DNS izskaidrots un izpētīts

Saturs

• Par DNS
• DNS veselībā, slimībās un novecošanā
• Jūsu ekspansīvais genoms
• DNS bojājumi un mutācijas
• DNS un novecošana
• No kā sastāv DNS?
• Kā izskatās DNS?
• Ko dara DNS?
• DNS palīdz augt jūsu ķermenim
• Kā jūs nokļūt no DNS koda uz olbaltumvielu?
• Kur atrodama DNS?
• Eikariotu šūnas
• Prokariotu šūnas
• Kas notiek, kad jūsu šūnas dalās?
• Līdzņemšana

Kāpēc DNS ir tik svarīga? Vienkāršāk sakot, DNS satur instrukcijas, kas nepieciešamas dzīvei.

Mūsu DNS kods sniedz norādījumus, kā padarīt olbaltumvielas, kas ir vitāli nepieciešamas 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 gēnus - tas padara mūs unikālus.

Bet ko patiesībā dara DNS darīt? Turpiniet lasīt, lai uzzinātu vairāk par DNS struktūru, to, ko tā dara, un kāpēc tā ir tik svarīga.

DNS veselībā, slimībās un novecošanā

Jūsu ekspansīvais genoms

Visu jūsu DNS komplektu sauc par jūsu genomu. Tas satur 3 miljardus bāzu, 20 000 gēnu un 23 hromosomu pārus!

Pusi savas DNS mantojat no sava tēva un pusi no mātes. Šī DNS nāk no attiecīgi spermas un olšūnas.

Gēni patiesībā veido ļoti maz jūsu genoma - tikai 1 procents. Pārējie 99 procenti palīdz regulēt tādas lietas kā, kad, kā un kādā daudzumā tiek ražotas olbaltumvielas.

Zinātnieki joprojām arvien vairāk uzzina par šo “nekodējošo” DNS.

DNS bojājumi un mutācijas

DNS kods ir pakļauts bojājumiem. Faktiski tiek lēsts, ka katru dienu katrā mūsu šūnā notiek desmitiem tūkstošu DNS bojājumu. Bojājumi var rasties, piemēram, kļūdas DNS replikācijā, brīvie radikāļi un UV starojuma iedarbība.

Bet nekad nebaidieties! Jūsu šūnās ir specializēti proteīni, kas spēj atklāt un izlabot daudzus DNS bojājumu gadījumus. Faktiski ir vismaz pieci galvenie DNS atjaunošanas ceļi.

Mutācijas ir izmaiņas DNS secībā. Dažreiz tie var būt slikti. Tas ir tāpēc, ka DNS koda maiņa var pakārtoti ietekmēt olbaltumvielu ražošanu.

Ja olbaltumvielas nedarbojas pareizi, var rasties slimība. Daži slimību piemēri, kas rodas viena gēna mutāciju dēļ, ir cistiskā fibroze un sirpjveida šūnu anēmija.

Mutācijas var izraisīt arī vēža attīstību. Piemēram, ja gēni, kas kodē olbaltumvielas, kas iesaistīti šūnu augšanā, ir mutēti, šūnas var izaugt un sadalīties ārpus kontroles. Dažas vēzi izraisošas mutācijas var būt iedzimtas, bet citas var iegūt, pakļaujoties kancerogēniem, piemēram, UV starojumam, ķīmiskām vielām vai cigarešu dūmiem.

Bet ne visas mutācijas ir sliktas. Mēs tos 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 novecošana

Tiek uzskatīts, ka neatjaunoti DNS bojājumi var uzkrāties, novecojot, tādējādi veicinot novecošanās procesu. Kādi faktori to var ietekmēt?

Kaut kas, kam var būt liela loma ar novecošanos saistītajos DNS bojājumos, ir brīvo radikāļu radītie bojājumi. Tomēr šis viens bojājuma mehānisms var nebūt pietiekams, lai izskaidrotu novecošanās procesu. Var būt iesaistīti arī vairāki faktori.

Viens no jautājumiem, kāpēc DNS bojājumi uzkrājas, mums novecojot, ir evolūcijas pamatā. Tiek uzskatīts, ka DNS bojājumi ticamāk tiek novērsti, kad mēs esam reproduktīvā vecumā un esam bērni. Pēc tam, kad ir pagājuši pīķa reproduktīvie gadi, remonta process dabiski samazinās.

Vēl viena DNS daļa, kas var būt saistīta ar novecošanos, ir telomēri. Telomēri ir atkārtotu DNS sekvenču posmi, kas atrodas jūsu hromosomu galos. Tie palīdz aizsargāt DNS no bojājumiem, bet tie arī saīsinās katrā DNS replikācijas kārtā.

Telomēru saīsināšana ir saistīta ar novecošanās procesu. Ir arī konstatēts, ka daži dzīvesveida faktori, piemēram, aptaukošanās, cigarešu dūmu iedarbība un psiholoģiskais stress var veicināt telomēru saīsināšanu.

Varbūt veselīga dzīvesveida izvēle, piemēram, veselīga svara uzturēšana, stresa pārvaldīšana un nesmēķēšana, var palēnināt telomēru saīsināšanu? Šis jautājums joprojām interesē pētniekus.

