Γιατί το DNA είναι το προσχέδιο της ζωής;

Κάθε ζωντανός οργανισμός εξαρτάται από τις πρωτεΐνες του για την ύπαρξή του. Σε πολλούς οργανισμούς, οι πρωτεΐνες σχηματίζουν την ίδια τη δομή του ζωντανού πλάσματος, αλλά ακόμη και σε φυτά - όπου οι δομές είναι κατασκευασμένες περισσότερο από σάκχαρα - οι πρωτεΐνες εκτελούν τις λειτουργίες που επιτρέπουν σε έναν οργανισμό ζω.

Κάθε τύπος οργανισμού, και κάθε όργανο εντός ενός πολύπλοκου οργανισμού, καθορίζεται από τις πρωτεΐνες από τις οποίες αποτελείται. Έτσι, ό, τι οργανώνει τις πρωτεΐνες σε ένα ζωντανό ον, παρέχει το προσχέδιο για την οικοδόμηση αυτού του οργανισμού.

Λοιπόν: ποιο είναι το προσχέδιο του ορισμού της ζωής; Του DNA. Το DNA παρέχει το προσχέδιο στη βιολογία για πληροφορίες για την οικοδόμηση όλων των πρωτεϊνών σε κάθε ζωντανό πράγμα στη Γη.

Για να δώσουμε το προσχέδιο του ορισμού της ζωής, πρέπει να ξεκινήσουμε με τη δομή αυτού του σχεδίου. Το DNA είναι ένα μακρύ, δίκλωνο μόριο που αποτελείται από δύο μοριακές αλυσίδες τυλιγμένες μεταξύ τους. Κάθε κλώνος αποτελείται από μια σειρά βάσεων που συνδέονται μεταξύ τους μέσω μιας ραχοκοκαλιάς μορίων σακχάρου.

Υπάρχουν τέσσερις διαφορετικές βάσεις: αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη και θυμίνη. Πολύ συχνά αναφέρονται απλώς από τα πρώτα τους αρχικά: A, G, C και T.

Η σειρά αυτών των βάσεων σε ένα σκέλος DNA ονομάζεται ακολουθία. Η αλληλουχία σε έναν κλώνο του DNA ταιριάζει με μια συμπληρωματική αλληλουχία στον αντίθετο, ταιριασμένο κλώνο. Το A ταιριάζει με το T και το C ταιριάζει με το G. Έτσι, όπου το ένα σκέλος του DNA έχει ένα CAATGC, το άλλο θα έχει ένα GTTACG.

Το φυσιολογικό δίκλωνο μόριο DNA τυλίγεται γύρω του με τέτοιο τρόπο ώστε η αλληλουχία να είναι απρόσιτη. Δηλαδή, οι βάσεις προστατεύονται από χημικές αλληλεπιδράσεις. Το πρώτο βήμα στην παραγωγή μιας πρωτεΐνης από το DNA είναι να ξετυλίξετε τον διπλό κλώνο. Ένα μόριο που ονομάζεται RNA Polymerase προσκολλάται στο δίκλωνο DNA και το χωρίζει, σε ένα σημείο.

Στη συνέχεια "διαβάζει" τη βάση που είναι εκτεθειμένη και χτίζει ένα άλλο πολύκλωνο μόριο, το RNA. Το RNA είναι πολύ παρόμοιο με το DNA, εκτός από δύο απόψεις. Πρώτον, είναι ένα μονόκλωνο μόριο. Δεύτερον, χρησιμοποιεί uracil, U, αντί θυμίνης, T. Έτσι η πολυμεράση RNA χτίζει έναν κλώνο RNA που συμπληρώνει το DNA. Μια αλληλουχία DNA του CGGATACTA θα μεταγραφόταν σε ένα κλώνο RNA του GCCUAUGAU. Κατά την παραγωγή πρωτεϊνών, το RNA που είναι ενσωματωμένο με αυτόν τον τρόπο ονομάζεται messenger RNA ή mRNA.

Αν και οι λεπτομέρειες διαφέρουν ανάλογα με τον συγκεκριμένο οργανισμό, το επόμενο βήμα είναι γενικά το ίδιο για όλα τα ζωντανά πλάσματα. Το mRNA συνδέεται με ένα ριβόσωμα, το οποίο είναι ένα σύμπλεγμα που δρα σαν ένα εργοστάσιο πρωτεϊνών. Το ριβόσωμα δημιουργεί μια γραμμή συναρμολόγησης όπου η αλληλουχία του mRNA μεταφέρεται σε μια άλλη περιοχή κατασκευής όπου τα αμινοξέα συγκεντρώνονται.

Όταν η διαδικασία δημιουργίας mRNA είναι ένας κωδικός one-to-one, όπου μία βάση στο DNA οδηγεί σε μία βάση στο RNA, η διαδικασία κατασκευής πρωτεϊνών διαβάζει τρεις βάσεις mRNA κάθε φορά. Οι «κωδικοί» τριών γραμμάτων στο mRNA αναφέρονται σε συγκεκριμένα αμινοξέα. Αυτά τα αμινοξέα συνδέονται μεταξύ τους με τη σειρά που καθορίζεται από το mRNA, δημιουργώντας πρωτεΐνες.

Έτσι η αλληλουχία από το DNA μεταφέρεται στο mRNA, το οποίο στη συνέχεια περιέχει τις πληροφορίες που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πρωτεϊνών. Υπάρχουν πολύπλοκα σήματα που ενεργοποιούν την αρχή και το τέλος των διαδικασιών οικοδόμησης. Όλα από τον τρόπο που αισθάνεστε έως τον τρόπο με τον οποίο χωνεύετε τα τρόφιμά σας ελέγχονται από τις πρωτεΐνες στα κύτταρα σας.

Όταν το σώμα σας χρειάζεται περισσότερο ή λιγότερο μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη, διαφορετικά μοριακά σήματα προσαρμόζουν τον ρυθμό με τον οποίο οι πληροφορίες από το DNA χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πρωτεϊνών. Έτσι, αν και το DNA δεν αποτελεί τα οστά σας ή δεν σας βοηθά να τρέξετε, περιέχει όλες τις πληροφορίες για την οικοδόμηση των πρωτεϊνών που κάνουν αυτές τις δουλειές για εσάς, και γι 'αυτό ονομάζεται το σχεδιάγραμμα της ζωής.