Proč je DNA tak důležitá? Jednoduše řečeno, DNA obsahuje pokyny nezbytné pro život.
Kód v naší DNA poskytuje pokyny, jak vyrobit bílkoviny, které jsou životně důležité pro náš růst, vývoj a celkové zdraví.
O DNA
DNA znamená deoxyribonukleovou kyselinu. Skládá se z jednotek biologických stavebních bloků nazývaných nukleotidy.
DNA je životně důležitá molekula nejen pro člověka, ale i pro většinu ostatních organismů. DNA obsahuje náš dědičný materiál a naše geny - to je to, co nás dělá jedinečnými.
Ale co vlastně dělá DNA dělat? Pokračujte v čtení a dozvíte se více o struktuře DNA, o tom, co dělá, a proč je tak důležitá.
DNA ve zdraví, nemocech a stárnutí
Váš expanzivní genom
Úplná sada vaší DNA se nazývá váš genom. Obsahuje 3 miliardy bází, 20 000 genů a 23 párů chromozomů!
Zdědíte polovinu své DNA po otci a polovinu po matce. Tato DNA pochází ze spermií a vajec.
Geny ve skutečnosti tvoří jen velmi málo z vašeho genomu - pouze 1 procento. Dalších 99 procent pomáhá regulovat věci jako kdy, jak a v jakém množství se bílkoviny produkují.
Vědci se stále více a více o této „nekódující“ DNA učí.
Poškození DNA a mutace
Kód DNA je náchylný k poškození. Ve skutečnosti se odhaduje, že v každé z našich buněk dochází každý den k desítkám tisíc poškození DNA. Může dojít k poškození v důsledku věcí, jako jsou chyby v replikaci DNA, volné radikály a vystavení UV záření.
Ale nikdy se nebojte! Vaše buňky mají speciální proteiny, které jsou schopné detekovat a opravit mnoho případů poškození DNA. Ve skutečnosti existuje alespoň pět hlavních opravných drah DNA.
Mutace jsou změny v sekvenci DNA. Někdy mohou být špatní. Je to proto, že změna kódu DNA může mít následný dopad na způsob výroby proteinu.
Pokud protein nefunguje správně, může dojít k nemoci. Některé příklady onemocnění, které se vyskytují v důsledku mutací v jediném genu, zahrnují cystickou fibrózu a srpkovitou anémii.
Mutace mohou také vést k rozvoji rakoviny. Například pokud jsou mutovány geny kódující proteiny podílející se na buněčném růstu, buňky mohou růst a vymykat se kontrole. Některé mutace způsobující rakovinu lze zdědit, zatímco jiné lze získat expozicí karcinogenům, jako je UV záření, chemikálie nebo cigaretový kouř.
Ale ne všechny mutace jsou špatné. Získáváme je pořád. Některé jsou neškodné, zatímco jiné přispívají k naší rozmanitosti druhů.
Změny, ke kterým dochází u více než 1 procenta populace, se nazývají polymorfismy. Příklady některých polymorfismů jsou barva vlasů a očí.
DNA a stárnutí
Předpokládá se, že neopravené poškození DNA se může hromadit, jak stárneme, což pomáhá řídit proces stárnutí. Jaké faktory to mohou ovlivnit?
Něco, co může hrát velkou roli při poškození DNA spojeném se stárnutím, je poškození způsobené volnými radikály. Tento jeden mechanismus poškození však nemusí stačit k vysvětlení procesu stárnutí. Může se také jednat o několik faktorů.
Jedna teorie, proč se poškození DNA hromadí, jak stárneme, je založena na evoluci. Předpokládá se, že poškození DNA je opraveno věrněji, když jsme v reprodukčním věku a máme děti. Poté, co jsme prošli našimi špičkovými reprodukčními roky, proces opravy přirozeně klesá.
Další částí DNA, která se může podílet na stárnutí, jsou telomery. Telomery jsou úseky opakujících se sekvencí DNA, které se nacházejí na koncích vašich chromozomů. Pomáhají chránit DNA před poškozením, ale také se zkracují s každým opakováním replikace DNA.
Zkrácení telomer bylo spojeno s procesem stárnutí. Bylo také zjištěno, že některé faktory životního stylu, jako je obezita, expozice cigaretovému kouři a psychický stres, mohou přispět ke zkrácení telomer.
Možná, že výběr zdravého životního stylu, jako je udržení zdravé hmotnosti, zvládání stresu a nekouření, může zpomalit zkracování telomer? Tato otázka je pro vědce nadále velmi zajímavá.
Z čeho je DNA vyrobena?
Molekula DNA je tvořena nukleotidy. Každý nukleotid obsahuje tři různé složky - cukr, fosfátovou skupinu a dusíkatou bázi.
Cukr v DNA se nazývá 2’-deoxyribóza. Tyto molekuly cukru se střídají s fosfátovými skupinami a tvoří „páteř“ řetězce DNA.
