A DNS magyarázata és feltárása

Mi az a DNS?

A DNS azt jelenti dezoxiribonukleinsav. Biológiai építőelemek egységeit, úgynevezett nukleotidokat tartalmazza.

A DNS létfontosságú molekula nemcsak az emberek, hanem a legtöbb más szervezet számára is. A DNS tartalmazza az örökítőanyagunkat és a génjeinket, azokat a dolgokat, amelyek egyedivé tesznek bennünket.

Mi a DNS szerkezete?

A nukleotidok gyűjteménye DNS-molekulát alkot. Minden nukleotid három összetevőt tartalmaz:

• egy cukrot
• egy foszfátcsoport
• nitrogén bázis

A DNS-ben lévő cukrot 2-dezoxiribóznak nevezik. Ezek a cukormolekulák váltakoznak a foszfátcsoportokkal, és a DNS-szál „gerincét” alkotják.

Egy nukleotidban minden cukorhoz nitrogénbázis kapcsolódik. A DNS-ben négy különböző típusú nitrogénbázis található. Tartalmazzák:

• adenin (A)
• citozin (C)
• guanin (G)
• timin (T)

A DNS két szála egy háromdimenziós szerkezetet alkot, amelyet kettős hélixnek neveznek. Illusztrálva a DNS úgy néz ki, mint egy spirállétra, amelyben az alappárok a lépcsőfokok, a cukor-foszfát gerincek pedig a lábak.

Ezenkívül érdemes megjegyezni, hogy az eukarióta sejtek magjában lévő DNS lineáris, ami azt jelenti, hogy az egyes szálak végei szabadok. Egy prokarióta sejtben a DNS körkörös szerkezetet alkot.

Mit csinál a DNS?

A DNS tartalmazza azokat az utasításokat, amelyek a szervezet növekedéséhez, fejlődéséhez és szaporodásához szükségesek. Ezek az utasítások a nukleotid bázispárok szekvenciájában találhatók.

A DNS segít a test növekedésében

A sejtjei egyszerre három bázissal olvassák ezt a kódot, hogy olyan fehérjéket állítsanak elő, amelyek nélkülözhetetlenek a növekedéshez és a túléléshez. A fehérje előállításához szükséges információkat tartalmazó DNS-szekvenciát génnek nevezzük.

Minden három bázisból álló csoport specifikus aminosavaknak felel meg, amelyek a fehérjék építőkövei. Például a TGG bázispárok a triptofán aminosavat, míg a GGC bázispárok a glicin aminosavat.

Egyes kombinációk, mint például a TAA, TAG és TGA, szintén jelzik a fehérjeszekvencia végét. Ez azt mondja a sejtnek, hogy ne adjon több aminosavat a fehérjéhez.

A fehérjék különböző aminosav-kombinációkat tartalmaznak. A megfelelő sorrendben összerakva minden fehérje egyedi szerkezettel és funkcióval rendelkezik a szervezetben.

Hogyan juthatunk el a DNS-kódtól a fehérjéig?

Először a két DNS-szál szétválik. Ezután a sejtmagban található speciális fehérjék leolvassák a bázispárokat egy DNS-szálon, hogy létrehozzanak egy köztes hírvivő molekulát.

Ez a folyamat létrehozza a hírvivő molekula RNS-t (mRNS). Az mRNS egy másik típusú nukleinsav. A sejtmagon kívülre utazik, üzenetként szolgálva a fehérjéket építő sejtrendszer felé.

A második lépésben a sejt speciális komponensei egyszerre három bázispárral olvassák be az mRNS üzenetét, és aminosavról aminosavra fehérjéket állítanak össze. Ezt a folyamatot fordításnak nevezik.

DNS az egészségben, a betegségekben és az öregedésben

A DNS teljes készletét genomnak nevezzük. Nagyjából tartalmaz 3 milliárd bázis20 000 gén és 23 pár kromoszóma.

A DNS-ed egyik felét apádtól, felét pedig anyádtól örökölöd. Ez a DNS a spermából és a tojásból származik.

A gének nagyon keveset alkotnak a genomból – mindössze 1 százalékát. A másik 99 százalék segít szabályozni olyan dolgokat, mint például, hogy mikor, hogyan és milyen mennyiségben termel a szervezet fehérjéket.

A tudósok még mindig egyre többet tanulnak erről a „nem kódoló” DNS-ről.

DNS-károsodás és mutációk

A DNS-kód hajlamos a károsodásra. Becslések szerint minden sejtünkben naponta több tízezer DNS-károsodás történik. A DNS-replikáció hibái, a szabad gyökök és az UV-sugárzásnak való kitettség károsodást okozhat.

Sejtjei speciális fehérjékkel rendelkeznek, amelyek számos DNS-károsodás észlelésére és helyreállítására képesek. Vannak legalább öt fő DNS-javító útvonalak.

