Proč je DNA tak důležitá? Jednoduše řečeno, DNA obsahuje pokyny nezbytné pro život.
Kód v naší DNA poskytuje pokyny, jak vyrobit proteiny, které jsou životně důležité pro náš růst, vývoj a celkové zdraví.
O DNA
DNA znamená kyselinu deoxyribonukleovou. Skládá se z jednotek biologických stavebních bloků zvaných nukleotidy.
DNA je životně důležitá molekula nejen pro člověka, ale také pro většinu ostatních organismů. DNA obsahuje náš dědičný materiál a naše geny - to nás dělá jedinečnými.
Co ale DNA vlastně dělá? Pokračujte ve čtení a objevte více o struktuře DNA, o tom, co dělá, a proč je tak důležitá.
DNA ve zdraví, nemoci a stárnutí
Váš expanzivní genom
Kompletní sada vaší DNA se nazývá váš genom. Obsahuje 3 miliardy bází, 20 000 genů a 23 párů chromozomů!
Zdědíte polovinu DNA od svého otce a polovinu od své matky. Tato DNA pochází ze spermatu a vajíčka.
Geny ve skutečnosti tvoří velmi málo vašeho genomu - pouze 1 procento. Dalších 99 procent pomáhá regulovat věci jako kdy, jak a v jakém množství jsou bílkoviny produkovány.
Vědci se stále více učí o této „nekódující“DNA.
Poškození DNA a mutace
Kód DNA je náchylný k poškození. Ve skutečnosti se odhaduje, že v každé z našich buněk se každý den vyskytují desítky tisíc poškození DNA. K poškození může dojít v důsledku chyb v replikaci DNA, volných radikálů a vystavení UV záření.
Ale nikdy se neboj! Vaše buňky mají specializované proteiny, které jsou schopné detekovat a opravit mnoho případů poškození DNA. Ve skutečnosti existuje nejméně pět hlavních cest pro opravu DNA.
Mutace jsou změny v sekvenci DNA. Někdy mohou být špatní. Je to proto, že změna v kódu DNA může mít následný dopad na způsob výroby proteinu.
Pokud protein nefunguje správně, může dojít k onemocnění. Některé příklady nemocí, které se vyskytují v důsledku mutací v jediném genu, zahrnují cystickou fibrózu a srpkovitou anémii.
Mutace mohou také vést k rozvoji rakoviny. Například, pokud jsou mutovány geny kódující proteiny podílející se na buněčném růstu, buňky mohou růst a rozdělovat se mimo kontrolu. Některé mutace způsobující rakovinu lze zdědit, zatímco jiné lze získat expozicí karcinogenům, jako je UV záření, chemikálie nebo cigaretový kouř.
Ale ne všechny mutace jsou špatné. Pořád je získáváme. Některé jsou neškodné, zatímco jiné přispívají k naší rozmanitosti jako druhu.
Změny, ke kterým dochází u více než 1 procenta populace, se nazývají polymorfismy. Příklady některých polymorfismů jsou barva vlasů a očí.
DNA a stárnutí
Předpokládá se, že se s věkem může hromadit neopravené poškození DNA, což pomáhá řídit proces stárnutí. Jaké faktory to mohou ovlivnit?
Něco, co může hrát velkou roli v poškození DNA spojené se stárnutím, je poškození v důsledku volných radikálů. Tento jeden mechanismus poškození však nemusí stačit k vysvětlení procesu stárnutí. Může se jednat také o několik faktorů.
Jedna teorie, proč se poškození DNA akumuluje, jak stárneme, je založena na evoluci. Předpokládá se, že poškození DNA je opraveno věrněji, když jsme v reprodukčním věku a máme děti. Poté, co jsme prošli našimi vrcholnými reprodukčními roky, proces opravy přirozeně klesá.
Další částí DNA, která může být zapojena do stárnutí, jsou telomery. Telomery jsou úseky opakujících se sekvencí DNA, které se nacházejí na koncích chromozomů. Pomáhají chránit DNA před poškozením, ale také se zkracují s každým kolem replikace DNA.
S procesem stárnutí je spojeno zkracování telomer. Bylo také zjištěno, že některé faktory životního stylu, jako je obezita, expozice cigaretovému kouři a psychologický stres, mohou přispět ke zkrácení telomery.
Možná, že volba zdravého životního stylu, jako je udržování zdravé váhy, zvládání stresu a nekouření, může zpomalit zkracování telomer? Tato otázka je pro vědce i nadále velmi zajímavá.
Z čeho je DNA vyrobena?
Molekula DNA je tvořena nukleotidy. Každý nukleotid obsahuje tři různé složky - cukr, fosfátovou skupinu a dusíkatou bázi.
Cukr v DNA se nazývá 2'-deoxyribóza. Tyto molekuly cukru se střídají s fosfátovými skupinami a tvoří „páteř“řetězce DNA.
