Zakaj je DNK tako pomemben? Preprosto povedano, DNK vsebuje navodila, potrebna za življenje.
Koda v naši DNK vsebuje navodila, kako narediti beljakovine, ki so ključne za našo rast, razvoj in splošno zdravje.
Glede DNK
DNK pomeni deoksiribonukleinska kislina. Sestavljajo ga enote bioloških gradnikov, imenovane nukleotidi.
DNK je vitalno pomembna molekula ne samo za ljudi, ampak tudi za večino drugih organizmov. DNK vsebuje naš dedni material in naše gene - to je tisto, kar nas dela edinstvene.
Toda kaj v resnici počne DNK? Še naprej berete, če želite izvedeti več o strukturi DNK, kaj počne in zakaj je tako pomembna.
DNK v zdravju, bolezni in staranju
Vaš ekspanziven genom
Celoten nabor DNK se imenuje vaš genom. Vsebuje 3 milijarde baz, 20.000 genov in 23 parov kromosomov!
Polovico DNK podedujete po očetu, polovico pa po materi. Ta DNK izvira iz sperme oziroma jajčeca.
Geni dejansko tvorijo zelo malo vašega genoma - le 1 odstotek. Preostalih 99 odstotkov pomaga pri uravnavanju stvari, kot so, kdaj, kako in v kakšni količini nastajajo beljakovine.
Znanstveniki še vedno več in več spoznajo to "nekodirano" DNK.
Poškodbe in mutacije DNK
Koda DNK je nagnjena k poškodbam. Dejansko se ocenjuje, da se vsak dan v vsaki od naših celic zgodi več deset tisoč poškodb DNK. Poškodbe lahko nastanejo zaradi napak v podvajanju DNK, prostih radikalov in izpostavljenosti UV-sevanju.
Nikoli pa se ne boj! Vaše celice imajo specializirane beljakovine, ki lahko zaznajo in popravijo številne primere poškodbe DNK. V resnici obstaja vsaj pet glavnih poti popravljanja DNK.
Mutacije so spremembe v zaporedju DNK. Včasih so lahko slabi. To je zato, ker lahko sprememba kode DNK vpliva na nadaljnji postopek na način vnosa beljakovin.
Če beljakovine ne delujejo pravilno, lahko pride do bolezni. Nekateri primeri bolezni, ki se pojavijo zaradi mutacij v enem samem genu, vključujejo cistično fibrozo in srpastecelično anemijo.
Mutacije lahko privedejo tudi do razvoja raka. Na primer, če se mutirajo geni, ki kodirajo beljakovine, ki sodelujejo v celični rasti, lahko celice rastejo in se delijo izven nadzora. Nekatere mutacije, ki povzročajo raka, se lahko podedujejo, druge pa lahko pridobimo z izpostavljenostjo rakotvornim snovem, kot so UV-sevanje, kemikalije ali cigaretni dim.
Niso pa vse mutacije slabe. Ves čas jih pridobivamo. Nekatere so neškodljive, druge pa prispevajo k naši raznolikosti kot vrste.
Spremembe, ki se pojavijo pri več kot 1 odstotku populacije, imenujemo polimorfizmi. Primeri nekaterih polimorfizmov so barva las in oči.
DNK in staranje
Verjamemo, da se s starostjo lahko kopičijo nepopravljene poškodbe DNK, kar pripomore k procesu staranja. Kateri dejavniki lahko vplivajo na to?
Nekaj, kar lahko igra veliko vlogo pri poškodbah DNK, povezanih s staranjem, je škoda zaradi prostih radikalov. Vendar ta en mehanizem škode morda ne bo dovolj za razlago procesa staranja. Vključenih je lahko tudi več dejavnikov.
Ena teorija o tem, zakaj se v času staranja nabira poškodba DNK, temelji na evoluciji. Mislimo, da se poškodbe DNK sanirajo bolj zvesto, ko smo v reproduktivni dobi in imamo otroke. Ko smo minili v najpomembnejših reproduktivnih letih, postopek popravljanja seveda upada.
Drugi del DNK, ki je morda vključen v staranje, so telomeri. Telomeri so razteza ponavljajoče sekvence DNK, ki jih najdemo na koncih vaših kromosomov. Pomagajo zaščititi DNK pred poškodbami, hkrati pa se skrajšajo z vsakim krogom podvajanja DNK.
S procesom staranja je povezano skrajšanje telomera. Ugotovljeno je bilo tudi, da lahko k zmanjšanju telomerov prispevajo nekateri dejavniki življenjskega sloga, kot so debelost, izpostavljenost cigaretnemu dimu in psihološki stres.
Morda lahko odločitev o zdravem načinu življenja, kot je ohranjanje zdrave teže, obvladovanje stresa in kajenje, upočasni skrajševanje telomer? To vprašanje še naprej zanima raziskovalce.
Iz česa je narejen DNK?
Molekula DNA je sestavljena iz nukleotidov. Vsak nukleotid vsebuje tri različne komponente - sladkor, fosfatno skupino in dušikovo bazo.