A mutációk a DNS-szekvencia állandó változásai. A DNS-kód változásai negatívan befolyásolhatják a szervezet fehérjetermelését.

Ha a fehérje nem működik megfelelően, betegségek alakulhatnak ki. Egyes betegségek, amelyek egyetlen gén mutációi miatt fordulnak elő, közé tartozik a cisztás fibrózis és a sarlósejtes vérszegénység.

A mutációk is lehetnek vezet a rák kialakulása. Például, ha a sejtnövekedésben részt vevő fehérjéket kódoló gének mutálnak, a sejtek kontroll nélkül növekedhetnek és osztódhatnak. Egyes rákot okozó mutációk örökletesek, míg mások rákkeltő anyagok, például UV-sugárzás, vegyszerek vagy cigarettafüst hatására alakulnak ki.

De nem minden mutáció rossz. Egyesek ártalmatlanok, míg mások hozzájárulnak fajunk sokszínűségéhez.

Azok a változások, amelyek legalább vagy több mint 1 százalék polimorfizmusoknak nevezzük. Néhány polimorfizmusra példa a haj és a szem színe.

DNS és öregedés

A javíthatatlan DNS-károsodás felhalmozódhat az életkor előrehaladtával, elősegítve az öregedési folyamatot.

Valami, ami nagy szerepet játszhat az öregedéssel kapcsolatos DNS-károsodásban, az a szabad gyökök okozta károsodás. Ez az egyetlen károsodási mechanizmus azonban nem biztos, hogy elegendő az öregedési folyamat magyarázatára. Több tényező is szerepet játszhat.

Egy elmélet Az, hogy a DNS-károsodás miért halmozódik fel az életkor előrehaladtával, az evolúcióra vonatkozik. Úgy gondolják, hogy a DNS-károsodás hűbben helyreáll, ha reproduktív korban vagyunk és gyermekeink születnek. Miután túljutottunk a reproduktív csúcséveinken, a helyreállítási folyamat természetesen lelassul.

A DNS egy másik része, amely szerepet játszhat az öregedésben, a telomerek. A telomerek ismétlődő DNS-szekvenciák szakaszai a kromoszómáid végén. Segítenek megvédeni a DNS-t a károsodástól, de a DNS-replikáció minden egyes fordulójával lerövidülnek.

A tanulmányok a telomerek rövidülését az öregedési folyamattal társítják. Néhány életmódbeli tényező, például az elhízás, a cigarettafüstnek való kitettség és a pszichológiai stressz is hozzájárulhat a telomer rövidüléshez.

Hol található a DNS?

A DNS jelen van sejtjeinkben. A pontos helye a sejt típusától függ.

Eukarióta sejtek

Az embernek és sok más szervezetnek eukarióta sejtjei vannak. Ez azt jelenti, hogy sejtjeikben van egy membránhoz kötött mag és számos más, membránhoz kötött struktúra, úgynevezett organellum.

Az eukarióta sejtben a DNS a sejtmagban található. Kis mennyiségű DNS található a mitokondriumoknak nevezett organellumokban is, amelyek a sejt erőművei.

Mivel a sejtmagban korlátozott mennyiségű hely van, a test a DNS-t csomagokba tömöríti. A csomagolásnak több különböző szakasza van. A végtermékek azok a struktúrák, amelyeket kromoszómáknak nevezünk.

Prokarióta sejtek

Az olyan szervezetek, mint a baktériumok, prokarióta sejtek. Ezeknek a sejteknek nincs sejtmagjuk vagy organellumuk. A prokarióta sejtekben a DNS a sejt közepén található, amelyet nukleoidnak neveznek, szorosan feltekeredve.

Mi történik, amikor a sejtjei osztódnak?

A test sejtjei a növekedés és fejlődés normális részeként osztódnak. Minden új sejtnek rendelkeznie kell egy teljes DNS-másolattal, amikor ez megtörténik.

Ennek eléréséhez a DNS-nek át kell mennie egy replikációnak nevezett folyamaton. Amikor ez megtörténik, a két DNS-szál szétválik. Ezután a speciális sejtfehérjék minden egyes szálat templátként használnak egy új DNS-szál létrehozásához.

A replikációt követően két kétszálú DNS-molekula keletkezik. Az osztódás befejeztével minden új cellába egy halmaz kerül.

A DNS kulcsfontosságú növekedésünk, szaporodásunk és egészségünk szempontjából. Tartalmazza azokat az utasításokat, amelyek szükségesek ahhoz, hogy sejtjei olyan fehérjéket állítsanak elő, amelyek számos különböző folyamatot és funkciót befolyásolnak a szervezetben.

Mivel a DNS nagyon fontos, a károsodások vagy mutációk néha hozzájárulhatnak a betegség kialakulásához. Fontos azonban emlékezni arra is, hogy a mutációk előnyösek lehetnek, és hozzájárulhatnak sokszínűségünkhöz.