Každý cukr v nukleotidu má k němu připojenou dusíkatou bázi. V DNA se nacházejí čtyři různé typy dusíkatých bází. Obsahují:
- adenin (A)
- cytosin (C)
- guanina (G)
- tymín (T)
Jak vypadá DNA?
Dva řetězce DNA tvoří 3-D strukturu nazvanou dvojitá spirála. Když je to znázorněno, vypadá to trochu jako žebřík, který byl zkroucený do spirály, ve které jsou páry bází příčky a kostry fosfátu cukru jsou nohy.
Kromě toho je třeba poznamenat, že DNA v jádru eukaryotických buněk je lineární, což znamená, že konce každého řetězce jsou volné. V prokaryotické buňce tvoří DNA kruhovou strukturu.
Co DNA dělá?
DNA pomáhá vašemu tělu růst
DNA obsahuje pokyny, které jsou nezbytné k tomu, aby organismus - například vy, pták nebo rostlina - mohl růst, vyvíjet se a reprodukovat. Tyto instrukce jsou uloženy v sekvenci párů nukleotidových bází.
Vaše buňky čtou tento kód tři báze najednou, aby vytvořily proteiny, které jsou nezbytné pro růst a přežití. DNA sekvence, ve které jsou uloženy informace pro vytvoření proteinu, se nazývá gen.
Každá skupina tří bází odpovídá specifickým aminokyselinám, které jsou stavebními bloky proteinů. Například páry bází TGG specifikují aminokyselinu tryptofan, zatímco páry bází GGC specifikují aminokyselinu glycin.
Některé kombinace, jako například TAA, TAG a TGA, také označují konec proteinové sekvence. To říká buňce, aby do proteinu nepřidávala žádné další aminokyseliny.
Proteiny se skládají z různých kombinací aminokyselin. Když jsou umístěny společně ve správném pořadí, má každý protein jedinečnou strukturu a funkci ve vašem těle.
Jak se dostanete z DNA kódu na protein?
Dosud jsme se dozvěděli, že DNA obsahuje kód, který dává buňce informace o tom, jak vyrobit proteiny. Ale co se stane mezi tím? Jednoduše řečeno, k tomu dochází prostřednictvím dvoustupňového procesu:
Nejprve se oba řetězce DNA od sebe oddělí. Pak speciální proteiny v jádru přečetly páry bází na řetězci DNA, aby vytvořily přechodnou messengerovou molekulu.
Tento proces se nazývá transkripce a vytvořená molekula se nazývá messenger RNA (mRNA). mRNA je další typ nukleové kyseliny a dělá přesně to, co jeho název napovídá. Cestuje mimo jádro a slouží jako zpráva pro buněčný stroj, který vytváří proteiny.
Ve druhém kroku specializované komponenty buňky přečetly zprávu mRNA tři páry bází najednou a usilovaly o sestavení proteinu, aminokyseliny podle aminokyseliny. Tento proces se nazývá překlad.
Kde je DNA nalezena?
Odpověď na tuto otázku může záviset na typu organismu, o kterém mluvíte. Existují dva typy buněk - eukaryotické a prokaryotické.
Pro lidi je DNA v každé z našich buněk.
Eukaryotické buňky
Lidé a mnoho dalších organismů mají eukaryotické buňky. To znamená, že jejich buňky mají membránově vázané jádro a několik dalších membránově vázaných struktur nazývaných organely.
V eukaryotické buňce je DNA uvnitř jádra. Malé množství DNA se také nachází v organelách nazývaných mitochondrie, které jsou energetickými buňkami buňky.
Protože uvnitř jádra je omezené množství prostoru, musí být DNA pevně zabalena. Existuje několik různých fází balení, avšak finální produkty jsou struktury, které nazýváme chromozomy.
Prokaryotické buňky
Organismy jako bakterie jsou prokaryotické buňky. Tyto buňky nemají jádro ani organely. V prokaryotických buňkách se DNA nachází pevně stočená uprostřed buňky.
Co se stane, když se vaše buňky rozdělí?
Buňky vašeho těla se dělí jako normální součást růstu a vývoje. V takovém případě musí mít každá nová buňka úplnou kopii DNA.
Aby toho bylo dosaženo, musí vaše DNA podstoupit proces zvaný replikace. Když k tomu dojde, dva řetězce DNA se rozdělí. Poté specializované buněčné proteiny používají každý řetězec jako šablonu pro vytvoření nového řetězce DNA.
Po dokončení replikace jsou dvě dvouřetězcové molekuly DNA. Jedna sada půjde do každé nové buňky po dokončení dělení.
Odnést
DNA je klíčová pro náš růst, reprodukci a zdraví. Obsahuje pokyny nezbytné pro to, aby vaše buňky produkovaly proteiny, které ovlivňují mnoho různých procesů a funkcí ve vašem těle.
Protože DNA je tak důležitá, může poškození nebo mutace někdy přispět k rozvoji nemoci. Je však také důležité si uvědomit, že mutace mohou být prospěšné a mohou také přispět k naší rozmanitosti.
