Что такое ДНК и как она работает?

Дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, - это молекула, содержащая инструкции по созданию живого организма. Ее структура и последовательность инструктирует клетку о том, как делать белки, которые идут дальше для выполнения важных функций клетки. Многие клетки образуют ткани, многие ткани образуют органы, а все органы вместе образуют живой организм!

Если и есть что-то, что объединяет и разделяет все живые организмы в мире, то это ДНК.

Растения, животные и бактерии содержат важную биологическую молекулу, известную как ДНК или дезоксирибонуклеиновая кислота. ДНК содержит всю информацию, необходимую для создания и поддержания живых организмов. Вы можете думать об этом как о совершенно секретном руководстве самой природы!

Какова структура ДНК?

Это руководство написано в нескольких комбинациях, но ограничено всего 4 буквами: A, T, G и C. Каждая буква обозначает азотную основу: А - аденин, Т - тимин, Г - гуанин и С - цитозин. Каждое живое существо имеет огромный запас этих 4 основ, каждое из которых связано с пентозным сахаром и молекулой фосфата. Вместе они известны как нуклеотиды. Эти нуклеотиды собраны в две длинные спиральные пряди, похожие на косу из волос. Основания на двух нитях соединяются друг с другом; А с Т и Г с С, образуя пары оснований.

Таким образом, молекула ДНК подобна лестнице, которая крутится, как штопор, при этом сахар и фосфат действуют как боковые направляющие, а пары оснований действуют как ступеньки.

Где в теле мы находим ДНК?

ДНК - это чрезвычайно длинная молекула, настолько длинная, что если бы всю ДНК в человеке развернуть и поместить встык, она бы растянулась на 10 миллиардов километров. Это было бы то же самое, что полет на Плутон туда и обратно! Однако, она в тысячи раз тоньше пряди волос. С точки зрения локализации, ДНК находится внутри ядра каждой из клеток организма, плотно упакованных в пакеты, известные как хромосомы.

Но что делает ДНК?

ДНК - это как набор инструкций, которые регулируют расположение аминокислот. Она состоит из различных 3-х буквенных кодов, называемых кодонами. Эти кодоны должны быть интерпретированы для достижения правильной аминокислоты. Думайте об этом как о пароле, который, если ввести его правильно, даст вам аминокислоту — как крошечный блок Лего! В совокупности все эти блоки дают начало белку. Вот почему аминокислоты также известны как "строительные блоки жизни".

Однако, чтобы понять, как именно декодируются кодоны, нам нужно отправиться в штаб-квартиру.

ДНК хранится в "штаб-квартире" клетки, ядре, где различные «секретные агенты», называемые ферментами, получают этот важный документ (ДНК). Им нужна информация, хранящаяся в ДНК, для создания важных машин, известных как белки.

К сожалению, эти агенты сталкиваются с трудным препятствием. Сырье (аминокислоты) и фабрика (рибосома), необходимые для создания машин (белки), находятся вне ядра. Поначалу это не может показаться проблемой, поскольку ДНК может быть просто выведена за пределы ядра, верно? Однако в этом-то и проблема... поскольку ДНК - такой ценный "документ", она не может покинуть штаб-квартиру!

Вместо этого кусочки информации из ДНК копируются в более мелкие одноцепочечные молекулы, известные как информационная рибонуклеиновая кислота (РНК). МРНК выходит из штаб-квартиры и попадает на фабрику белка, которой является рибосома. В рибосоме инструкции по присоединению аминокислот, кодируемые на РНК, интерпретируются как образование белка. Аминокислоты прикрепляются одна за другой, как бусинки в ожерелье, до тех пор, пока процесс не будет завершен, как определено кодами инструкций.

Вновь построенные белки, с небольшими изменениями по пути, образуют клетки, которые, в свою очередь, образуют ткани, которые затем образуют органы. В совокупности все эти органы образуют живое существо.

Теперь тип живого существа полностью зависит от последовательности и количества вышеупомянутых оснований ДНК. Например, полное руководство для людей состоит из 3 миллиардов букв или оснований. Около 99% этих баз одинаковы у всех людей. Только оставшийся 1% делает каждого из нас уникальным.

Но где мы берем нашу ДНК?

Мы наследуем нашу ДНК от наших родителей, которые получили свою ДНК от своих родителей, которые получили ее от своих родителей и так далее, еще несколько миллиардов лет назад, когда появилась самая первая форма жизни. Вот почему у вас могут быть голубые глаза, как у отца, или кудрявые каштановые локоны, как у матери. Некоторые заболевания, такие как серповидно-клеточная анемия, муковисцидоз, гемофилия и другие, также могут передаваться потомству через ДНК.

Какой бы универсальной ни была эта единственная молекула, она все равно очень хрупкая! Период полураспада ДНК составляет 521 год, а это означает, что возраст самого старого организма, который мы можем клонировать, не может быть более 2 миллионов лет! Хотя это может разочаровать некоторых поклонников кино, это означает, что Парк Юрского периода, скорее всего, останется произведением фантастики навсегда!