DNA Επεξήγηση και Εξερεύνηση

Σχετικά με το DNA

Το DNA σημαίνει δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ. Αποτελείται από μονάδες βιολογικών δομικών στοιχείων που ονομάζονται νουκλεοτίδια.

Το DNA είναι ένα ζωτικής σημασίας μόριο όχι μόνο για τον άνθρωπο, αλλά και για τους περισσότερους άλλους οργανισμούς. Το DNA περιέχει το κληρονομικό μας υλικό και τα γονίδιά μας — είναι αυτό που μας κάνει μοναδικούς.

Αλλά τι κάνει στην πραγματικότητα το DNA κάνω? Συνεχίστε να διαβάζετε για να ανακαλύψετε περισσότερα για τη δομή του DNA, τι κάνει και γιατί είναι τόσο σημαντικό.

DNA στην υγεία, τις ασθένειες και τη γήρανση

Το εκτεταμένο γονιδίωμά σας

Το πλήρες σύνολο του DNA σας ονομάζεται γονιδίωμά σας. Το περιέχει 3 δισεκατομμύρια βάσεις, 20.000 γονίδια και 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων!

Κληρονομείς το μισό DNA σου από τον πατέρα σου και το μισό από τη μητέρα σου. Αυτό το DNA προέρχεται από το σπέρμα και το ωάριο, αντίστοιχα.

Τα γονίδια στην πραγματικότητα αποτελούν πολύ λίγο από το γονιδίωμά σας — μόνο 1 τοις εκατό. Το άλλο 99 τοις εκατό βοηθά στη ρύθμιση πραγμάτων όπως πότε, πώς και σε ποια ποσότητα παράγονται οι πρωτεΐνες.

Οι επιστήμονες εξακολουθούν να μαθαίνουν όλο και περισσότερα για αυτό το «μη κωδικοποιητικό» DNA.

Βλάβες και μεταλλάξεις του DNA

Ο κώδικας του DNA είναι επιρρεπής σε βλάβη. Στην πραγματικότητα, υπολογίζεται ότι δεκάδες χιλιάδες συμβάντα βλάβης του DNA συμβαίνουν καθημερινά σε κάθε κύτταρο μας. Μπορεί να προκληθεί ζημιά λόγω σφαλμάτων στην αντιγραφή του DNA, ελεύθερων ριζών και έκθεσης στην υπεριώδη ακτινοβολία.

Αλλά ποτέ μην φοβάστε! Τα κύτταρά σας έχουν εξειδικευμένες πρωτεΐνες που είναι σε θέση να ανιχνεύσουν και να επιδιορθώσουν πολλές περιπτώσεις βλάβης του DNA. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν τουλάχιστον πέντε κύρια μονοπάτια επιδιόρθωσης του DNA.

Οι μεταλλάξεις είναι αλλαγές στην αλληλουχία του DNA. Μερικές φορές μπορεί να είναι κακές. Αυτό συμβαίνει επειδή μια αλλαγή στον κώδικα του DNA μπορεί να έχει αντίκτυπο κατάντη στον τρόπο κατασκευής μιας πρωτεΐνης.

Εάν η πρωτεΐνη δεν λειτουργεί σωστά, μπορεί να προκληθεί ασθένεια. Μερικά παραδείγματα ασθενειών που εμφανίζονται λόγω μεταλλάξεων σε ένα μόνο γονίδιο περιλαμβάνουν την κυστική ίνωση και τη δρεπανοκυτταρική αναιμία.

Οι μεταλλάξεις μπορούν επίσης να οδηγήσουν στην ανάπτυξη καρκίνου. Για παράδειγμα, εάν τα γονίδια που κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες που εμπλέκονται στην κυτταρική ανάπτυξη μεταλλαχθούν, τα κύτταρα μπορεί να αναπτυχθούν και να διαιρεθούν ανεξέλεγκτα. Ορισμένες μεταλλάξεις που προκαλούν καρκίνο μπορούν να κληρονομηθούν ενώ άλλες μπορούν να αποκτηθούν μέσω της έκθεσης σε καρκινογόνες ουσίες όπως η υπεριώδης ακτινοβολία, οι χημικές ουσίες ή ο καπνός του τσιγάρου.

