De când James Watson și Francis Crick au dezvăluit structura ADN-ului, a fost acceptată ca moleculă a eredității. Înainte de descoperirea lor, comunitatea științifică a păstrat un anumit scepticism că ADN-ul era la îndemână, deoarece rolul ADN-ului este de patru ori și părea o moleculă prea simplă pentru a îndeplini acele patru funcții necesare: replicare, codificare, gestionarea celulei și capacitatea de a muta.
Structura unică a ADN-ului îi permite să îndeplinească toate aceste funcții.
Elementele de bază ale ADN-ului
ADN este prescurtarea de acid dezoxiribonucleic. Este alcătuit din patru baze azotate, prescurtate A, C, G și T. Aceste baze formează două fire și se leagă împreună într-o formație cu dublă helică.
A se leagă întotdeauna cu T într-un fir, iar C se leagă întotdeauna cu G în celălalt, care se numește asocierea complementară a bazelor regulă.
Replicare
Un scop al ADN-ului este reproducerea. Aceasta înseamnă că un fir de ADN face o copie a sa. Se întâmplă în timpul diviziunii celulare și este modul în care ADN-ul trece trăsăturile moștenite către următorul set de celule.
Pe parcursul Replicarea ADN-ului, dubla helix se desfășoară pentru a forma două fire simple. Când cele două catene de ADN sunt separate și o nouă catena este construită cu succes, va folosi modelul catenei existente pentru a construi o copie exactă.
Uneori, din diverse motive, replicarea nu produce o copie exactă. Aceasta este denumită a Mutația ADN-ului. Mutațiile sunt esențiale pentru evoluție, deoarece permit organismelor să dezvolte adaptări care le pot ajuta să supraviețuiască în medii în schimbare.
Cu toate acestea, mutațiile ADN la oameni pot duce, de asemenea, la părinți, fără să știe, să transmită copiilor lor anumite condiții genetice, inclusiv fibroza chistică, boala Tay-Sachs și anemia cu celule secera.
Codificare
Codificarea este o altă funcție a ADN-ului. Lucrarea fiecărei celule este realizată de proteine, deci unul dintre rolurile ADN-ului este de a construi proteinele potrivite pentru fiecare celulă. ADN-ul îndeplinește acest rol conținând secțiuni cu trei baze - numite codoni - care dirijează formarea proteinelor.
Într-o lungă perioadă de ADN, fiecare codon conține informații care direcționează asamblarea unui aminoacid pe o proteină. Diferiti codoni corespund asamblarii unui alt aminoacid pe o proteina, deci o intreaga sectiune de ADN cu o secventa data de baze va construi o proteina specifica.
Managementul celular
În organismele multicelulare, o singură celulă fertilizată, un zigot, se împarte și se duplică de multe ori pentru a face o întreagă ființă vie. Fiecare celulă are exact același material genetic, dar celule diferite se dezvoltă în moduri diferite.
Adică într-un proces numit diferențierea celulară unele celule construiesc proteinele potrivite pentru a deveni celule hepatice, iar altele devin celule ale pielii, altele celule stomacale. În plus, celulele trebuie să schimbe modul în care funcționează pe măsură ce condițiile se schimbă. Celulele stomacului, de exemplu, trebuie să producă mai mulți hormoni digestivi și enzime atunci când alimentele sunt prezente.
ADN face acest lucru prin semnale care activează și dezactivează producția de proteine implicate în digestie. Același tip de lucru se întâmplă atunci când celulele se diferențiază: semnalele declanșează nivelurile potrivite de producție de proteine pentru a forma celula adecvată.
Abilitatea de a muta
Evoluția este schimbarea caracteristicilor pe măsură ce sunt generate generațiile unui organism. Evoluția are loc la cântare mici în interiorul unui organism - cum ar fi modificările culorii pielii sau a părului la oameni - și de asemenea, la scări mari - cum ar fi crearea unei game largi de vieți pe Pământ de la o singură celulă timpurie organism.
Acest lucru se poate întâmpla numai dacă molecula genetică se poate modifica, se poate muta. Pe măsură ce ADN-ul se replică pentru a face ou și spermatozoizi, schimbările se pot strecura pe mai multe niveluri.
O modalitate este prin modificări cu un singur punct care adaugă, scad sau modifică o secvență existentă. Alte schimbări se întâmplă atunci când moleculele de ADN se încrucișează, schimbând aranjamentul genelor pe fiecare dintre cele două catene de ADN încrucișate.