Mivel James Watson és Francis Crick feltárta a a DNS szerkezete, az öröklődés molekulájaként fogadták el. Felfedezésük előtt a tudományos közösség szkeptikus volt azzal kapcsolatban, hogy a DNS feladata, mert a DNS szerepe négyszeres és túl egyszerű molekulának tűnt a négy szükséges funkció végrehajtásához: replikáció, kódolás, sejtkezelés és képesség mutálódik.
A DNS egyedi szerkezete lehetővé teszi, hogy mindezeket a funkciókat betöltse.
A DNS építőkövei
A dezoxiribonukleinsav rövidítése a DNS. Ez alkotja négy nitrogén-bázis, rövidítve A, C, G és T Ezek az alapok két szálat alkotnak, és kettős spirál formában kötődnek össze.
Az A mindig az egyik szálban T-vel kötődik, míg a másik a C-vel mindig G-vel kötődik kiegészítő alap párosítás szabály.
Replikáció
A DNS egyik célja a szaporodás. Ez azt jelenti, hogy egy DNS-szál másolatot készít magáról. Sejtosztódás során történik, és a DNS így adja át az öröklött tulajdonságokat a következő sejtcsoportra.
Alatt DNS replikáció, a kettős spirál letekeredik, és két egyszálat alkot. Amikor a DNS két szála elválik, és egy új szál sikeresen felépül, a meglévő szál mintáját felhasználva elkészíti a pontos másolatot.
Néha különféle okokból a replikáció nem hoz létre pontos másolatot. Erre a DNS mutáció. A mutációk kritikus fontosságúak az evolúció szempontjából, mivel lehetővé teszik az organizmusok számára, hogy olyan adaptációkat fejlesszenek ki, amelyek segíthetnek túlélni a változó környezetben.
Az emberi DNS mutációk azonban ahhoz is vezethetnek, hogy a szülők öntudatlanul bizonyos genetikai állapotokat átadnak gyermekeiknek, beleértve a cisztás fibrózist, a Tay-Sachs-kórt és a sarlósejtes vérszegénységet.
Kódolás
A kódolás a DNS másik funkciója. Az egyes sejtek munkáját fehérjék végzik, ezért a DNS egyik szerepe az, hogy minden sejthez megfelelő fehérjéket építsen fel. A DNS ezt a szerepet úgy tölti be, hogy tartalmaz három bázisú szakaszokat - úgynevezett kodonokat -, amelyek irányítják a fehérjék képződését.
A DNS hosszú szakaszán minden kodon tartalmazza azokat az információkat, amelyek egy aminosav összeállítását irányítják egy fehérjére. Különböző kodonok felelnek meg egy másik aminosavnak egy fehérjére történő összeillesztéséről, így a DNS teljes szakasza egy adott bázisszekvenciával egy specifikus fehérjét épít.
Sejtkezelés
Többsejtű organizmusokban egyetlen megtermékenyített sejt, egy zigóta, sokszor oszt és duplikál, hogy egy egész élőlény legyen. Minden sejtnek pontosan ugyanaz a genetikai anyaga, de a különböző divatokban különböző sejtek fejlődnek.
Vagyis az úgynevezett folyamatban sejtdifferenciálás egyes sejtek a megfelelő fehérjéket építik fel májsejtekké, mások pedig bőrsejtekké, mások gyomorsejtekké. Ezenkívül a sejteknek meg kell változtatniuk a működésük módját a körülmények változásával. Például a gyomorsejtjeinek több emésztési hormont és enzimet kell termelniük, ha étel van jelen.
A DNS ezt olyan jeleken keresztül teszi, amelyek be- és kikapcsolják az emésztésben részt vevő fehérjék termelését. Ugyanez történik a sejtek megkülönböztetésével: a jelek a megfelelő fehérjetermelés szintjét váltják ki a megfelelő sejt kialakításához.
A mutáció képessége
Az evolúció a tulajdonságok változása, amikor egy szervezet generációi termelődnek. Az evolúció egy szervezeten belül kis léptékben történik - például az emberek bőr- vagy hajszínének megváltozása esetén - és nagy léptékben is - például egy korai egysejtűből a Föld hatalmas életének megteremtése szervezet.
Ez csak akkor történhet meg, ha a genetikai molekula megváltozhat, mutálódhat. Ahogy a DNS replikálódik, hogy petesejt és spermiumok, a változások több szinten kúszhatnak be.
Az egyik mód az egypontos változtatások, amelyek hozzáadnak, kivonnak vagy megváltoztatnak egy meglévő sorrendet. Más változások akkor következnek be, amikor a DNS-molekulák keresztezik egymást, és a gének elrendezését a két keresztezett DNS-szálon kapcsolják.