Každý cukr v nukleotidu má k sobě připojenou dusíkovou bázi. V DNA se nacházejí čtyři různé typy dusíkatých bází. Obsahují:
- adenin (A)
- cytosin (C)
- guanin (G)
- tymin (T)
Jak vypadá DNA?
Dva řetězce DNA tvoří 3-D strukturu zvanou dvojitá šroubovice. Když je to znázorněno, vypadá to trochu jako žebřík, který byl zkroucen do spirály, ve které jsou dvojice základen příčky a páteře fosfátového cukru nohy.
Dále stojí za zmínku, že DNA v jádru eukaryotických buněk je lineární, což znamená, že konce každého řetězce jsou volné. V prokaryotické buňce tvoří DNA kruhovou strukturu.
Co dělá DNA?
DNA pomáhá tělu růst
DNA obsahuje pokyny, které jsou nezbytné pro to, aby organismus - například vy, pták nebo rostlina - mohl růst, vyvíjet se a množit se. Tyto pokyny jsou uloženy v sekvenci párů nukleotidových bází.
Vaše buňky čtou tento kód tři báze najednou, aby generovaly bílkoviny, které jsou nezbytné pro růst a přežití. Sekvence DNA, která obsahuje informace pro vytvoření proteinu, se nazývá gen.
Každá skupina tří bází odpovídá specifickým aminokyselinám, které jsou stavebními kameny bílkovin. Například páry bází T-G-G specifikují aminokyselinu tryptofan, zatímco páry bází G-G-C specifikují aminokyselinu glycin.
Některé kombinace, jako T-A-A, T-A-G a T-G-A, také označují konec proteinové sekvence. To řekne buňce, aby do proteinu nepřidávala žádné další aminokyseliny.
Proteiny jsou tvořeny různými kombinacemi aminokyselin. Když jsou umístěny společně ve správném pořadí, má každý protein ve vašem těle jedinečnou strukturu a funkci.
Jak se dostanete z kódu DNA k proteinu?
Zatím jsme se dozvěděli, že DNA obsahuje kód, který dává buňce informace o tom, jak vytvářet bílkoviny. Ale co se děje mezi tím? Jednoduše řečeno, k tomu dochází prostřednictvím dvoustupňového procesu:
Nejprve se dva řetězce DNA rozpadly. Poté speciální proteiny v jádře přečetly páry bází na řetězci DNA a vytvořily mezilehlou poselskou molekulu.
Tento proces se nazývá transkripce a vytvořená molekula se nazývá messenger RNA (mRNA). mRNA je další typ nukleové kyseliny a dělá přesně to, co naznačuje její název. Cestuje mimo jádro a slouží jako zpráva buněčnému aparátu, který vytváří bílkoviny.
Ve druhém kroku přečetly specializované složky buňky zprávu mRNA tři páry bází najednou a pracovaly na sestavení proteinu, aminokyseliny po aminokyselině. Tento proces se nazývá překlad.
Kde se nachází DNA?
Odpověď na tuto otázku může záviset na typu organismu, o kterém mluvíte. Existují dva typy buněk - eukaryotické a prokaryotické.
Pro lidi je v každé naší buňce DNA.
Eukaryotické buňky
Lidé a mnoho dalších organismů mají eukaryotické buňky. To znamená, že jejich buňky mají jádro vázané na membránu a několik dalších struktur vázaných na membránu nazývaných organely.
V eukaryotické buňce je DNA v jádru. Malé množství DNA se také nachází v organelách zvaných mitochondrie, které jsou energetickými buňkami buňky.
Protože v jádru je omezené množství prostoru, musí být DNA pevně zabalena. Existuje několik různých fází balení, avšak konečnými produkty jsou struktury, které nazýváme chromozomy.
Prokaryotické buňky
Organismy jako bakterie jsou prokaryotické buňky. Tyto buňky nemají jádro ani organely. V prokaryotických buňkách se DNA nachází těsně svinutá uprostřed buňky.
Co se stane, když se vaše buňky rozdělí?
Buňky vašeho těla se dělí jako normální součást růstu a vývoje. Když k tomu dojde, musí každá nová buňka mít úplnou kopii DNA.
K dosažení tohoto cíle musí vaše DNA podstoupit proces zvaný replikace. Když k tomu dojde, dva řetězce DNA se rozdělí. Poté specializované buněčné proteiny používají každé vlákno jako šablonu pro vytvoření nového řetězce DNA.
Po dokončení replikace existují dvě dvouvláknové molekuly DNA. Po dokončení dělení půjde do každé nové buňky jedna sada.
Odnést
DNA je klíčová pro náš růst, reprodukci a zdraví. Obsahuje pokyny nezbytné pro to, aby vaše buňky produkovaly bílkoviny, které ovlivňují mnoho různých procesů a funkcí ve vašem těle.
Protože DNA je tak důležitá, poškození nebo mutace mohou někdy přispět k rozvoji nemoci. Je však také důležité si uvědomit, že mutace mohou být prospěšné a přispět také k naší rozmanitosti.
