Содержание
Поскольку Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик раскрыли структуру ДНК, она была принята как молекула наследственности. До их открытия научное сообщество сохраняло некоторый скептицизм в отношении того, что ДНК справляется с работой, потому что роль ДНК состоит из четырех частей, и она казалась слишком простой молекулой для выполнения этих четырех необходимых функций: репликации, кодирования, управления клетками и способности мутировать ,
Уникальная структура ДНК позволяет ей выполнять все эти функции.
Строительные блоки ДНК
ДНК не хватает дезоксирибонуклеиновой кислоты. Он состоит из четырех азотистых оснований, сокращенно обозначенных как A, C, G и T. Эти основания образуют две нити и связываются вместе в виде двойной спирали.
A всегда связывается с T в одной цепочке, а C всегда связывается с G в другой, что называется правилом комплементарного основания.
копирование
Одной из целей ДНК является копирование. Это означает, что нить ДНК делает копию себя. Это происходит во время клеточного деления, и именно так ДНК передается по наследственным признакам следующему набору клеток.
Во время репликации ДНК двойная спираль раскручивается, образуя две отдельные нити. Когда две нити ДНК разделены и новая нить успешно построена, она будет использовать шаблон существующей нити для создания точной копии.
Иногда по разным причинам репликация не дает точной копии. Это называется мутацией ДНК. Мутации имеют решающее значение для эволюции, поскольку они позволяют организмам развивать адаптацию, которая может помочь им выжить в изменяющейся среде.
Однако мутации ДНК у людей могут также привести к тому, что родители неосознанно передают определенные генетические условия своим детям, включая муковисцидоз, болезнь Тея-Сакса и серповидно-клеточную анемию.
кодирование
Кодирование - это еще одна функция ДНК. Работа каждой клетки выполняется белками, поэтому одна из ролей ДНК заключается в создании правильных белков для каждой клетки. ДНК выполняет эту роль, содержая трехосновные участки - так называемые кодоны - которые направляют образование белков.
В длинном отрезке ДНК каждый кодон содержит информацию, которая направляет сборку одной аминокислоты на белок. Различные кодоны соответствуют сборке другой аминокислоты на белке, поэтому целый участок ДНК с заданной последовательностью оснований будет создавать специфический белок.
Сотовое управление
У многоклеточных организмов одна оплодотворенная клетка, зигота, многократно делится и дублируется, образуя целое живое существо. Каждая клетка имеет один и тот же генетический материал, но разные клетки развиваются по-разному.
То есть в процессе, называемом дифференцировкой клеток, некоторые клетки строят нужные белки, чтобы стать клетками печени, а другие - клетками кожи, другие - клетками желудка. Кроме того, ячейки должны изменить способ их работы при изменении условий. Например, клетки желудка должны вырабатывать больше пищеварительных гормонов и ферментов в присутствии пищи.
ДНК делает это с помощью сигналов, которые включают и выключают продукцию белков, участвующих в пищеварении. То же самое происходит, когда клетки дифференцируются: сигналы запускают правильные уровни производства белка для формирования соответствующей клетки.
Способность мутировать
Эволюция - это изменение характеристик по мере образования поколений организма. Эволюция происходит в организме в небольших масштабах, таких как изменения цвета кожи или волос у людей, а также в больших масштабах, таких как создание огромного диапазона жизни на Земле из раннего одноклеточного организма.
Это может произойти, только если генетическая молекула может измениться, может мутировать. Поскольку ДНК размножается с образованием яйцеклеток и сперматозоидов, изменения могут закрадываться на нескольких уровнях.
Один из них - это одноточечные изменения, которые добавляют, вычитают или изменяют существующую последовательность. Другие изменения происходят, когда молекулы ДНК пересекают друг друга, переключая расположение генов на каждой из двух скрещенных цепей ДНК.