Miért olyan fontos a DNS? Egyszerűen fogalmazva: a DNS tartalmazza az élethez szükséges utasításokat.
A DNS-ben található kód útmutatást ad arra, hogyan lehet fehérjéket előállítani, amelyek létfontosságúak növekedésünk, fejlődésünk és általános egészségünk szempontjából.
A DNS-ről
A DNS a dezoxiribonukleinsavat jelenti. Nukleotidoknak nevezett biológiai építőelemek egységeiből áll.
A DNS létfontosságú molekula nemcsak az emberek számára, hanem a legtöbb más organizmus számára is. A DNS tartalmazza örökletes anyagunkat és génjeinket - ez az, ami egyedivé tesz minket.
De mit csinál a DNS? Olvassa tovább, hogy többet megtudjon a DNS szerkezetéről, arról, hogy mit csinál, és miért olyan fontos.
DNS az egészségben, a betegségekben és az öregedésben
A kiterjedt genomod
A DNS-ének teljes készletét genomnak nevezzük. 3 milliárd bázist, 20 000 gént és 23 pár kromoszómát tartalmaz!
DNS-éjének felét az apjától, a másik felét anyjától örökölted. Ez a DNS a spermából és a tojásból származik.
A gének valójában nagyon keveset képviselnek a genomban - csak 1 százalékot. A másik 99 százalék segít szabályozni olyan dolgokat, mint például mikor, hogyan és milyen mennyiségben termelődik fehérjéket.
A tudósok egyre többet tanulnak erről a „nem kódoló” DNS-ről.
DNS károsodás és mutációk
A DNS-kód hajlamos a károsodásra. Valójában becslések szerint minden sejtünkben naponta több tízezer DNS-káros esemény fordul elő. A károsodás oka lehet a DNS replikáció hibája, a szabad gyökök és az ultraibolya sugárzás.
De ne félj! Sejtjeiben speciális fehérjék vannak, amelyek képesek felismerni és helyrehozni a DNS károsodásának sok esetét. Valójában legalább öt fő DNS-javítási útvonal létezik.
A mutációk a DNS-szekvencia változásai. Néha rossz is lehet. Ennek oka az, hogy a DNS-kód megváltoztatása downstream hatással lehet a fehérje előállításának módjára.
Ha a fehérje nem működik megfelelően, betegség következhet be. Az egyetlen gén mutációi miatt bekövetkező betegségekre példaként említhető a cisztás fibrózis és sarlósejtes vérszegénység.
A mutációk a rák kialakulásához is vezethetnek. Például, ha a sejtek növekedésében részt vevő fehérjéket kódoló gének mutációval mutálnak, a sejtek növekedhetnek és szétválhatnak az ellenőrzés alól. Néhány rákot okozó mutáció örökölhető, míg mások rákkeltő anyagok, például UV-sugárzás, vegyi anyagok vagy cigarettafüst hatásának köszönhetők.
De nem minden mutáció rossz. Mindig megszerezzük őket. Egyesek ártalmatlanok, míg mások fajként hozzájárulnak sokszínűségünkhöz.
A lakosság több mint 1 százalékánál bekövetkező változásokat polimorfizmusoknak nevezzük. Néhány polimorfizmusra példa a haj- és a szemszín.
DNS és öregedés
Úgy gondolják, hogy a nem helyrehozott DNS-károsodások felhalmozódhatnak az öregedéssel, hozzájárulva az öregedési folyamat elősegítéséhez. Milyen tényezők befolyásolhatják ezt?
Valami, amely nagy szerepet játszhat az öregedéssel járó DNS-károsodásban, a szabad gyökök okozta károsodás. Ez a károsodási mechanizmus azonban nem elegendő az öregedési folyamat magyarázatához. Számos tényező is bevonható.
Az egyik elmélet arról, hogy a DNS károsodása miért halmozódik fel az öregedéssel, evolúción alapul. Úgy gondolják, hogy a DNS-károsodás sokkal hűebben javul, ha reproduktív korban vagyunk és gyermekeink vannak. Miután elteltük a reproduktív évek csúcsát, a javítási folyamat természetesen csökken.
A DNS másik része, amely az öregedésben részt vehet, a telomerek. A telomerek olyan ismétlődő DNS-szekvenciák, amelyek a kromoszómáik végén találhatók. Segítik a DNS megvédését a károsodástól, de lerövidülnek a DNS replikáció minden egyes fordulóján is.
A telomer lerövidülést az öregedési folyamattal társították. Azt is megállapították, hogy egyes életmódbeli tényezők, például az elhízás, a cigarettafüstnek való kitettség és a pszichológiai stressz hozzájárulhatnak a telomer lerövidüléséhez.
Az egészséges életmód megválasztása, például az egészséges testsúly fenntartása, a stressz kezelése és a dohányzás elkerülése lelassíthatja a telomer lerövidülését? Ez a kérdés továbbra is nagy érdeklődésre tartja a kutatókat.
Miből készül a DNS?
A DNS-molekula nukleotidokból áll. Mindegyik nukleotid három különféle komponenst tartalmaz - cukor, foszfátcsoport és nitrogénbázis.
A DNS-ben lévő cukor neve 2'-dezoxiribóz. Ezek a cukormolekulák váltakoznak a foszfátcsoportokkal, alkotva a DNS-szál „gerincét”.
A nukleotidokban levő cukrokhoz nitrogénbázis kapcsolódik. Négy különböző típusú nitrogénbázis található a DNS-ben. Tartalmazzák:
- adenin (A)
- citozin (C)
- guanin (G)
- timin (T)
Hogyan néz ki a DNS?
