Τι είναι το DNA και πώς λειτουργεί;
Το Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ, ή DNA, είναι ένα μόριο που περιέχει οδηγίες για το πώς να δημιουργηθεί ένας ζωντανός οργανισμός. Η δομή και η αλληλουχία του καθοδηγούν το κύτταρο για το πώς να παράγει πρωτεΐνες, οι οποίες συνεχίζουν να εκτελούν σημαντικές λειτουργίες ενός κυττάρου. Πολλά κύτταρα σχηματίζουν ιστούς, πολλοί ιστοί σχηματίζουν όργανα και όλα τα όργανα μαζί σχηματίζουν έναν ζωντανό οργανισμό!
Αν υπάρχει ένα πράγμα που ενώνει και χωρίζει όλους τους ζωντανούς οργανισμούς στον κόσμο, αυτό είναι το DNA.
Τα φυτά, τα ζώα και τα βακτήρια περιέχουν όλα το απαραίτητο βιολογικό μόριο γνωστό ως DNA ή δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ. Το DNA περιέχει όλες τις πληροφορίες που απαιτούνται για την κατασκευή και τη διατήρηση ζωντανών οργανισμών. Μπορείτε να το σκεφτείτε ως το πολύ μυστικό εγχειρίδιο οδηγιών της φύσης!
Ποια είναι η δομή του DNA;
Αυτό το εγχειρίδιο είναι γραμμένο σε πολλαπλούς συνδυασμούς, αλλά περιορίζεται σε μόλις 4 γράμματα:A, T, G και C. Κάθε γράμμα υποδηλώνει μια αζωτούχα βάση:A για την αδενίνη, T για τη θυμίνη, G για τη γουανίνη και C για την κυτοσίνη. Κάθε ζωντανό ον έχει ένα τεράστιο απόθεμα από αυτές τις 4 βάσεις, καθεμία από τις οποίες συνδέεται με ένα σάκχαρο πεντόζης και ένα μόριο φωσφορικού άλατος. Μαζί, είναι γνωστά ως νουκλεοτίδια. Αυτά τα νουκλεοτίδια είναι διατεταγμένα σε δύο μακριές κουλουριασμένες κλωστές σαν μια πλεξούδα μαλλιών. Οι βάσεις στα δύο σκέλη ζευγαρώνουν μεταξύ τους. A με T και G με C, σχηματίζοντας ζεύγη βάσεων.
Δομή του DNA (Φωτογραφία :Zvitaliy/Shutterstock)
Έτσι, ένα μόριο DNA είναι σαν μια σκάλα που στρίβει σαν τιρμπουσόν, με τη ζάχαρη και το φωσφορικό άλας να λειτουργούν ως πλευρικές ράγες και τα ζεύγη βάσεων ως σκαλοπάτια.
Πού βρίσκουμε το DNA;
Το DNA είναι ένα εξαιρετικά μακρύ μόριο, τόσο μακρύ που αν όλο το DNA ενός ανθρώπου ξετυλίγονταν και τοποθετούνταν από άκρη σε άκρη, θα εκτείνονταν 10 δισεκατομμύρια μίλια. Αυτό θα ήταν το ίδιο με ένα ταξίδι μετ' επιστροφής στον Πλούτωνα! Ωστόσο, είναι επίσης χιλιάδες φορές πιο λεπτό από μια τρίχα. Τοπικά μιλώντας, το DNA βρίσκεται μέσα στον πυρήνα καθενός από τα κύτταρα του σώματος, σφιχτά συσκευασμένο σε συσκευασίες γνωστές ως χρωμοσώματα.
Συσκευασία DNA στον πυρήνα του κυττάρου (Φωτογραφία :Designua/Shutterstock)
Τι κάνει το DNA;
Το DNA είναι σαν ένα σύνολο οδηγιών που διέπουν τη διάταξη των αμινοξέων. Αποτελείται από διάφορους κωδικούς 3 γραμμάτων, που ονομάζονται κωδικόνια. Αυτά τα κωδικόνια πρέπει να ερμηνευθούν προκειμένου να επιτευχθεί το σωστό αμινοξύ. Σκεφτείτε το ως έναν κωδικό πρόσβασης που, αν πληκτρολογήσετε σωστά, θα σας δώσει ένα αμινοξύ—σαν ένα μικροσκοπικό μπλοκ Lego! Όταν συνδυάζονται, όλα αυτά τα μπλοκ δημιουργούν μια πρωτεΐνη. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα αμινοξέα είναι επίσης γνωστά ως «δομικά στοιχεία της ζωής».
Ωστόσο, για να κατανοήσουμε ακριβώς πώς αποκωδικοποιούνται τα κωδικόνια, πρέπει να ταξιδέψουμε στο HQ.
