Zakaj je DNK tako pomembna? Preprosto povedano, DNA vsebuje navodila, potrebna za življenje.
Koda v naši DNK vsebuje navodila, kako izdelati beljakovine, ki so ključne za našo rast, razvoj in splošno zdravje.
O DNK
DNA pomeni deoksiribonukleinsko kislino. Sestavljen je iz enot bioloških gradnikov, imenovanih nukleotidi.
DNA je življenjsko pomembna molekula ne samo za ljudi, ampak tudi za večino drugih organizmov. DNK vsebuje naš dedni material in naše gene - to je tisto, zaradi česar smo edinstveni.
Kaj pa pravzaprav DNK naredi? Nadaljujte z branjem, če želite odkriti več o strukturi DNK, kaj počne in zakaj je tako pomembna.
DNA v zdravju, boleznih in staranju
Vaš ekspanzivni genom
Celoten sklop vaše 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 prihaja iz sperme oziroma jajčne celice.
Geni dejansko sestavljajo zelo malo vašega genoma - le 1 odstotek. Preostalih 99 odstotkov pomaga uravnavati stvari, na primer, kdaj, kako in v kakšni količini se proizvajajo beljakovine.
Znanstveniki se o tej "nekodirajoči" DNK še vedno bolj učijo.
Poškodbe DNA in mutacije
Koda DNA je nagnjena k poškodbam. Pravzaprav se ocenjuje, da se vsak dan v vsaki od naših celic zgodi več deset tisoč dogodkov poškodb DNK. Poškodbe lahko nastanejo zaradi stvari, kot so napake pri razmnoževanju DNA, prosti radikali in izpostavljenost UV sevanju.
Nikoli pa se ne boj! Vaše celice imajo specializirane beljakovine, ki lahko zaznajo in popravijo številne primere poškodb DNA. Dejansko obstaja vsaj pet glavnih poti popravljanja DNK.
Mutacije so spremembe v zaporedju DNA. Včasih so lahko slabe. To je zato, ker lahko sprememba kode DNK vpliva na način tvorbe beljakovin.
Če beljakovine ne delujejo pravilno, lahko pride do bolezni. Nekateri primeri bolezni, ki se pojavijo zaradi mutacij enega samega gena, vključujejo cistično fibrozo in anemijo srpastih celic.
Mutacije lahko vodijo tudi do razvoja raka. Če so na primer mutirani geni, ki kodirajo proteine, ki sodelujejo v celični rasti, lahko celice rastejo in se izločijo izpod nadzora. Nekatere mutacije, ki povzročajo raka, se lahko podedujejo, druge pa je mogoče pridobiti z izpostavljenostjo rakotvornim snovem, kot so UV sevanje, kemikalije ali cigaretni dim.
Niso pa vse mutacije slabe. Ves čas jih pridobivamo. Nekateri so neškodljivi, drugi 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.
DNA in staranje
Verjamejo, da se lahko s staranjem kopičijo nepopravljene poškodbe DNK, ki pomagajo pri procesu staranja. Kateri dejavniki lahko vplivajo na to?
Nekaj, kar lahko igra pomembno vlogo pri poškodbah DNA, povezanih s staranjem, je škoda zaradi prostih radikalov. Vendar ta mehanizem škode morda ne bo dovolj za razlago procesa staranja. Vpletenih je lahko tudi več dejavnikov.
Ena od teorij, zakaj se s staranjem kopiči poškodba DNA, temelji na evoluciji. Menijo, da se poškodbe DNK bolj popravi, ko smo v reproduktivni dobi in imamo otroke. Po preteku najpomembnejših reproduktivnih let postopek popravila seveda upada.
Drugi del DNK, ki je lahko vpleten v staranje, so telomeri. Telomeri so odseki ponavljajočih se zaporedij DNA, ki jih najdemo na koncih vaših kromosomov. Pomagajo zaščititi DNA pred poškodbami, vendar se tudi skrajšajo z vsakim krogom replikacije DNA.
Skrajšanje telomerov je povezano s procesom staranja. Ugotovljeno je bilo tudi, da lahko nekateri dejavniki življenjskega sloga, kot so debelost, izpostavljenost cigaretnemu dimu in psihološki stres, prispevajo k krajšanju telomere.
Morda lahko odločitve za zdrav način življenja, kot so vzdrževanje zdrave teže, obvladovanje stresa in nekadenje, upočasnijo skrajšanje telomere? To vprašanje še naprej zelo zanima raziskovalce.
Iz česa je narejena DNK?