Αλλά δεν είναι όλες οι μεταλλάξεις κακές. Τους αποκτάμε συνέχεια. Μερικά είναι ακίνδυνα ενώ άλλα συμβάλλουν στην ποικιλομορφία μας ως είδος.

Οι αλλαγές που συμβαίνουν σε περισσότερο από το 1 τοις εκατό του πληθυσμού ονομάζονται πολυμορφισμοί. Παραδείγματα μερικών πολυμορφισμών είναι το χρώμα των μαλλιών και των ματιών.

DNA και γήρανση

Πιστεύεται ότι η μη επισκευασμένη βλάβη του DNA μπορεί να συσσωρευτεί καθώς γερνάμε, συμβάλλοντας στην προώθηση της διαδικασίας γήρανσης. Ποιοι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν αυτό;

Κάτι που μπορεί να παίξει μεγάλο ρόλο στη βλάβη του DNA που σχετίζεται με τη γήρανση είναι η βλάβη που οφείλεται στις ελεύθερες ρίζες. Ωστόσο, αυτός ο μηχανισμός βλάβης μπορεί να μην είναι επαρκής για να εξηγήσει τη διαδικασία γήρανσης. Μπορεί επίσης να εμπλέκονται διάφοροι παράγοντες.

Ενας θεωρία Το γιατί η βλάβη στο DNA συσσωρεύεται καθώς γερνάμε βασίζεται στην εξέλιξη. Θεωρείται ότι η βλάβη στο DNA επιδιορθώνεται πιο πιστά όταν είμαστε σε αναπαραγωγική ηλικία και έχουμε παιδιά. Αφού περάσουμε τα χρόνια αιχμής της αναπαραγωγής, η διαδικασία επισκευής μειώνεται φυσικά.

Ένα άλλο μέρος του DNA που μπορεί να εμπλέκεται στη γήρανση είναι τα τελομερή. Τα τελομερή είναι τμήματα επαναλαμβανόμενων αλληλουχιών DNA που βρίσκονται στα άκρα των χρωμοσωμάτων σας. Βοηθούν στην προστασία του DNA από βλάβες, αλλά επίσης βραχύνουν με κάθε γύρο αντιγραφής του DNA.

Η βράχυνση των τελομερών έχει συσχετιστεί με τη διαδικασία γήρανσης. Έχει επίσης βρεθεί ότι ορισμένοι παράγοντες του τρόπου ζωής, όπως η παχυσαρκία, η έκθεση στον καπνό του τσιγάρου και το ψυχολογικό στρες μπορεί να συνεισφέρει στη βράχυνση των τελομερών.

Ίσως το να κάνετε επιλογές υγιεινού τρόπου ζωής, όπως η διατήρηση ενός υγιούς βάρους, η διαχείριση του άγχους και το κάπνισμα, μπορεί να επιβραδύνει τη βράχυνση των τελομερών; Αυτή η ερώτηση εξακολουθεί να προκαλεί μεγάλο ενδιαφέρον για τους ερευνητές.

Από τι αποτελείται το DNA;

Το μόριο DNA αποτελείται από νουκλεοτίδια. Κάθε νουκλεοτίδιο περιέχει τρία διαφορετικά συστατικά – ένα σάκχαρο, μια φωσφορική ομάδα και μια βάση αζώτου.

Το σάκχαρο στο DNA ονομάζεται 2′-δεοξυριβόζη. Αυτά τα μόρια σακχάρου εναλλάσσονται με τις φωσφορικές ομάδες, αποτελώντας τη «ραχοκοκαλιά» του κλώνου του DNA.