Το DNA αποθηκεύεται στο κύτταρο «HQ», τον πυρήνα, όπου διάφοροι «μυστικοί παράγοντες» που ονομάζονται ένζυμα παίρνουν στα χέρια τους αυτό το σημαντικό έγγραφο (DNA). Χρειάζονται τις πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στο DNA για να κατασκευάσουν σημαντικές μηχανές γνωστές ως πρωτεΐνες.
Δυστυχώς, αυτοί οι πράκτορες αντιμετωπίζουν ένα δύσκολο εμπόδιο. Η πρώτη ύλη (αμινοξέα) και το εργοστάσιο (ριβόσωμα) που απαιτούνται για την κατασκευή των μηχανών (πρωτεΐνες) βρίσκονται και τα δύο έξω από το HQ (πυρήνα). Αυτό μπορεί αρχικά να μην φαίνεται πρόβλημα, καθώς το DNA θα μπορούσε απλώς να ληφθεί έξω από τον πυρήνα, σωστά; Ωστόσο, αυτό είναι το πρόβλημα… καθώς το DNA είναι ένα τόσο πολύτιμο «έγγραφο», δεν μπορεί να φύγει από το Αρχηγείο!
Οι διαφορές μεταξύ mRNA και DNA (Photo Credit :3Dstock/Shutterstock)
Αντίθετα, κομμάτια της πληροφορίας από το DNA αντιγράφονται σε μικρότερα, μονόκλωνα μόρια γνωστά ως αγγελιαφόρο ριβονουκλεϊκό οξύ (mRNA). Το mRNA ταξιδεύει έξω από το HQ και βρίσκει το δρόμο του προς το εργοστάσιο πρωτεϊνών, το οποίο είναι το ριβόσωμα. Στο ριβόσωμα, οι οδηγίες για τη σύνδεση αμινοξέων που κωδικοποιούνται στο mRNA ερμηνεύονται για να σχηματίσουν μια πρωτεΐνη. Τα αμινοξέα συνδέονται το ένα μετά το άλλο σαν χάντρες σε ένα κολιέ μέχρι να τερματιστεί η διαδικασία, όπως καθορίζεται από τους κωδικούς οδηγιών.
Σύνοψη της Σύνθεσης Πρωτεϊνών (Φωτογραφία :VectorMine/Shutterstock)
Οι νεοσύστατες πρωτεΐνες, με μερικές αλλαγές στην πορεία, συνθέτουν κύτταρα, τα οποία με τη σειρά τους σχηματίζουν ιστούς, οι οποίοι στη συνέχεια σχηματίζουν όργανα. Όταν συνδυάζονται, όλα αυτά τα όργανα σχηματίζουν ένα ζωντανό ον.
Τώρα, ο τύπος του ζωντανού που σχηματίζεται εξαρτάται εξ ολοκλήρου από την αλληλουχία και τον αριθμό των προαναφερθέντων βάσεων DNA. Το πλήρες εγχειρίδιο οδηγιών για τον άνθρωπο, για παράδειγμα, έχει 3 δισεκατομμύρια γράμματα ή βάσεις. Περίπου το 99% αυτών των βάσεων είναι ίδιες σε όλους τους ανθρώπους. Μόνο το υπόλοιπο 1% είναι που κάνει τον καθένα μας μοναδικό.
Πού παίρνουμε το DNA μας;
Κληρονομούμε το DNA μας από τους γονείς μας, οι οποίοι πήραν το DNA τους από τους γονείς τους, που το πήραν από τους γονείς τους και σε όλη τη διαδρομή πριν από μερικά δισεκατομμύρια χρόνια, όταν εμφανίστηκε η πρώτη μορφή ζωής. Αυτός είναι ο λόγος που μπορεί να έχετε μπλε μάτια όπως ο πατέρας σας ή σγουρές καστανές κλειδαριές όπως η μητέρα σας. Αρκετές ασθένειες όπως η δρεπανοκυτταρική αναιμία, η κυστική ίνωση, η αιμορροφιλία και άλλες μπορούν επίσης να μεταδοθούν στους απογόνους μέσω του DNA.
Κληρονομικότητα DNA (Προστασία φωτογραφίας :HENADZI KlLENT/Shutterstock)
Ανεξάρτητα από το πόσο ευέλικτο είναι αυτό το μεμονωμένο μόριο, εξακολουθεί να είναι πολύ εύθραυστο! Το DNA έχει χρόνο ημιζωής 521 χρόνια, που σημαίνει ότι ο παλαιότερος οργανισμός που μπορούμε να κλωνοποιήσουμε δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερος από 2 εκατομμύρια χρόνια! Αν και μπορεί να απογοητεύσει ορισμένους θαυμαστές ταινιών, αυτό σημαίνει ότι το Jurassic Park πιθανότατα θα παραμείνει ένα έργο φαντασίας για πάντα!
