Siden James Watson og Francis Crick afslørede struktur af DNA, det er blevet accepteret som arvelighedsmolekylet. Før deres opdagelse bevarede det videnskabelige samfund en vis skepsis med, at DNA var op til jobbet, fordi DNA's rolle er firdoblet og det syntes for simpelt et molekyle til at udføre disse fire nødvendige funktioner: replikering, kodning, cellehåndtering og evnen til at mutere.
Den unikke DNA-struktur gør det muligt at udføre alle disse funktioner.
Byggestenene i DNA
DNA er en forkortelse for deoxyribonukleinsyre. Det består af fire nitrogenholdige baser, forkortet A, C, G og T. Disse baser danner to tråde og binder sammen i en dobbelt helixformation.
A binder altid med T i den ene streng, og C binder altid med G i den anden, hvilket kaldes komplementær baseparring Herske.
Replikation
Et formål med DNA er at replikere. Dette betyder, at en streng af DNA laver en kopi af sig selv. Det sker under celledeling, og det er sådan, DNA overfører arvede træk til det næste sæt celler.
I løbet af
DNA-replikationden dobbelte helix afvikler sig selv til at danne to enkelt tråde. Når de to DNA-tråde adskilles, og en ny streng er bygget med succes, vil den bruge mønsteret af den eksisterende streng til at konstruere en nøjagtig kopi.Nogle gange producerer replikering af forskellige årsager ikke en nøjagtig kopi. Dette kaldes en DNA-mutation. Mutationer er kritiske for evolution, da de tillader organismer at udvikle tilpasninger, der kan hjælpe dem med at overleve i skiftende miljøer.
Imidlertid kan DNA-mutationer hos mennesker også føre til, at forældre ubevidst overfører visse genetiske tilstande til deres børn, herunder cystisk fibrose, Tay-Sachs sygdom og seglcelleanæmi.
Indkodning
Kodning er en anden funktion af DNA. Arbejdet i hver celle udføres af proteiner, så en af rollerne for DNA er at opbygge de rigtige proteiner til hver celle. DNA udfylder denne rolle ved at indeholde tre-basesektioner - kaldet kodoner - der styrer dannelsen af proteiner.
I en lang strækning af DNA indeholder hver codon den information, der styrer samlingen af en aminosyre på et protein. Forskellige kodoner svarer til samlingen af en anden aminosyre på et protein, så en hel sektion af DNA med en given basesekvens vil bygge et specifikt protein.
Cellular Management
I flercellede organismer, en enkelt befrugtet celle, en zygote, deler og duplikeres mange gange for at få et helt levende væsen. Hver celle har nøjagtigt det samme genetiske materiale, men forskellige celler udvikler sig i forskellige mode.
Det vil sige i en proces kaldet celledifferentiering nogle celler bygger de rigtige proteiner til at blive leverceller, og andre bliver hudceller, andre mave celler. Derudover skal celler ændre den måde, de fungerer på, når forholdene ændres. Dine maveceller skal for eksempel producere flere fordøjelseshormoner og enzymer, når der er mad til stede.
DNA gør dette gennem signaler, der tænder og slukker for produktionen af proteiner, der er involveret i fordøjelsen. Den samme slags ting sker, når celler adskiller sig: signaler udløser de rigtige niveauer af proteinproduktion for at danne den passende celle.
Evnen til at mutere
Evolution er ændringen i egenskaber, når generationer af en organisme produceres. Evolution sker på små skalaer i en organisme - såsom ændringer i hud- eller hårfarve hos mennesker - og også i store skalaer - såsom skabelsen af det store livsområde på jorden fra et tidligt encellet organisme.
Det kan kun ske, hvis det genetiske molekyle kan ændre sig, kan mutere. Som DNA replikerer for at fremstille æg og sædceller, ændringer kan krybe ind på flere niveauer.
En måde er gennem enkeltpunktsændringer, der tilføjer, trækker eller ændrer en eksisterende sekvens. Andre ændringer sker, når DNA-molekyler krydser hinanden, skifter arrangementet af gener på hver af de to krydsede DNA-tråde.