Κάθε σάκχαρο σε ένα νουκλεοτίδιο έχει μια βάση αζώτου συνδεδεμένη με αυτό. Υπάρχουν τέσσερις διαφορετικοί τύποι βάσεων αζώτου που βρίσκονται στο DNA. Περιλαμβάνουν:

• αδενίνη (Α)
• κυτοσίνη (C)
• γουανίνη (G)
• θυμίνη (Τ)

Πώς μοιάζει το DNA;

Οι δύο κλώνοι του DNA σχηματίζουν μια τρισδιάστατη δομή που ονομάζεται διπλή έλικα. Όταν απεικονίζεται, μοιάζει λίγο με μια σκάλα που έχει συστραφεί σε μια σπείρα στην οποία τα ζεύγη βάσεων είναι τα σκαλοπάτια και οι ραχοκοκαλιές από φωσφορικό σάκχαρο είναι τα πόδια.

Επιπλέον, αξίζει να σημειωθεί ότι το DNA στον πυρήνα των ευκαρυωτικών κυττάρων είναι γραμμικό, που σημαίνει ότι τα άκρα κάθε κλώνου είναι ελεύθερα. Σε ένα προκαρυωτικό κύτταρο, το DNA σχηματίζει μια κυκλική δομή.

Τι κάνει το DNA;

Το DNA βοηθά το σώμα σας να αναπτυχθεί

Το DNA περιέχει τις οδηγίες που είναι απαραίτητες για να αναπτυχθεί, να αναπτυχθεί και να αναπαραχθεί ένας οργανισμός – εσείς, ένα πουλί ή ένα φυτό για παράδειγμα. Αυτές οι οδηγίες αποθηκεύονται στην αλληλουχία των ζευγών βάσεων νουκλεοτιδίων.

Τα κύτταρά σας διαβάζουν αυτόν τον κώδικα τρεις βάσεις κάθε φορά, προκειμένου να δημιουργήσουν πρωτεΐνες που είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη και την επιβίωση. Η αλληλουχία DNA που φιλοξενεί τις πληροφορίες για την παραγωγή μιας πρωτεΐνης ονομάζεται γονίδιο.

Κάθε ομάδα τριών βάσεων αντιστοιχεί σε συγκεκριμένα αμινοξέα, τα οποία είναι τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών. Για παράδειγμα, τα ζεύγη βάσεων TGG προσδιορίζουν το αμινοξύ τρυπτοφάνη ενώ τα ζεύγη βάσεων GGC προσδιορίζουν το αμινοξύ γλυκίνη.

Ορισμένοι συνδυασμοί, όπως τα TAA, TAG και TGA, υποδεικνύουν επίσης το τέλος μιας πρωτεϊνικής αλληλουχίας. Αυτό λέει στο κύτταρο να μην προσθέσει άλλα αμινοξέα στην πρωτεΐνη.

Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από διαφορετικούς συνδυασμούς αμινοξέων. Όταν τοποθετούνται μαζί με τη σωστή σειρά, κάθε πρωτεΐνη έχει μια μοναδική δομή και λειτουργία μέσα στο σώμα σας.

Πώς περνάτε από τον κώδικα του DNA σε μια πρωτεΐνη;

Μέχρι στιγμής, μάθαμε ότι το DNA περιέχει έναν κώδικα που δίνει στο κύτταρο πληροφορίες για το πώς να παράγουν πρωτεΐνες. Τι συμβαίνει όμως στο ενδιάμεσο; Με απλά λόγια, αυτό συμβαίνει μέσω μιας διαδικασίας δύο σταδίων:

Πρώτον, οι δύο κλώνοι DNA χωρίστηκαν. Στη συνέχεια, ειδικές πρωτεΐνες μέσα στον πυρήνα διαβάζουν τα ζεύγη βάσεων σε έναν κλώνο DNA για να δημιουργήσουν ένα ενδιάμεσο μόριο αγγελιοφόρου.

Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μεταγραφή και το μόριο που δημιουργείται ονομάζεται αγγελιοφόρο RNA (mRNA). Το mRNA είναι ένας άλλος τύπος νουκλεϊκού οξέος και κάνει ακριβώς αυτό που υποδηλώνει το όνομά του. Ταξιδεύει έξω από τον πυρήνα, χρησιμεύοντας ως μήνυμα στον κυτταρικό μηχανισμό που δημιουργεί πρωτεΐνες.

