Поскольку Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик раскрыли структура ДНК, это было принято как молекула наследственности. До их открытия научное сообщество сохраняло некоторый скептицизм по поводу того, что ДНК подходит для этой работы, потому что роль ДНК четырехкратная. и эта молекула казалась слишком простой для выполнения этих четырех необходимых функций: репликации, кодирования, управления клетками и способности к мутировать.
Уникальная структура ДНК позволяет ей выполнять все эти функции.
Строительные блоки ДНК
ДНК - это сокращение от дезоксирибонуклеиновой кислоты. Он состоит из четыре азотистых основания, сокращенно A, C, G и T. Эти основания образуют две нити и связываются вместе, образуя двойную спираль.
A всегда связывается с T в одной цепи, а C всегда связывается с G в другой, что называется комплементарная пара оснований правило.
Репликация
Одна из целей ДНК - репликация. Это означает, что цепь ДНК копирует себя. Это происходит во время деления клеток, и именно так ДНК передает наследуемые признаки следующему набору клеток.
В течение Репликация ДНКдвойная спираль раскручивается, образуя две одинарные нити. Когда две цепи ДНК разделены и новая цепь будет успешно построена, она будет использовать шаблон существующей цепи для создания точной копии.
Иногда по разным причинам репликация не дает точной копии. Это называется Мутация ДНК. Мутации имеют решающее значение для эволюции, поскольку они позволяют организмам развивать адаптации, которые могут помочь им выжить в изменяющейся окружающей среде.
Однако мутации ДНК у людей также могут приводить к тому, что родители неосознанно передают своим детям определенные генетические заболевания, включая муковисцидоз, болезнь Тея-Сакса и серповидно-клеточную анемию.
Кодирование
Кодирование - еще одна функция ДНК. Работа каждой клетки выполняется белками, поэтому одна из функций ДНК - создавать правильные белки для каждой клетки. ДНК выполняет эту роль, поскольку содержит участки из трех оснований, называемые кодонами, которые направляют образование белков.
В длинном отрезке ДНК каждый кодон содержит информацию, которая направляет сборку одной аминокислоты на белок. Различные кодоны соответствуют сборке другой аминокислоты на белке, поэтому целый участок ДНК с заданной последовательностью оснований будет строить конкретный белок.
Управление сотовой связью
В многоклеточных организмах одна оплодотворенная клетка, зигота, делится и дублируется много раз, чтобы создать целое живое существо. Каждая клетка имеет один и тот же генетический материал, но разные клетки развиваются по-разному.
То есть в процессе, называемом дифференциация клеток одни клетки создают нужные белки, чтобы стать клетками печени, другие - клетками кожи, третьи - клетками желудка. Кроме того, клетки должны изменить способ своей работы при изменении условий. Клетки желудка, например, должны вырабатывать больше пищеварительных гормонов и ферментов, когда присутствует пища.
ДНК делает это с помощью сигналов, которые включают и выключают производство белков, участвующих в пищеварении. То же самое происходит и при дифференцировке клеток: сигналы запускают выработку нужного белка для формирования соответствующей клетки.
Способность мутировать
Эволюция - это изменение характеристик по мере того, как создаются поколения организма. Эволюция происходит внутри организма в небольших масштабах - например, изменение цвета кожи или волос у людей - и также в больших масштабах - таких как создание огромного множества форм жизни на Земле из ранних одноклеточных организм.
Это может произойти только в том случае, если генетическая молекула может измениться, может мутировать. Поскольку ДНК реплицируется, чтобы сделать яйцо и сперматозоиды, изменения могут закрасться на нескольких уровнях.
Один из способов - это одноточечные изменения, которые добавляют, вычитают или изменяют существующую последовательность. Другие изменения происходят, когда молекулы ДНК пересекаются друг с другом, меняя расположение генов на каждой из двух скрещенных цепей ДНК.