יהיה קשה לעבור את בית הספר היסודי מבלי לשמוע כיצד DNA הוא "תכנית החיים". זה נמצא כמעט בכל תא של כמעט כל יצור חי על כדור הארץ. ה- DNA, חומצה דאוקסיריבונוקלאית, מכיל את כל המידע הדרוש לבניית עץ מזרע, שני חיידקים אחים מהורה יחיד, ואדם מזיגוטה. הפרטים כיצד זה מנחה תהליכים מורכבים אלה קשורים לרצף הנוקליאוטידים ב- DNA - מסודרים בקוד תלת-קטעי המגדיר את אופן בניית החלבונים. הוא עושה זאת בשלבים: ה- DNA בונה RNA, ואז ה- RNA בונה חלבונים.
בסיסים ב- DNA
יש הרבה מינוחים הקשורים ל- DNA, אך לימוד של כמה מונחים חשובים יכול לעזור לך להבין את המושגים. ה- DNA בנוי מארבעה בסיסים שונים: אדנין, גואנין, תימין וציטוזין, בדרך כלל בקיצור A, G, T ו- C. לפעמים אנשים יתייחסו לארבעה נוקלאוזידים שונים או נוקלאוטידים ב- DNA, אך אלה רק גרסאות שונות במקצת של הבסיסים. הדבר החשוב הוא הרצף של A, G, T ו- C בגדיל DNA, כי הסדר של אותם בסיסים מכיל את קוד ה- DNA. ה- DNA יהיה בדרך כלל בצורה כפולת גדילי, כאשר שתי מולקולות ארוכות מפותלות זו סביב זו.
יצירת RNA
המטרה הסופית של קידוד ה- DNA היא ליצור חלבונים, אך ה- DNA אינו מייצר חלבונים ישירות. במקום זאת, הוא מייצר סוגים שונים של RNA, אשר ייצרו את החלבון. סוג של RNA נראה כמו DNA - יש לו מבנים דומים מאוד, אלא שהוא כמעט תמיד קיים כגדיל יחיד במקום כגדיל כפול. הדבר החשוב הוא ש- RNA בנוי מהתבנית שקיימת ב- DNA בהבדל אחד: היכן ל- DNA יש תימין, "T", ל- RNA יש uracil, "U".
סינתזת חלבונים
ישנן מולקולות רבות ושונות המעורבות בייצור חלבונים, אך העבודה הבסיסית נעשית על ידי שני סוגים שונים של מולקולות RNA. האחד נקרא mRNA, והוא מורכב מחוטים ארוכים המכילים את הקוד לבניית חלבון. השני נקרא tRNA. מולקולת ה- tRNA קטנה בהרבה, ויש לה תפקיד אחד: להוביל חומצות אמינו למולקולת ה- mRNA. ה- tRNA מסתדר על ה- mRNA על פי תבנית הבסיסים על ה- mRNA - לפי סדר מקטעי C, G, A ו- U. ה- tRNA מתאים רק ל- mRNA בצורה אחת, מה שאומר שחומצות האמינו המובלות על ידי ה- tRNA יסתדרו גם בצורה אחת. הסדר של אותן חומצות אמינו הוא שיוצר חלבון.
קודונים
ישנם ארבעה בסיסים שונים ב- RNA. אם כל בסיס תואם חומצת אמינו נפרדת אחת בלבד, יכולות להיות רק ארבע חומצות אמינו שונות. אך חלבונים בנויים מ -20 חומצות אמינו. זה עובד מכיוון שכל tRNA - המולקולות הנושאות חומצות אמינו - תואם לסדר ספציפי של שלושה בסיסים על ה- mRNA. לדוגמא, אם ל- mRNA יש רצף CCU בעל שלושה בסיסים, אז ה- tRNA היחיד שישתלב בנקודה זו חייב לשאת את חומצת האמינו פרולין. רצפי שלושה בסיסים אלה נקראים קודונים. הקודונים נושאים את כל המידע הדרוש לייצור חלבונים.
התחל והפסק שלטים
מולקולות DNA ארוכות מאוד. מולקולת DNA אחת יכולה ליצור מולקולות RNA רבות ושונות, אשר לאחר מכן מייצרות חלבונים רבים ושונים. חלק מהמידע על מולקולות ה- DNA הארוכות מורכב מאותות או תמרורים כדי להראות היכן צריך להיפסק ולעצור עצם של RNA. אז רצף ה- DNA מכיל שני סוגים שונים של מידע: קודונים תלת-בסיסיים שאומרים ל- RNA כיצד לשים חומצות אמינו יחד בחלבון, ואותות בקרה נפרדים המראים היכן צריכה להתחיל מולקולת RNA תפסיק.