Siden James Watson og Francis Crick avslørte struktur av DNA, har det blitt akseptert som arvelighetsmolekylet. Før de ble oppdaget, beholdt det vitenskapelige samfunnet en viss skepsis med at DNA var opp til jobben, fordi rollen til DNA er firdoblet og det virket for enkelt et molekyl å utføre de fire nødvendige funksjonene: replikering, koding, cellehåndtering og evnen til å mutere.
Den unike strukturen til DNA gjør det mulig å oppfylle alle disse funksjonene.
Byggesteinene til DNA
DNA er en forkortelse for deoksyribonukleinsyre. Den består av fire nitrogenholdige baser, forkortet A, C, G og T. Disse basene danner to tråder og binder seg sammen i en dobbel helixformasjon.
A binder alltid med T i en streng, og C binder alltid med G i den andre, som kalles utfyllende baseparring regel.
Replikering
Et formål med DNA er å replikere. Dette betyr at en DNA-streng lager en kopi av seg selv. Det skjer under celledeling, og det er hvordan DNA viderefører arvelige egenskaper til neste sett med celler.
I løpet av DNA-replikasjon, dobler den dobbelte spiralen seg til å danne to enkle tråder. Når de to DNA-strengene skilles fra hverandre og en ny streng er bygget vellykket, vil den bruke mønsteret til den eksisterende strengen for å lage en eksakt kopi.
Noen ganger gir replikering av en rekke årsaker ikke en eksakt kopi. Dette er referert til som en DNA-mutasjon. Mutasjoner er avgjørende for evolusjon, ettersom de lar organismer utvikle tilpasninger som kan hjelpe dem å overleve i skiftende miljøer.
Imidlertid kan DNA-mutasjoner hos mennesker også føre til at foreldre uvitende overfører visse genetiske forhold til sine barn, inkludert cystisk fibrose, Tay-Sachs sykdom og sigdcelleanemi.
Koding
Koding er en annen funksjon av DNA. Arbeidet til hver celle utføres av proteiner, så en av rollene til DNA er å bygge de riktige proteinene for hver celle. DNA fyller denne rollen ved å inneholde trebaserte seksjoner - kalt kodoner - som styrer dannelsen av proteiner.
I en lang strekning av DNA inneholder hvert kodon informasjonen som styrer samlingen av en aminosyre på et protein. Ulike kodoner tilsvarer samlingen av en annen aminosyre på et protein, så en hel del av DNA med en gitt basesekvens vil bygge et spesifikt protein.
Cellular Management
I flercellede organismer, en enkelt befruktet celle, en zygote, deler og dupliserer mange ganger for å tjene et helt levende vesen. Hver celle har nøyaktig samme genetiske materiale, men forskjellige celler utvikler seg i forskjellige moter.
Det vil si i en prosess som heter celledifferensiering noen celler bygger de riktige proteinene for å bli leverceller, og andre blir hudceller, andre mageceller. I tillegg må celler endre måten de fungerer på når forholdene endres. Magcellene dine må for eksempel produsere mer fordøyelseshormoner og enzymer når maten er tilstede.
DNA gjør dette gjennom signaler som slår på og av produksjonen av proteiner som er involvert i fordøyelsen. Den samme typen ting skjer når celler skiller seg: signaler utløser riktig nivå av proteinproduksjon for å danne den riktige cellen.
Evnen til å mutere
Evolusjon er endringen i egenskaper når generasjoner av en organisme produseres. Evolusjon skjer i små skalaer i en organisme - som forandringer i hud eller hårfarge hos mennesker - og også i store skalaer - som for eksempel skapelsen av det enorme spekteret av liv på jorden fra en tidlig encellet organisme.
Det kan bare skje hvis det genetiske molekylet kan endre seg, kan mutere. Som DNA replikerer for å lage egg og sædceller, endringer kan krype inn på flere nivåer.
En måte er gjennom enkeltpunktsendringer som legger til, trekker fra eller endrer en eksisterende sekvens. Andre endringer skjer når DNA-molekyler krysser hverandre, og skifter generering av gener på hver av de to kryssede DNA-strengene.