Miért olyan fontos a DNS? Leegyszerűsítve: a DNS tartalmazza az élethez szükséges utasításokat.
A DNS-nkben található kód útmutatást nyújt arra vonatkozóan, hogyan lehet a növekedésünk, fejlődésünk és általános egészségünk szempontjából létfontosságú fehérjéket előállítani.
A DNS-ről
A DNS jelentése dezoxiribonukleinsav. A nukleotidoknak nevezett biológiai építőelemek egységei alkotják.
A DNS létfontosságú molekula nemcsak az emberek, hanem a legtöbb más szervezet számára is. A DNS tartalmazza az öröklődő anyagunkat és a génjeinket - ez tesz minket egyedivé.
De mit is csinál valójában a DNS csináld? Olvassa tovább, hogy többet megtudjon a DNS szerkezetéről, mit csinál, és miért olyan fontos.
DNS az egészségben, a betegségekben és az öregedésben
A kiterjedt genomod
A DNS teljes készletét genomnak nevezzük. 3 milliárd bázist, 20 000 gént és 23 pár kromoszómát tartalmaz!
DNS-ed felét apádtól, fele anyádtól örökölöd. Ez a DNS a spermiumból, illetve a petesejtből származik.
A gének valójában nagyon keveset alkotnak a genomodból - csak 1 százalékot. A másik 99 százalék segít szabályozni a dolgokat, például mikor, hogyan és milyen mennyiségben termelődnek fehérjék.
A tudósok még mindig többet és többet megtudnak erről a „nem kódoló” DNS-ről.
DNS károsodás és mutációk
A DNS-kód hajlamos a károsodásra. Becslések szerint naponta több tízezer DNS-károsodás fordul elő minden sejtünkben. Kárt okozhatnak például a DNS-replikáció hibái, a szabad gyökök és az UV-sugárzásnak való kitettség.
De soha ne félj! Sejtjeiben speciális fehérjék vannak, amelyek képesek kimutatni és helyrehozni a DNS károsodásának sok esetét. Valójában legalább öt fő DNS-helyreállítási út létezik.
A mutációk a DNS-szekvencia változásai. Néha rosszak lehetnek. Ennek oka, hogy a DNS-kód megváltoztatása downstream hatással lehet a fehérje előállításának módjára.
Ha a fehérje nem működik megfelelően, betegség következhet be. Néhány példa olyan betegségekre, amelyek egyetlen gén mutációi miatt következnek be, a cisztás fibrózis és a sarlósejtes vérszegénység.
A mutációk a rák kialakulásához is vezethetnek. Például, ha a sejtnövekedésben szerepet játszó fehérjéket kódoló gének mutálódnak, a sejtek növekedhetnek és szét tudnak osztódni a kontroll alatt. Egyes rákkeltő mutációk öröklődhetnek, míg mások rákkeltő anyagoknak, például UV-sugárzásnak, vegyi anyagoknak vagy cigarettafüstnek való kitettség révén szerezhetők be.
De nem minden mutáció rossz. Mindig megszerezzük őket. Egyesek ártalmatlanok, mások pedig fajként hozzájárulnak sokszínűségünkhöz.
A populáció több mint 1 százalékában bekövetkező változásokat polimorfizmusoknak nevezzük. Néhány polimorfizmus például a haj és a szem színe.
DNS és öregedés
Úgy gondolják, hogy az öregedéskor helyrehozhatatlan DNS-károsodások halmozódhatnak fel, elősegítve az öregedési folyamat előmozdítását. Milyen tényezők befolyásolhatják ezt?
Valami, ami nagy szerepet játszhat az öregedéssel járó DNS károsodásban, az a szabad gyökök okozta kár. Ez az egyetlen károsodás-mechanizmus azonban nem biztos, hogy elegendő az öregedési folyamat magyarázatára. Több tényező is érintett lehet.
Az egyik elmélet arról, hogy a DNS-károsodás miért halmozódik fel öregedéssel, az evolúción alapul. Úgy gondolják, hogy a DNS károsodása hűbben javul, ha reproduktív korban vagyunk és gyermekünk van. Miután elteltük a csúcs reproduktív éveinket, a javítási folyamat természetesen csökken.
A DNS egy másik része, amely részt vehet az öregedésben, a telomerek. A telomerek ismétlődő DNS-szekvenciák, amelyek a kromoszómák végén találhatók. Segítenek megvédeni a DNS-t a károsodástól, de rövidülnek a DNS-replikáció minden egyes körével.
A telomer rövidülése összefüggésben van az öregedési folyamattal. Megállapították azt is, hogy egyes életmódbeli tényezők, mint például az elhízás, a cigarettafüstnek való kitettség és a pszichés stressz hozzájárulhatnak a telomer rövidüléséhez.
Esetleg az egészséges életmód választása, például az egészséges testsúly fenntartása, a stressz kezelése és a dohányzás megakadályozhatja a telomer rövidülését? Ez a kérdés továbbra is nagyon érdekli a kutatókat.
Miből áll a DNS?
A DNS-molekula nukleotidokból áll. Minden nukleotid három különböző komponenst tartalmaz - egy cukrot, egy foszfátcsoportot és egy nitrogén bázist.
A DNS-ben lévő cukrot 2’-dezoxiribóznak hívják. Ezek a cukormolekulák a foszfátcsoportokkal váltakozva alkotják a DNS-szál „gerincét”.