Sladkor v DNK se imenuje 2'-deoksiriboza. Te molekule sladkorja se izmenjujejo s fosfatnimi skupinami in tvorijo "hrbtenico" verige DNK.
Vsak sladkor v nukleotidu ima na sebi vezano dušikovo bazo. V DNK najdemo štiri različne vrste dušikovih baz. Vključujejo:
- adenin (A)
- citozin (C)
- gvanin (G)
- timin (T)
Kako izgleda DNK?
Dva sklopa DNA tvorita 3-D strukturo, imenovano dvojna vijačnica. Na sliki je videti nekoliko podobno lestvi, ki je zasukana v spiralo, v kateri so osnovni pari prečke, hrbtenice sladkornega fosfata pa noge.
Poleg tega velja omeniti, da je DNK v jedru evkariontskih celic linearen, kar pomeni, da so konci vsakega sklopa prosti. V prokariotski celici DNK tvori krožno strukturo.
Kaj počne DNK?
DNK pomaga telesu rasti
DNK vsebuje navodila, ki so potrebna za organizem - na primer za vas, ptico ali rastlino - za rast, razvoj in razmnoževanje. Ta navodila so shranjena v zaporedju parov nukleotidnih baz.
Vaše celice preberejo to kodo tri baze hkrati, da ustvarijo beljakovine, ki so ključne za rast in preživetje. Zaporedje DNK, v kateri so informacije o proizvodnji beljakovin, se imenuje gen.
Vsaka skupina treh baz ustreza specifičnim aminokislinam, ki so gradniki beljakovin. Na primer, bazni pari TGG določajo aminokislino triptofan, medtem ko bazni pari GGC določijo aminokislino glicin.
Nekatere kombinacije, na primer TAA, TAG in TGA, kažejo tudi na konec zaporedja beljakovin. To celici pove, naj beljakovinam ne dodaja več aminokislin.
Beljakovine sestavljajo različne kombinacije aminokislin. Vsak protein ima v pravilnem vrstnem redu edinstveno strukturo in delovanje v telesu.
Kako pridete od kode DNK do proteina?
Do zdaj smo izvedeli, da DNK vsebuje kodo, ki celici daje informacije o tem, kako narediti beljakovine. Toda kaj se zgodi vmes? Preprosto povedano, to se zgodi v dvostopenjskem postopku:
Prvič, dva sklopa DNA se ločita. Nato posebni proteini znotraj jedra preberejo bazne pare na verigi DNA, da ustvarijo vmesno molekulo messengerja.
Ta proces se imenuje transkripcija in ustvarjena molekula se imenuje messenger RNA (mRNA). mRNA je druga vrsta nukleinske kisline in naredi točno tisto, kar ji pove že ime. Potuje zunaj jedra in služi kot sporočilo celičnemu stroju, ki gradi beljakovine.
V drugem koraku specializirane komponente celice preberejo sporočilo mRNA tri bazne pare hkrati in delajo, da sestavijo protein, aminokislino z aminokislino. Ta postopek se imenuje prevajanje.
Kje najdemo DNK?
Odgovor na to vprašanje je lahko odvisen od vrste organizma, o katerem govorite. Obstajata dve vrsti celic - evkariontska in prokariotska.
Za ljudi je v vsaki od naših celic DNK.
Evkariontske celice
Ljudje in številni drugi organizmi imajo evkariontske celice. To pomeni, da imajo njihove celice membransko vezano jedro in več drugih membransko vezanih struktur, imenovanih organele.
V evkariontski celici je DNK znotraj jedra. Majhna količina DNK najdemo tudi v organelah, imenovanih mitohondrije, ki so elektrarne celice.
Ker je znotraj jedra omejeno količino prostora, mora biti DNK tesno zapakirana. Obstaja več različnih faz pakiranja, vendar so končni proizvodi strukture, ki jih imenujemo kromosomi.
Prokariontske celice
Organizmi, kot so bakterije, so prokariotske celice. Te celice nimajo jedra ali organelov. V prokariontskih celicah najdemo DNK, ki je tesno navita na sredini celice.
Kaj se zgodi, ko se vaše celice delijo?
Celice vašega telesa se delijo kot normalen del rasti in razvoja. Ko se to zgodi, mora imeti vsaka nova celica popolno kopijo DNK.
Da bi to dosegli, mora biti na vašem DNK postopek, imenovan replikacija. Ko se to zgodi, se dva sklopa DNA ločita. Nato specializirani celični proteini uporabljajo vsak pramen kot predlogo za izdelavo novega verige DNA.
Ko je replikacija končana, obstajata dve dvoverižni molekuli DNK. Po zaključku delitve bo en niz prešel v vsako novo celico.
Odvzem
DNK je ključnega pomena za našo rast, razmnoževanje in zdravje. Vsebuje navodila, potrebna za vaše celice, da proizvajajo beljakovine, ki vplivajo na številne različne procese in funkcije v telesu.
Ker je DNK tako pomemben, lahko poškodbe ali mutacije včasih prispevajo k razvoju bolezni. Pomembno pa je tudi vedeti, da so mutacije lahko koristne in prispevajo tudi k naši raznolikosti.
