Что такое ДНК и как она работает?

ДНК, пожалуй, самая известная биологическая молекула; она присутствует во всех видах жизни на земле. Но что такое ДНК или дезоксирибонуклеиновая кислота? Здесь мы рассмотрим основные положения.

Практически каждая клетка в вашем теле содержит ДНК или генетический код, который делает вас вами. ДНК несет инструкции для развития, роста, размножения и функционирования всей жизни.

Различия в генетическом коде являются причиной того, что у одного человека есть голубые глаза, а не коричневые, почему некоторые люди восприимчивы к определенным заболеваниям, почему у птиц только два крыла, и почему у жирафов длинные шеи.

Удивительно, если бы вся ДНК в человеческом теле была распущена, она достигала бы солнца и назад более 300 раз.

В этой статье мы рассмотрим основы ДНК, из чего она состоит и как она работает.

Что такое ДНК?

Короче говоря, ДНК — длинная молекула, которая содержит уникальный генетический код каждого человека. Она содержит инструкции по созданию белков, которые необходимы для функционирования наших тел.

Инструкции ДНК передаются от родителя к ребенку, причем примерно половина ДНК ребенка происходит от отца и половина от матери.

Структура ДНК

ДНК представляет собой двухцепочечную молекулу, которая кажется скрученной, придавая ей уникальную форму, называемую двойной спиралью.

Каждая из двух нитей представляет собой длинную последовательность нуклеотидов или отдельных единиц, состоящих из:

молекула фосфата
молекула сахара, называемая дезоксирибозой, содержащая пять атомов углерода
азотсодержащий регион

Существует четыре типа азотсодержащих областей, называемых основаниями:

аденин (А)
цитозин (C)
гуанин (G)
тимин (Т)

Порядок этих четырех оснований составляет генетический код, который является нашей инструкцией на всю жизнь.

Основания двух нитей ДНК склеиваются, чтобы создать лестничную форму. Внутри лестницы A всегда придерживается T, и G всегда придерживается C, чтобы создать «ступени». Длина лестницы формируется сахарными и фосфатными группами.

Упаковка ДНК: хроматин и хромосомы

Большинство ДНК живет в ядрах клеток, а некоторые находятся в митохондриях, которые являются электронами клеток.

Поскольку у нас так много ДНК (2 метра в каждой клетке), и наши ядра настолько малы, ДНК нужно упаковывать невероятно аккуратно.

Нити ДНК зацикливаются, свертываются и обертываются вокруг белков, называемых гистонами. В этом спиральном состоянии он называется хроматином.

Хроматин далее конденсируется посредством процесса, называемого суперсогласованием, и затем его упаковывают в структуры, называемые хромосомами. Эти хромосомы образуют привычную «X» форму, как видно на изображении.

Каждая хромосома содержит одну молекулу ДНК. У людей есть 23 пары хромосом или 46 хромосом. Интересно, что у плодовых мух есть 8 хромосом, а у голубей 80.

Хромосома 1 является самой большой и содержит около 8000 генов. Самая маленькая хромосома 21 с около 3000 генов.

Что такое ген?

Каждая длина ДНК, которая кодирует определенный белок, называется геном. Например, один ген кодирует белковый инсулин, гормон, который помогает контролировать уровень сахара в крови. У людей около 20 000-30 000 генов, хотя оценки различаются.

Наши гены составляют всего около 3 процентов нашей ДНК, остальные 97 процентов менее понятны. Считается, что выдающаяся ДНК участвует в регулировании транскрипции и трансляции.

Как ДНК создает белки?

У генов для создания белка существуют два основных этапа:

Транскрипция: код ДНК копируется для создания РНК-мессенджера (мРНК). РНК — это копия ДНК, но она обычно одноцепочечная. Другое отличие состоит в том, что РНК не содержит базовый тимин (Т), который заменяется урацилом (U).

Трансляция: мРНК транслируется в аминокислоты передачей РНК (тРНК).

мРНК считывается в трехбуквенных разделах, называемых кодонами. Каждый кодон кодирует определенную аминокислоту или строительный блок белка. Например, кодон GUG кодирует аминокислотный валин.

Существует 20 возможных аминокислот.