Molekula DNA je sestavljena iz nukleotidov. Vsak nukleotid vsebuje tri različne sestavine - 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 DNA.
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 je videti DNK?
Dve verigi DNA tvorita tridimenzionalno strukturo, imenovano dvojna vijačnica. Ko je ilustriran, je videti nekoliko kot lestev, ki je bila zvita v spiralo, v kateri so osnovni pari prečke, hrbtenice sladkornega fosfata pa noge.
Poleg tega je treba omeniti, da je DNA v jedru evkariontskih celic linearna, kar pomeni, da so konci vsake verige prosti. V prokariontski celici DNA tvori krožno strukturo.
Kaj naredi DNK?
DNK pomaga telesu, da raste
DNA vsebuje navodila, ki so potrebna organizmu - na primer vi, ptica ali rastlina - za rast, razvoj in razmnoževanje. Ta navodila so shranjena v zaporedju nukleotidnih baznih parov.
Vaše celice preberejo to kodo tri baze hkrati, da ustvarijo beljakovine, ki so bistvene za rast in preživetje. Zaporedje DNK, v katerem so informacije, da nastane beljakovina, se imenuje gen.
Vsaka skupina treh baz ustreza določenim aminokislinam, ki so gradniki beljakovin. Na primer, osnovni pari T-G-G določajo aminokislinski triptofan, medtem ko osnovni pari G-G-C določajo aminokislinski glicin.
Nekatere kombinacije, kot so T-A-A, T-A-G in T-G-A, pomenijo tudi konec beljakovinskega zaporedja. To celici sporoča, naj beljakovinam ne dodaja več aminokislin.
Beljakovine so sestavljene iz različnih kombinacij aminokislin. Če so vsi proteini postavljeni skupaj v pravilnem vrstnem redu, imajo v telesu edinstveno strukturo in delovanje.
Kako pridete od kode DNA do beljakovine?
Do zdaj smo izvedeli, da DNA vsebuje kodo, ki daje celici informacije o tem, kako ustvariti beljakovine. Kaj pa se zgodi vmes? Preprosto povedano, to se zgodi v dvostopenjskem postopku:
Najprej sta se verigi DNA razdelili. Nato posebni proteini v jedru preberejo bazne pare na verigi DNA, da ustvarijo vmesno molekulo.
Ta postopek se imenuje transkripcija, ustvarjena molekula pa messenger RNA (mRNA). mRNA je druga vrsta nukleinske kisline in deluje natanko tako, kot pove njeno ime. Potuje zunaj jedra in služi kot sporočilo celičnim strojem, ki gradijo beljakovine.
V drugem koraku specializirane komponente celice preberejo sporočilo mRNA tri bazne pare hkrati in si prizadevajo za sestavljanje beljakovin, aminokislin z aminokislinami. Ta postopek se imenuje prevajanje.
Kje je DNK?
Odgovor na to vprašanje je lahko odvisen od vrste organizma, o katerem govorite. Obstajata dve vrsti celic - evkariontska in prokariontska.
Za ljudi je v vsaki od naših celic DNK.
Eukariontske 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 DNA znotraj jedra. Majhno količino DNA najdemo tudi v organelah, imenovanih mitohondriji, ki so moči celice.
Ker je v jedru omejena količina prostora, mora biti DNK tesno zapakirana. Obstaja več različnih stopenj pakiranja, vendar so končni izdelki strukture, ki jih imenujemo kromosomi.
Prokariontske celice
Organizmi, kot so bakterije, so prokariontske celice. Te celice nimajo jedra ali organelov. V prokariontskih celicah najdemo DNA, ki je v sredini celice tesno navita.
Kaj se zgodi, ko se celice delijo?
Celice vašega telesa se delijo kot običajen del rasti in razvoja. Ko se to zgodi, mora imeti vsaka nova celica popolno kopijo DNA.
Da bi to dosegli, mora vaša DNK opraviti postopek, imenovan replikacija. Ko se to zgodi, se verigi DNA razdelita. Nato specializirani celični proteini vsako verigo uporabljajo kot predlogo za izdelavo nove verige DNA.
Ko je replikacija končana, obstajata dve dvoverižni molekuli DNA. En komplet bo šel v vsako novo celico, ko bo delitev končana.
Odvoz
DNA je ključnega pomena za našo rast, razmnoževanje in zdravje. Vsebuje navodila, ki jih celice potrebujejo za proizvodnjo beljakovin, ki vplivajo na številne različne procese in funkcije v telesu.
Ker je DNK tako pomembna, 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.
