Περιεχόμενο
Από τη στιγμή που ο James Watson και ο Francis Crick αποκάλυψαν τη δομή του DNA, έγινε αποδεκτή ως μόριο κληρονομικότητας. Πριν από την ανακάλυψή τους, η επιστημονική κοινότητα διατήρησε κάποιο σκεπτικισμό ότι το DNA ήταν στην δουλειά, επειδή ο ρόλος του DNA είναι τετραπλός και φαινόταν πολύ απλό ένα μόριο για να εκτελέσει αυτές τις τέσσερις απαραίτητες λειτουργίες: αναπαραγωγή, κωδικοποίηση, διαχείριση κυττάρων και δυνατότητα μεταλλαγής .
Η μοναδική δομή του DNA του επιτρέπει να εκπληρώσει όλες αυτές τις λειτουργίες.
Τα οικοδομικά τετράγωνα του DNA
Το DNA είναι βραχύ για το δεσοξυριβονουκλεϊνικό οξύ. Αποτελείται από τέσσερις αζωτούχες βάσεις, με συντομογραφία Α, C, G και Τ. Αυτές οι βάσεις σχηματίζουν δύο κλώνους και δεσμεύονται μαζί σε ένα σχηματισμό διπλής έλικας.
Το Α συνδέεται πάντα με το Τ σε ένα σκέλος και το C δεσμεύεται πάντοτε με το G στο άλλο, το οποίο ονομάζεται κανόνας συμπληρωματικής αντιστοίχησης βάσης.
Αντιγραφή
Ένας σκοπός του DNA είναι να αναπαραχθεί. Αυτό σημαίνει ότι ένα σκέλος του DNA κάνει ένα αντίγραφο του εαυτού του. Αυτό συμβαίνει κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης και είναι το πώς το DNA μεταδίδει τα κληρονομικά χαρακτηριστικά στο επόμενο σύνολο κυττάρων.
Κατά τη διάρκεια της αντιγραφής του DNA, η διπλή έλικα ξετυλίγει για να σχηματίσει δύο μονές αλυσίδες. Όταν οι δύο κλώνοι του DNA χωρίζονται και ένας νέος κλώνος κατασκευάζεται με επιτυχία, θα χρησιμοποιήσει το μοτίβο του υπάρχοντος κλώνου για να κατασκευάσει ένα ακριβές αντίγραφο.
Μερικές φορές, για διάφορους λόγους, η αναπαραγωγή δεν παράγει ένα ακριβές αντίγραφο. Αυτό αναφέρεται ως μετάλλαξη DNA. Οι μεταλλάξεις είναι κρίσιμες για την εξέλιξη, καθώς επιτρέπουν στους οργανισμούς να αναπτύξουν προσαρμογές που μπορούν να τους βοηθήσουν να επιβιώσουν σε μεταβαλλόμενα περιβάλλοντα.
Ωστόσο, οι μεταλλάξεις του DNA στους ανθρώπους μπορούν επίσης να οδηγήσουν τους γονείς να περάσουν εν αγνοία τους ορισμένες γενετικές καταστάσεις στα παιδιά τους, συμπεριλαμβανομένης της κυστικής ίνωσης, της νόσου Tay-Sachs και της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας.
Κωδικοποίηση
Η κωδικοποίηση είναι μια άλλη συνάρτηση του DNA. Το έργο κάθε κυττάρου γίνεται με πρωτεΐνες, έτσι ένας από τους ρόλους του DNA είναι να χτίσει τις σωστές πρωτεΐνες για κάθε κύτταρο. Το DNA γεμίζει αυτό το ρόλο με τη διατήρηση τριών βασικών τμημάτων - τα αποκαλούμενα κωδικόνια - που κατευθύνουν το σχηματισμό πρωτεϊνών.
Σε μια μεγάλη έκταση DNA, κάθε κωδικόνιο περιέχει τις πληροφορίες που κατευθύνουν τη συναρμολόγηση ενός αμινοξέος σε μια πρωτεΐνη. Τα διαφορετικά κωδικόνια αντιστοιχούν στη συναρμολόγηση ενός άλλου αμινοξέος σε μια πρωτεΐνη, έτσι ώστε ένα ολόκληρο τμήμα του DNA με δεδομένη αλληλουχία βάσεων θα δημιουργήσει μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη.
Κυτταρική διαχείριση
Σε πολυκύτταρους οργανισμούς, ένα μόνο γονιμοποιημένο κύτταρο, ένα ζύγω, διαιρεί και αντιγράφει πολλές φορές για να κάνει ένα ολόκληρο ζωντανό ον. Κάθε κύτταρο έχει ακριβώς το ίδιο γενετικό υλικό, αλλά διαφορετικά κύτταρα αναπτύσσονται σε διαφορετικές μορφές.
Δηλαδή, σε μια διαδικασία που ονομάζεται κυτταρική διαφοροποίηση, μερικά κύτταρα δημιουργούν τις σωστές πρωτεΐνες για να γίνουν ηπατικά κύτταρα, ενώ άλλα κύτταρα γίνονται κύτταρα του δέρματος, άλλα κύτταρα του στομάχου. Επιπλέον, τα κύτταρα πρέπει να αλλάξουν τον τρόπο με τον οποίο αλλάζουν οι συνθήκες. Τα κύτταρα του στομάχου σας, για παράδειγμα, πρέπει να παράγουν περισσότερες πεπτικές ορμόνες και ένζυμα όταν υπάρχει τροφή.
Το DNA το κάνει αυτό μέσω σημάτων που ενεργοποιούν και απενεργοποιούν την παραγωγή πρωτεϊνών που εμπλέκονται στην πέψη. Το ίδιο πράγμα συμβαίνει καθώς τα κύτταρα διαφοροποιούνται: τα σήματα ενεργοποιούν τα σωστά επίπεδα παραγωγής πρωτεϊνών για να σχηματίσουν το κατάλληλο κύτταρο.
Η ικανότητα μετακίνησης
Η εξέλιξη είναι η αλλαγή στα χαρακτηριστικά, καθώς παράγονται γενιές ενός οργανισμού. Η εξέλιξη συμβαίνει σε μικρές κλίμακες εντός ενός οργανισμού - όπως αλλαγές στο χρώμα του δέρματος ή των μαλλιών στους ανθρώπους - και σε μεγάλες κλίμακες - όπως η δημιουργία του τεράστιου εύρους ζωής στη Γη από έναν πρώιμο μονοκύτταρο οργανισμό.
Αυτό μπορεί να συμβεί μόνο αν το γενετικό μόριο μπορεί να αλλάξει, μπορεί να μεταλλαχθεί. Καθώς το DNA αναπαράγεται για να δημιουργήσει κύτταρα ωαρίων και σπερματοζωαρίων, οι αλλαγές μπορούν να εισχωρήσουν σε διάφορα επίπεδα.
Ένας τρόπος είναι μέσω αλλαγών ενός σημείου που προσθέτουν, αφαιρούν ή αλλάζουν μια υπάρχουσα ακολουθία. Άλλες αλλαγές συμβαίνουν όταν τα μόρια DNA διασχίζουν το ένα το άλλο, αλλάζοντας τη διάταξη των γονιδίων σε κάθε ένα από τα δύο διασταυρωμένα σκέλη του DNA.