Στο δεύτερο βήμα, εξειδικευμένα συστατικά του κυττάρου διαβάζουν το μήνυμα του mRNA τρία ζεύγη βάσεων κάθε φορά και εργάζονται για να συναρμολογήσουν μια πρωτεΐνη, αμινοξύ με αμινοξύ. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μετάφραση.

Πού βρίσκεται το DNA;

Η απάντηση σε αυτήν την ερώτηση μπορεί να εξαρτάται από τον τύπο του οργανισμού για τον οποίο μιλάτε. Υπάρχουν δύο τύποι κυττάρων – ευκαρυωτικά και προκαρυωτικά.

Για τους ανθρώπους, υπάρχει DNA σε κάθε κύτταρο μας.

Ευκαρυωτικά κύτταρα

Οι άνθρωποι και πολλοί άλλοι οργανισμοί έχουν ευκαρυωτικά κύτταρα. Αυτό σημαίνει ότι τα κύτταρά τους έχουν έναν πυρήνα συνδεδεμένο με τη μεμβράνη και αρκετές άλλες δομές που συνδέονται με τη μεμβράνη που ονομάζονται οργανίδια.

Σε ένα ευκαρυωτικό κύτταρο, το DNA βρίσκεται μέσα στον πυρήνα. Μια μικρή ποσότητα DNA βρίσκεται επίσης στα οργανίδια που ονομάζονται μιτοχόνδρια, τα οποία είναι οι εστίες ισχύος του κυττάρου.

Επειδή υπάρχει περιορισμένος χώρος εντός του πυρήνα, το DNA πρέπει να είναι σφιχτά συσκευασμένο. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά στάδια συσκευασίας, ωστόσο τα τελικά προϊόντα είναι οι δομές που ονομάζουμε χρωμοσώματα.

Προκαρυωτικά κύτταρα

Οι οργανισμοί όπως τα βακτήρια είναι προκαρυωτικά κύτταρα. Αυτά τα κύτταρα δεν έχουν πυρήνα ή οργανίδια. Στα προκαρυωτικά κύτταρα, το DNA βρίσκεται σφιχτά τυλιγμένο στη μέση του κυττάρου.

Τι συμβαίνει όταν τα κύτταρα σας διαιρούνται;

Τα κύτταρα του σώματός σας διαιρούνται ως φυσιολογικό μέρος της ανάπτυξης και της ανάπτυξης. Όταν συμβεί αυτό, κάθε νέο κύτταρο πρέπει να έχει ένα πλήρες αντίγραφο DNA.

Για να επιτευχθεί αυτό, το DNA σας πρέπει να υποβληθεί σε μια διαδικασία που ονομάζεται αντιγραφή. Όταν συμβεί αυτό, οι δύο κλώνοι DNA χωρίζονται. Στη συνέχεια, εξειδικευμένες κυτταρικές πρωτεΐνες χρησιμοποιούν κάθε κλώνο ως πρότυπο για να δημιουργήσουν έναν νέο κλώνο DNA.

Όταν ολοκληρωθεί η αντιγραφή, υπάρχουν δύο δίκλωνα μόρια DNA. Ένα σύνολο θα μπει σε κάθε νέο κελί όταν ολοκληρωθεί η διαίρεση.

Το DNA είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη, την αναπαραγωγή και την υγεία μας. Περιέχει τις απαραίτητες οδηγίες ώστε τα κύτταρα σας να παράγουν πρωτεΐνες που επηρεάζουν πολλές διαφορετικές διαδικασίες και λειτουργίες στο σώμα σας.

Επειδή το DNA είναι τόσο σημαντικό, η βλάβη ή οι μεταλλάξεις μπορεί μερικές φορές να συμβάλουν στην ανάπτυξη ασθένειας. Ωστόσο, είναι επίσης σημαντικό να θυμόμαστε ότι οι μεταλλάξεις μπορεί να είναι ευεργετικές και να συμβάλλουν επίσης στην ποικιλομορφία μας.