Seit James Watson und Francis Crick die Struktur der DNA, es wurde als das Molekül der Vererbung akzeptiert. Vor ihrer Entdeckung blieb die wissenschaftliche Gemeinschaft skeptisch, dass die DNA der Aufgabe gewachsen ist, da die DNA eine vierfache Rolle spielt und es schien ein zu einfaches Molekül zu sein, um diese vier notwendigen Funktionen zu erfüllen: Replikation, Kodierung, Zellmanagement und die Fähigkeit, mutieren.
Die einzigartige Struktur der DNA ermöglicht es ihr, all diese Funktionen zu erfüllen.
Die Bausteine der DNA
DNA ist die Abkürzung für Desoxyribonukleinsäure. Es ist aus vier stickstoffhaltige Basen, abgekürzt A, C, G und T. Diese Basen bilden zwei Stränge und verbinden sich in einer Doppelhelix-Bildung.
A bindet immer mit T in einem Strang, und C bindet immer mit G in dem anderen, was als bezeichnet wird komplementäre Basenpaarung Regel.
Reproduzieren
Ein Zweck der DNA ist die Replikation. Dies bedeutet, dass ein DNA-Strang eine Kopie von sich selbst erstellt. Dies geschieht während der Zellteilung, und so gibt die DNA vererbte Merkmale an die nächste Gruppe von Zellen weiter.
Während DNA Replikation, wickelt sich die Doppelhelix zu zwei Einzelsträngen ab. Wenn die beiden DNA-Stränge getrennt sind und erfolgreich ein neuer Strang aufgebaut wurde, wird das Muster des bestehenden Strangs verwendet, um eine exakte Kopie zu konstruieren.
Manchmal erstellt die Replikation aus verschiedenen Gründen keine exakte Kopie. Dies wird als a. bezeichnet DNA-Mutation. Mutationen sind für die Evolution von entscheidender Bedeutung, da sie es Organismen ermöglichen, Anpassungen zu entwickeln, die ihnen helfen können, in sich ändernden Umgebungen zu überleben.
DNA-Mutationen beim Menschen können jedoch auch dazu führen, dass Eltern unwissentlich bestimmte genetische Erkrankungen an ihre Kinder weitergeben, darunter Mukoviszidose, Tay-Sachs-Krankheit und Sichelzellenanämie.
Codierung
Die Codierung ist eine weitere Funktion der DNA. Die Arbeit jeder Zelle wird von Proteinen erledigt, daher besteht eine der Aufgaben der DNA darin, für jede Zelle die richtigen Proteine zu bilden. DNA erfüllt diese Rolle, indem sie Abschnitte aus drei Basen enthält – sogenannte Codons –, die die Bildung von Proteinen steuern.
In einem langen DNA-Abschnitt enthält jedes Codon die Information, die den Zusammenbau einer Aminosäure auf einem Protein steuert. Verschiedene Codons entsprechen dem Zusammenbau einer anderen Aminosäure auf einem Protein, so dass ein ganzer DNA-Abschnitt mit einer bestimmten Basensequenz ein spezifisches Protein bildet.
Mobilfunkmanagement
Bei mehrzelligen Organismen ist eine einzelne befruchtete Zelle, eine Zygote, teilt und dupliziert viele Male, um ein ganzes Lebewesen zu bilden. Jede Zelle hat genau das gleiche genetische Material, aber unterschiedliche Zellen entwickeln sich auf unterschiedliche Weise.
Das heißt, in einem Prozess namens Zelldifferenzierung einige Zellen bauen die richtigen Proteine auf, um Leberzellen zu werden, und andere werden zu Hautzellen, andere zu Magenzellen. Außerdem müssen Zellen ihre Funktionsweise ändern, wenn sich die Bedingungen ändern. Ihre Magenzellen müssen beispielsweise mehr Verdauungshormone und Enzyme produzieren, wenn Nahrung vorhanden ist.
DNA tut dies durch Signale, die die Produktion von Proteinen, die an der Verdauung beteiligt sind, ein- und ausschalten. Das Gleiche passiert, wenn sich Zellen differenzieren: Signale lösen die richtige Proteinproduktion aus, um die entsprechende Zelle zu bilden.
Die Fähigkeit zu mutieren
Evolution ist die Veränderung der Eigenschaften, wenn Generationen eines Organismus produziert werden. Evolution findet auf kleinem Maßstab innerhalb eines Organismus statt – wie Veränderungen der Haut- oder Haarfarbe beim Menschen – und auch in großem Maßstab – wie die Erschaffung der riesigen Vielfalt des Lebens auf der Erde aus einem frühen Einzeller Organismus.
Das kann nur passieren, wenn sich das genetische Molekül verändern kann, mutieren kann. Da sich die DNA repliziert, um Ei und. zu machen Spermazellen, Veränderungen können sich auf mehreren Ebenen einschleichen.
Eine Möglichkeit sind Einzelpunktänderungen, die eine bestehende Sequenz hinzufügen, subtrahieren oder ändern. Andere Veränderungen treten auf, wenn sich DNA-Moleküle kreuzen, wodurch die Anordnung der Gene auf jedem der beiden gekreuzten DNA-Stränge verändert wird.