No kā sastāv DNS?

DNS molekulu veido nukleotīdi. Katrs nukleotīds satur trīs dažādas sastāvdaļas - cukuru, fosfātu grupu un slāpekļa bāzi.

DNS esošo cukuru sauc par 2’-dezoksiribozu. Šīs cukura molekulas mijas ar fosfātu grupām, veidojot DNS virknes “mugurkaulu”.

Katram nukleotīda cukuram ir pievienota slāpekļa bāze. DNS ir četri dažādi slāpekļa bāzes veidi. Tie ietver:

• adenīns (A)
• citozīns (C)
• guanīns (G)
• timīns (T)

Kā izskatās DNS?

Abi DNS pavedieni veido 3-D struktūru, ko sauc par dubulto spirāli. Attēlā tas izskatās nedaudz kā kāpnes, kas ir savītas spirālē, kurā pamatu pāri ir pakāpieni un cukura fosfāta mugurkauli ir kājas.

Turklāt ir vērts atzīmēt, ka DNS eikariotu šūnu kodolā ir lineāra, tas nozīmē, ka katras virknes gali ir brīvi. Prokariotu šūnā DNS veido apļveida struktūru.

Ko dara DNS?

DNS palīdz augt jūsu ķermenim

DNS satur instrukcijas, kas nepieciešamas organisma - piemēram, jūs, putns vai augs - augšanai, attīstībai un vairošanai. Šīs instrukcijas tiek glabātas nukleotīdu bāzes pāru secībā.

Jūsu šūnas izlasa šo kodu trīs bāzes vienlaikus, lai radītu 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 celtniecības bloki. Piemēram, bāzes pāri T-G-G norāda aminoskābes triptofānu, bet bāzes pāri G-G-C - aminoskābi glicīnu.

Dažas kombinācijas, piemēram, T-A-A, T-A-G un T-G-A, norāda arī olbaltumvielu secības beigas. Tas liek šūnai olbaltumvielai nepievienot vairs aminoskābes.

Olbaltumvielas sastāv no dažādām aminoskābju kombinācijām. Ievietojot tos pareizā secībā, katram proteīnam ir unikāla struktūra un funkcija jūsu ķermenī.

Kā jūs nokļūt no DNS koda uz olbaltumvielu?

Līdz šim mēs esam iemācījušies, ka DNS satur kodu, kas šūnai sniedz informāciju par olbaltumvielu ražošanu. Bet kas notiek starplaikos? Vienkārši sakot, tas notiek divpakāpju procesā:

Pirmkārt, abi DNS pavedieni sadalās. Tad kodola īpašie proteīni nolasa bāzes virknes DNS virknē, lai izveidotu starpposma kurjera molekulu.

Šo procesu sauc par transkripciju, un izveidoto molekulu sauc par kurjera RNS (mRNS). mRNS ir vēl viens nukleīnskābes veids, un tas dara tieši to, ko nozīmē tā nosaukums. Tas pārvietojas ārpus kodola, kalpojot par ziņojumu šūnu mehānismam, kas veido olbaltumvielas.

Otrajā posmā specializētie šūnas komponenti nolasa mRNS ziņojumu trīs bāzes pāri vienlaikus un strādā, lai pēc aminoskābēm savāktu olbaltumvielu, aminoskābi. Šo procesu sauc par tulkošanu.

Kur atrodama 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 to šūnām ir ar membrānu saistīts kodols un vairākas citas ar membrānu saistītas struktūras, ko sauc par organelliem.

Eikariotu šūnā DNS atrodas kodolā. Neliels DNS daudzums ir atrodams arī organoīdos, ko sauc par mitohondrijiem, kas ir šūnas spēkstacijas.

Tā kā kodolā ir ierobežots vietas daudzums, DNS jābūt cieši iesaiņotam. Ir vairāki dažādi iesaiņošanas 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 saritināts šūnas vidū.

Kas notiek, kad jūsu šūnas dalās?

Jūsu ķermeņa šūnas dalās kā normāla augšanas un attīstības daļa. Kad tas notiek, katrai jaunai šūnai jābūt pilnīgai DNS kopijai.

Lai to panāktu, jūsu DNS ir jāveic process, ko sauc par replikāciju. Kad tas notiek, abi DNS pavedieni sadalās. Tad specializētie šūnu proteīni izmanto katru virkni kā veidni, lai izveidotu jaunu DNS virkni.

Kad replikācija ir pabeigta, ir divas divkāršās DNS molekulas. Kad sadalīšana būs pabeigta, katrā jaunajā šūnā nonāks viens komplekts.

Līdzņemšana

DNS ir galvenais faktors mūsu izaugsmei, reprodukcijai un veselībai. Tas satur instrukcijas, kas nepieciešamas, lai jūsu šūnas ražotu olbaltumvielas, kas ietekmē daudzus dažādus procesus un funkcijas jūsu ķermenī.

Tā kā DNS ir tik svarīga, bojājumi vai mutācijas dažkārt var veicināt slimību attīstību. Tomēr ir arī svarīgi atcerēties, ka mutācijas var būt izdevīgas un veicināt arī mūsu daudzveidību.