Σε τι χρησιμεύει ο κωδικός αλληλουχίας νουκλεοτιδίων DNA;

Θα ήταν δύσκολο να περάσετε από το σχολείο της τάξης χωρίς να ακούσετε για το πώς το DNA είναι «το σχεδιάγραμμα της ζωής». Είναι σχεδόν σε κάθε κελί σχεδόν σε κάθε ζωντανό πλάσμα στη Γη. Το DNA, το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ, περιέχει όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για την κατασκευή ενός δέντρου από έναν σπόρο, δύο αδέλφια βακτήρια από έναν μόνο γονέα και έναν άνθρωπο από ζυγωτό. Οι λεπτομέρειες του τρόπου με τον οποίο καθοδηγεί αυτές τις πολύπλοκες διαδικασίες συνδέονται με την αλληλουχία νουκλεοτιδίων στο DNA - ταξινομημένο σε έναν κωδικό τριών τμημάτων που καθορίζει τον τρόπο κατασκευής των πρωτεϊνών. Αυτό το κάνει σε βήματα: το DNA δημιουργεί RNA, στη συνέχεια το RNA δημιουργεί πρωτεΐνες.

Υπάρχει πολλή ορολογία που σχετίζεται με το DNA, αλλά η εκμάθηση μερικών σημαντικών όρων μπορεί να σας βοηθήσει να κατανοήσετε τις έννοιες. Το DNA είναι κατασκευασμένο από τέσσερις διαφορετικές βάσεις: αδενίνη, γουανίνη, θυμίνη και κυτοσίνη, συνήθως συντομογραφία A, G, T και C. Μερικές φορές οι άνθρωποι θα αναφέρονται σε τέσσερα διαφορετικά νουκλεοσίδια ή νουκλεοτίδια στο DNA, αλλά αυτά είναι λίγο ελαφρώς διαφορετικές εκδοχές των βάσεων. Το σημαντικό είναι η ακολουθία των A, G, T και C σε ένα νήμα DNA, επειδή είναι η σειρά αυτών των βάσεων που περιέχει τον κώδικα του DNA. Το DNA θα είναι συνήθως σε διπλόκλωνο σχήμα, με δύο μακρά μόρια τυλιγμένα το ένα γύρω στο άλλο.

Ο απώτερος σκοπός της κωδικοποίησης DNA είναι η δημιουργία πρωτεϊνών, αλλά το DNA δεν παράγει πρωτεΐνες άμεσα. Αντ 'αυτού, παράγει διαφορετικούς τύπους RNA, το οποίο στη συνέχεια θα κάνει την πρωτεΐνη. Το είδος RNA μοιάζει με DNA - έχει πολύ παρόμοιες δομές, εκτός από το ότι υπάρχει σχεδόν πάντα ως μονός κλώνος αντί για διπλό κλώνο. Το σημαντικό είναι ότι το RNA είναι κατασκευασμένο από το πρότυπο που υπάρχει στο DNA με μία διαφορά: όπου το DNA έχει θυμίνη, "T", το RNA έχει ουρακίλη, "U".

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά μόρια που εμπλέκονται στην παραγωγή πρωτεϊνών, αλλά η βασική εργασία γίνεται από δύο διαφορετικά είδη μορίων RNA. Το ένα ονομάζεται mRNA και αποτελείται από μακρούς κλώνους που περιέχουν τον κώδικα για την οικοδόμηση μιας πρωτεΐνης. Το άλλο ονομάζεται tRNA. Το μόριο tRNA είναι πολύ μικρότερο και έχει μία δουλειά: να μεταφέρει αμινοξέα στο μόριο mRNA. Το tRNA ευθυγραμμίζεται στο mRNA σύμφωνα με το σχέδιο των βάσεων στο mRNA - τη σειρά των τμημάτων C, G, A και U. Το tRNA ταιριάζει μόνο στο mRNA με έναν τρόπο, πράγμα που σημαίνει ότι τα αμινοξέα που μεταφέρονται από το tRNA θα ευθυγραμμιστούν μόνο με έναν τρόπο επίσης. Η σειρά αυτών των αμινοξέων είναι αυτό που δημιουργεί μια πρωτεΐνη.

Υπάρχουν τέσσερις διαφορετικές βάσεις στο RNA. Εάν κάθε βάση ταιριάζει με ένα μόνο ξεχωριστό αμινοξύ, τότε θα μπορούσαν να υπάρχουν μόνο τέσσερα διαφορετικά αμινοξέα. Αλλά οι πρωτεΐνες κατασκευάζονται από 20 αμινοξέα. Αυτό λειτουργεί επειδή κάθε tRNA - τα μόρια που φέρουν αμινοξέα - ταιριάζει με μια συγκεκριμένη σειρά τριών βάσεων στο mRNA. Για παράδειγμα, εάν το mRNA έχει την ακολουθία τριών βάσεων CCU, τότε το μόνο tRNA που θα ταιριάζει σε αυτό το σημείο πρέπει να φέρει το αμινοξύ προλίνη. Αυτές οι ακολουθίες τριών βάσεων ονομάζονται κωδικόνια. Τα κωδικόνια φέρουν όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για την παραγωγή πρωτεϊνών.

Τα μόρια DNA είναι πολύ μεγάλα. Ένα μόνο μόριο DNA μπορεί να παράγει πολλά διαφορετικά μόρια RNA, τα οποία στη συνέχεια δημιουργούν πολλές διαφορετικές πρωτεΐνες. Μέρος των πληροφοριών για τα μακρά μόρια DNA αποτελείται από σήματα ή πινακίδες για να δείξει πού πρέπει να ξεκινήσει και να σταματήσει ένα σκέλος του RNA. Έτσι, η αλληλουχία DNA περιέχει δύο διαφορετικούς τύπους πληροφοριών: τα κωδικόνια τριών βάσεων που λένε στο RNA πώς να το βάλουν αμινοξέα μαζί σε μια πρωτεΐνη και ξεχωριστά σήματα ελέγχου που δείχνουν από πού πρέπει να ξεκινήσει ένα μόριο RNA και να σταματήσει.