizajā secībā, katram proteīnam ir unikāla struktūra un funkcijas jūsu ķermenī.
Kā no DNS koda nokļūt proteīnā?
Līdz šim mēs esam uzzinājuši, ka DNS satur kodu, kas šūnai sniedz informāciju par to, kā izgatavot olbaltumvielas. Bet kas notiek pa vidu? Vienkārši sakot, tas notiek divpakāpju procesā:
Pirmkārt, abi DNS virzieni sadalās viens no otra. Pēc tam īpašie proteīni kodolā nolasa DNS pārī esošos bāzes pārus, lai izveidotu starpposma kurjera molekulu.
Šo procesu sauc par transkripciju, un izveidoto molekulu sauc par kurjera RNS (mRNA). mRNS ir vēl viens nukleīnskābju tips, un tas dara tieši to, ko norāda tās nosaukums. Tas pārvietojas ārpus kodola, kalpojot kā vēstījums šūnu mašīnai, kas veido olbaltumvielas.
Otrajā posmā specializētie šūnas komponenti nolasa mRNS ziņojumu trīs bāzes pāros vienlaikus un strādā, lai saliktu olbaltumvielu, aminoskābi pēc aminoskābes. Šo procesu sauc par tulkošanu.
Kur tiek atrasta DNS?
Atbilde uz šo jautājumu var būt atkarīga no organisma veida, par kuru jūs runājat. Ir divu veidu šūnas - eikariotu un prokariotu.
Cilvēkiem katrā mūsu šūnā ir DNS.
Eikariotu šūnas
Cilvēkiem un daudziem citiem organismiem ir eikariotu šūnas. Tas nozīmē, ka viņu šūnās ir ar membrānu saistītais kodols un vairākas citas ar membrānu saistītās struktūras, ko sauc par organellām.
Eikariotu šūnā DNS atrodas kodolā. Neliels DNS daudzums ir atrodams arī organellās, ko sauc par mitohondrijiem, kas ir šūnas spēks.
Tā kā kodolā ir ierobežots vietas daudzums, DNS jābūt cieši iesaiņotai. Ir vairāki dažādi iepakošanas posmi, tomēr galaprodukti ir struktūras, kuras mēs saucam par hromosomām.
Prokariotu šūnas
Organismi, piemēram, baktērijas, ir prokariotu šūnas. Šīm šūnām nav kodola vai organellu. Prokariotu šūnās DNS tiek atrasts cieši savītas šūnas vidū.
Kas notiek, kad jūsu šūnas dalās?
Jūsu ķermeņa šūnas dalās kā normāla augšanas un attīstības sastāvdaļa. Kad tas notiek, katrā jaunajā šūnā jābūt pilnīgai DNS kopijai.
Lai to panāktu, jūsu DNS jāveic process, ko sauc par replikāciju. Kad tas notiek, abi DNS virzieni sadalās viens no otra. Tad specializētie šūnu proteīni izmanto katru virkni kā veidni, lai izveidotu jaunu DNS virkni.
Kad replikācija ir pabeigta, ir divas divpavedienu DNS molekulas. Kad sadalīšana būs pabeigta, katrā jaunajā šūnā nonāks viens komplekts.
Izņemšana
DNS ir galvenā nozīme mūsu izaugsmē, pavairošanā un veselībā. Tajā ir norādījumi, kas nepieciešami jūsu šūnām olbaltumvielu ražošanai, kas ietekmē daudzus un dažādus procesus un funkcijas jūsu ķermenī.
Tā kā DNS ir tik svarīga, bojājumi vai mutācijas dažreiz var veicināt slimības attīstību. Tomēr ir arī svarīgi atcerēties, ka mutācijas var būt izdevīgas un arī dot ieguldījumu mūsu daudzveidībā.
