מהן ארבע התפקידים ש- DNA חייב לשחק בתאים?

מאז שג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק חשפו את מבנה ה- DNA, היא התקבלה כמולקולת התורשה. לפני גילוים, הקהילה המדעית שמרה על ספקנות מסוימת לפיה דנ"א עומד בתפקיד, מכיוון שתפקיד הדנ"א הוא פי ארבעה ונראה שזה מולקולה פשוטה מכדי לבצע את ארבע הפונקציות ההכרחיות האלה: שכפול, קידוד, ניהול תאים ויכולת לְהִשְׁתַנוֹת.

המבנה הייחודי של ה- DNA מאפשר לו למלא את כל הפונקציות הללו.

DNA הוא קיצור של חומצה דאוקסיריבונוקלאית. זה מורכב מ ארבעה בסיסים חנקניים, בקיצור A, C, G ו- T. בסיסים אלה יוצרים שני קווצות ומתאגדים יחד בתצורת סליל כפולה.

A תמיד נקשר עם T בחוט אחד, ו- C תמיד נקשר עם G בשני, שנקרא זיווג בסיס משלים כְּלָל.

מטרה אחת של ה- DNA היא שכפול. פירוש הדבר שחוט של DNA יוצר העתק מעצמו. זה קורה במהלך חלוקה תאית, וכך ה- DNA מעביר תכונות תורשתיות לקבוצת התאים הבאה.

בְּמַהֲלָך שכפול הדנ"א, הסליל הכפול מסיר את עצמו ליצירת שני קווצות בודדות. כאשר מופרדים שני גדילי הדנ"א ובונים קווצה חדשה בהצלחה, הוא ישתמש בתבנית של הגדיל הקיים כדי לבנות עותק מדויק.

לפעמים, מסיבות שונות, שכפול אינו מייצר עותק מדויק. זה מכונה a

עם זאת, מוטציות דנ"א בבני אדם יכולות גם להוביל לכך שהורים מעבירים ללא ידיעה מצבים גנטיים מסוימים לילדיהם, כולל סיסטיק פיברוזיס, מחלת טיי-זאקס ואנמיה חרמשית.

קידוד הוא פונקציה נוספת של ה- DNA. העבודה של כל תא נעשית על ידי חלבונים, ולכן אחד התפקידים של ה- DNA הוא לבנות את החלבונים המתאימים לכל תא. ה- DNA ממלא את התפקיד הזה על ידי מכיל קטעי שלושה בסיסים - המכונים קודונים - המכוונים את יצירת החלבונים.

במתיחה ארוכה של DNA, כל קודון מכיל את המידע המכוון את הרכבת חומצת אמינו אחת לחלבון. קודונים שונים תואמים להרכבה של חומצת אמינו אחרת על גבי חלבון, ולכן קטע שלם של DNA עם רצף נתון של בסיסים יבנה חלבון ספציפי.

באורגניזמים רב-תאיים, תא מופרית יחיד, זיגוטה, מתחלק ומשכפל פעמים רבות כדי לייצר חיים שלמים. לכל תא יש אותו חומר גנטי בדיוק, אך תאים שונים מתפתחים באופנות שונות.

כלומר, בתהליך שנקרא בידול תאים תאים מסוימים בונים את החלבונים הנכונים להפוך לתאי כבד, ואחרים הופכים לתאי עור, אחרים תאי קיבה. בנוסף, תאים חייבים לשנות את אופן פעולתם ככל שהתנאים משתנים. תאי הקיבה שלך, למשל, צריכים לייצר יותר הורמוני עיכול ואנזימים כאשר קיים מזון.

ה- DNA עושה זאת באמצעות אותות המפעילים ומבטלים את ייצור החלבונים המעורבים בעיכול. אותו דבר קורה כאשר התאים מבדילים: אותות מפעילים את הרמות הנכונות של ייצור החלבון ליצירת התא המתאים.

האבולוציה היא שינוי המאפיינים ככל שמייצרים דורות של אורגניזם. האבולוציה מתרחשת בקנה מידה קטן בתוך אורגניזם - כמו שינויים בצבע העור או השיער בבני אדם - ו גם בקנה מידה גדול - כמו יצירת המגוון העצום של החיים על פני כדור הארץ מתאים חד-תאיים מוקדמים אורגניזם.

זה יכול לקרות רק אם המולקולה הגנטית יכולה להשתנות, יכולה להשתנות. כמו DNA משכפל לייצור ביצה ו תאי זרע, שינויים יכולים להתגנב בכמה רמות.

דרך אחת היא באמצעות שינויים בנקודה אחת שמוסיפים, מחסירים או משנים רצף קיים. שינויים אחרים מתרחשים כאשר מולקולות DNA חוצות זו את זו, ומעבירות את סידור הגנים על כל אחד משני גדילי ה- DNA המוצלבים.