Egy nukleotid minden cukorához nitrogénbázis kapcsolódik. A DNS-ben négy különböző típusú nitrogénbázis található. Tartalmazzák:
- adenin (A)
- citozin (C)
- guanin (G)
- timin (T)
Hogyan néz ki a DNS?
A DNS két szála egy 3D-szerkezetet alkot, amelyet kettős spirálnak neveznek. Illusztrálva kissé hasonlít egy létrára, amelyet spirálgá csavartak, amelyben az alappárok a lépcsők és a cukor-foszfát gerincek a lábak.
Ezenkívül érdemes megjegyezni, hogy az eukarióta sejtek magjában lévő DNS lineáris, vagyis az egyes szálak végei szabadok. Egy prokarióta sejtben a DNS kör alakú struktúrát alkot.
Mit csinál a DNS?
A DNS segíti a tested növekedését
A DNS tartalmazza azokat az utasításokat, amelyek szükségesek egy organizmus - például te, egy madár vagy egy növény - növekedéséhez, fejlődéséhez és szaporodásához. Ezeket az utasításokat a nukleotid bázispárok szekvenciájában tároljuk.
Sejtjei egyszerre három bázist olvassák el a növekedéshez és a túléléshez elengedhetetlen fehérjék előállításához. A DNS-szekvenciát, amely információt tartalmaz a fehérje előállításához, génnek nevezzük.
Három bázis mindegyik csoportja specifikus aminosavaknak felel meg, amelyek a fehérjék építőkövei. Például a T-G-G bázispárok a triptofánt, míg a G-G-C bázispárok a glicin aminosavat adják meg.
Néhány kombináció, például a T-A-A, a T-A-G és a T-G-A szintén egy fehérjeszekvencia végét jelzi. Ez azt mondja a sejtnek, hogy ne adjon több aminosavat a fehérjéhez.
A fehérjék aminosavak különböző kombinációiból állnak. A helyes sorrendbe helyezéskor minden fehérje egyedi szerkezettel és funkcióval rendelkezik a testen belül.
Hogyan juthat el a DNS-kódtól egy fehérjévé?
Eddig megtudtuk, hogy a DNS tartalmaz egy kódot, amely információt ad a sejteknek a fehérjék előállításáról. De mi történik közben? Egyszerűen fogalmazva, ez két lépésből áll:
Először a két DNS-szál szétválik. Ezután a magban lévő speciális fehérjék leolvassák a bázispárokat egy DNS-szálon, hogy létrehozzanak egy köztes hírvivő molekulát.
Ezt a folyamatot transzkripciónak, a létrehozott molekulát messenger RNS-nek (mRNS) nevezzük. Az mRNS egy másik típusú nukleinsav, és pontosan azt csinálja, amit a neve is jelent. A sejtmagon kívülre utazik, üzenetként szolgál a fehérjéket építő sejtmechanizmushoz.
A második lépésben a sejt speciális komponensei egyszerre három bázispárt olvassák az mRNS üzenetét, és azon dolgoznak, hogy aminosavanként fehérjét, aminosavat állítsanak össze. Ezt a folyamatot fordításnak nevezzük.
Hol található a DNS?
A válasz erre a kérdésre attól függ, hogy milyen típusú élőlényről beszél. Kétféle sejt létezik - eukarióta és prokarióta.
Az emberek számára minden sejtünkben van DNS.
Eukarióta sejtek
Az embereknek és sok más szervezetnek vannak eukarióta sejtjei. Ez azt jelenti, hogy sejtjeik membránhoz kötött maggal és számos más membránhoz kötött struktúrával rendelkeznek, amelyeket organelláknak neveznek.
Az eukarióta sejtekben a DNS a magban van. Kis mennyiségű DNS található a mitokondrium nevű organellákban is, amelyek a sejt erőművei.
Mivel a magon belül korlátozott mennyiségű hely van, a DNS-t szorosan össze kell csomagolni. A csomagolásnak több különböző szakasza van, azonban a végtermékek azok a szerkezetek, amelyeket kromoszómának nevezünk.
Prokarióta sejtek
Az olyan szervezetek, mint a baktériumok, prokarióta sejtek. Ezeknek a sejteknek nincs sem sejtje, sem organelluma. A prokarióta sejtekben a DNS szorosan tekeredik a sejt közepén.
Mi történik, ha a sejtjei osztódnak?
Testének sejtjei a növekedés és fejlődés normális részeként osztódnak. Amikor ez megtörténik, minden új sejtnek tartalmaznia kell a DNS teljes másolatát.
Ennek elérése érdekében a DNS-nek át kell esnie egy replikációnak nevezett folyamaton. Amikor ez bekövetkezik, a két DNS-szál elválik egymástól. Ezután a speciális sejtfehérjék minden szálat templátként használnak egy új DNS-szál előállításához.
Amikor a replikáció befejeződött, két kettős szálú DNS-molekula van. Az osztás befejeztével minden készletbe egy készlet kerül.
Elvitel
A DNS kulcsfontosságú növekedésünk, szaporodásunk és egészségünk szempontjából. Ez tartalmazza azokat az utasításokat, amelyek szükségesek a sejtjeihez olyan fehérjék termeléséhez, amelyek számos különböző folyamatot és funkciót befolyásolnak a szervezetében.
Mivel a DNS olyan fontos, a károsodás vagy a mutációk néha hozzájárulhatnak a betegség kialakulásához. Ugyanakkor azt is fontos megjegyezni, hogy a mutációk hasznosak lehetnek, és hozzájárulhatnak sokszínűségünkhöz is.