A két DNS-szál háromdimenziós struktúrát alkot, amelyet kettős spirálnak hívnak. Ábrán látható kissé úgy néz ki, mint egy létra, amelyet spirálisan csavartunk, amelyben az alappárok a lábak, a cukor-foszfát gerinc a lábak.
Ezenkívül érdemes megjegyezni, hogy az eukarióta sejtek magjában a DNS lineáris, azaz minden szál vége szabad. Egy prokarióta sejtben a DNS kör alakú struktúrát alkot.
Mit csinál a DNS?
A DNS segít a testének növekedésében
A DNS azokat az utasításokat tartalmazza, amelyek egy organizmus - például Ön, egy madár vagy egy növény - számára szükségesek a növekedéshez, fejlődéshez és szaporodáshoz. Az utasításokat a nukleotid bázispárok sorrendjében tároljuk.
Sejtjeid egyidejűleg három alapon olvassák ezt a kódot annak érdekében, hogy olyan fehérjéket állítsanak elő, amelyek nélkülözhetetlenek a növekedéshez és a túléléshez. A fehérje előállításához szükséges információt tartalmazó DNS-szekvenciát génnek nevezzük.
A három bázis minden csoportja megfelel specifikus aminosavaknak, amelyek a fehérjék építőkövei. Például a TGG bázispárok a triptofán aminosavat, míg a GGC bázispárok a glicin aminosavat határozzák meg.
Néhány kombináció, például a TAA, TAG és TGA, szintén jelzi a fehérje szekvencia végét. Ez azt mondja a sejtnek, hogy ne adjon hozzá több aminosavat a fehérjéhez.
A fehérjék az aminosavak különböző kombinációiból állnak. A helyes sorrendbe helyezve az egyes fehérjék a szervezetben egyedi szerkezettel és funkcióval rendelkeznek.
Hogyan juthat el a DNS-kódból egy fehérjéhez?
Eddig megtudtuk, hogy a DNS olyan kódot tartalmaz, amely információt ad a sejteknek a fehérjék előállításáról. De mi történik a kettő között? Egyszerűen fogalmazva, ez egy kétlépéses folyamaton keresztül történik:
Először a két DNS-szál elválasztódik. Ezután a magban levő speciális fehérjék leolvasják a bázispárokat egy DNS-szálon, hogy egy közbenső messenger molekulát hozzanak létre.
Ezt a folyamatot transzkripciónak nevezzük, és a létrehozott molekulát Messenger RNS-nek (mRNS) nevezzük. Az mRNS egy másik típusú nukleinsav, és pontosan azt teszi, amire a neve utal. A magon kívülre halad, üzenetként szolgálva a fehérjéket építő celluláris mechanizmushoz.
A második lépésben a sejt speciális összetevői az mRNS üzenetét egyszerre három bázispárt olvassák le, és egy fehérje, aminosav aminosavakkal történő összeállítására törekednek. Ezt a folyamatot fordításnak nevezzük.
Hol található a DNS?
A kérdésre adott válasz attól függ, hogy melyik organizmus típusáról beszél. Kétféle sejt létezik - eukarióta és prokarióta.
Az emberek számára minden sejtünkben van DNS.
Eukarióta sejtek
Az emberek és sok más organizmus eukarióta sejteket tartalmaz. Ez azt jelenti, hogy sejtjeiknek membránhoz kötött magja és számos más, membránhoz kötött struktúrája, úgynevezett organellák.
Egy eukarióta sejtben a DNS a magban található. Kis mennyiségű DNS-t találtak a mitokondriumoknak nevezett organellákban is, amelyek a sejt erőművei.
Mivel a magban korlátozott mennyiségű hely van, a DNS-t szorosan csomagolni kell. A csomagolásnak több különböző stádiuma van, azonban a végtermékek azok a szerkezetek, amelyeket kromoszómának hívunk.
Prokarióta sejtek
Az olyan szervezetek, mint a baktériumok prokarióta sejtek. Ezekben a sejtekben nincs sejtmag vagy sejtek. A prokarióta sejtekben a DNS-t szorosan tekercselve találjuk meg a sejt közepén.
Mi történik, amikor a sejtjei megosztódnak?
A test sejtjei a növekedés és fejlődés normális részeként osztódnak. Amikor ez megtörténik, minden új sejtnek teljes DNS-másolattal kell rendelkeznie.
Ennek elérése érdekében a DNS-ének replikációnak nevezett folyamaton kell keresztülmennie. Amikor ez megtörténik, a két DNS-szál elválasztódik. Ezután a specializált sejtfehérjék mindegyik szálat használják templátként egy új DNS-szál előállításához.
Amikor a replikáció befejeződött, két kettős szálú DNS molekula van. Egy halmaz kerül minden új cellába, amikor az osztás befejeződött.
Elvitel
A DNS kulcsszerepet játszik növekedésünkben, szaporodásunkban és egészségünkben. Ez az utasításokat tartalmazza, amelyek szükségesek a sejteknek olyan fehérjék előállításához, amelyek befolyásolják a test sokféle folyamatát és funkcióját.
Mivel a DNS olyan fontos, a sérülések vagy mutációk néha hozzájárulhatnak a betegség kialakulásához. Fontos azonban azt is megjegyezni, hogy a mutációk jótékony hatással lehetnek és hozzájárulhatnak sokszínűségünkhöz is.
