Τι είναι οι στριμμένοι κλώνοι του DNA στον πυρήνα του κυτταρικού σώματος;

Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ, ή το DNA, είναι το υλικό που επιλέγεται από τη φύση για να μεταδώσει τον γενετικό κώδικα από τη μία γενιά ενός είδους στην άλλη. Κάθε είδος έχει ένα χαρακτηριστικό συμπλήρωμα του DNA που καθορίζει τα φυσικά χαρακτηριστικά και μερικές από τις συμπεριφορές των ατόμων εντός του είδους. Το γενετικό συμπλήρωμα λαμβάνει τη μορφή χρωμοσωμάτων, τα οποία είναι στριμμένοι κλώνοι του DNA που περιβάλλονται από πρωτεΐνες και στεγάζονται στον πυρήνα του κυττάρου.

Το DNA είναι ένα πολυμερές μακράς αλυσίδας εναλλασσόμενων μονάδων σακχάρου και φωσφορικών. Μία από τις τέσσερις διαφορετικές βάσεις νουκλεοτιδίων - τα οποία είναι μόρια σε σχήμα δακτυλίου που περιέχουν άζωτο - κρέμεται από κάθε ομάδα σακχάρου του σκελετού του DNA. Η ακολουθία των τεσσάρων βάσεων είναι ο γενετικός κώδικας που καθορίζει πώς το κύτταρο θα δημιουργήσει πρωτεΐνες. Ο φαινότυπός σας - δηλαδή η φυσική σας δομή και η βιοχημική σας δραστηριότητα - είναι αποτέλεσμα των πρωτεϊνών που δημιουργούν τα κύτταρα σας. Τα περισσότερα κύτταρα στο σώμα σας περιέχουν 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων που ελέγχουν ποιες πρωτεΐνες παράγει κάθε κύτταρο. Η μητέρα σας συνεισφέρει ένα σύνολο μελών ζευγαριού και ο πατέρας σας συνεισφέρει το άλλο σετ.

Δύο κλώνοι του DNA ενώνονται για να σχηματίσουν τη στριμμένη σπείρα που είναι γνωστή ως δομή διπλής έλικας. Οι βάσεις κάθε κλώνου συνδέονται με αυτές του άλλου για να συγκρατούν την έλικα μαζί. Οι πρωτεΐνες που είναι γνωστές ως ιστόνες συνδυάζονται με το DNA για να δημιουργήσουν χρωματίνη, την ουσία που σχηματίζει τα χρωμοσώματα. Οι ιστόνες συμβάλλουν στη συμπίεση του DNA έτσι ώστε να χωράει στον πυρήνα του κυττάρου. Οι πρωτεΐνες βοηθούν στην ενίσχυση και προστασία του DNA και εμπλέκονται στον έλεγχο των περιοχών των χρωμοσωμάτων που εκφράζονται ως πρωτεΐνες. Αυτές οι περιοχές ονομάζονται γονίδια.

Τα γονίδια καταλαμβάνουν περίπου το 2% των χρωμοσωμικών ακινήτων σας. Το υπόλοιπο εξυπηρετεί διάφορες λειτουργίες που βοηθούν στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης και της διατήρησης χρωμοσωμάτων, αν και κάποιο τμήμα είναι «ανεπιθύμητο DNA» που δεν φαίνεται να εξυπηρετεί κανένα άλλο σκοπό εκτός από την κατοχή χώρος. Τα γονίδια εκφράζονται σε μια διαδικασία δύο βημάτων κατά την οποία το κύτταρο μεταγράφει τις γενετικές πληροφορίες σε ένα κλώνος ριβονουκλεϊκού οξέος, RNA, το οποίο στη συνέχεια μεταφέρει το μήνυμα του γονιδίου στα ριβοσώματα για μετάφραση πρωτεΐνη.

Προτού διαχωριστεί ένα κύτταρο, πρέπει να αναπαράγει το DNA του έτσι ώστε κάθε θυγατρικό κύτταρο να λαμβάνει ένα πλήρες σύνολο χρωμοσωμάτων. Η αντιγραφή ξεκινά όταν τα ένζυμα ελικάσης αποσυμπιέζουν το DNA διπλής έλικας ενός χρωμοσώματος σε δύο εκτεθειμένους κλώνους. Το ένζυμο DNA πολυμεράση χρησιμοποιεί κάθε υπάρχον κλώνο ως πρότυπο για τη δημιουργία ενός νέου αδελφού κλώνου. Η ακολουθία βάσεων στο πρότυπο καθορίζει τις βάσεις στο νέο κλώνο σύμφωνα με κανόνες που επιτρέπουν μόνο συγκεκριμένους συνδυασμούς μεταξύ νουκλεοτιδίων. Το κύτταρο διανέμει τα αντιγραφόμενα χρωμοσώματα σε κάθε νέο θυγατρικό κύτταρο μέσω της διαδικασίας μίτωσης. Τα δύο νέα θυγατρικά κύτταρα σχηματίζονται μέσω κυτταροκίνησης ή κυτταρικής διαίρεσης.