Odkedy James Watson a Francis Crick odhalili štruktúra DNA, bola prijatá ako molekula dedičnosti. Pred ich objavením si vedecká komunita zachovala určitý skepticizmus v tom, že DNA je na rade, pretože úloha DNA je štvornásobná a molekula sa zdala príliš jednoduchá na to, aby vykonávala tieto štyri nevyhnutné funkcie: replikáciu, kódovanie, správu buniek a schopnosť mutovať.
Jedinečná štruktúra DNA jej umožňuje plniť všetky tieto funkcie.
Stavebné bloky DNA
DNA je skratka pre deoxyribonukleovú kyselinu. Skladá sa z štyri dusíkaté bázy, skrátene A, C, G a T. Tieto bázy tvoria dva vlákna a viažu sa spolu do dvojitej špirály.
A sa vždy viaže s T v jednom vlákne a C sa vždy viaže s G v druhom, čo sa nazýva doplnkové párovanie báz pravidlo.
Replikácia
Jedným účelom DNA je replikácia. To znamená, že reťazec DNA vytvára svoju kópiu. Stáva sa to počas bunkového delenia a DNA prenáša dedičné znaky na ďalšiu sadu buniek.
Počas Replikácia DNA, dvojitá špirála sa odvíja a vytvára dve jednoduché vlákna. Keď sú dva reťazce DNA oddelené a úspešne sa vytvorí nové vlákno, použije sa na vytvorenie presnej kópie vzor existujúceho vlákna.
Niekedy z rôznych dôvodov replikácia neprinesie presnú kópiu. Toto sa označuje ako a Mutácia DNA. Mutácie sú pre evolúciu rozhodujúce, pretože umožňujú organizmom vyvinúť adaptácie, ktoré im môžu pomôcť prežiť v meniacom sa prostredí.
Mutácie DNA u ľudí však môžu viesť aj k tomu, že rodičia nevedomky prenášajú na svoje deti určité genetické podmienky vrátane cystickej fibrózy, Tay-Sachsovej choroby a kosáčikovitej anémie.
Kódovanie
Kódovanie je ďalšou funkciou DNA. Prácu každej bunky vykonávajú proteíny, takže jednou z úloh DNA je vytvárať pre každú bunku správne proteíny. DNA plní túto úlohu tým, že obsahuje trojbázové sekcie - nazývané kodóny -, ktoré usmerňujú tvorbu bielkovín.
V dlhom úseku DNA obsahuje každý kodón informáciu, ktorá smeruje zostavenie jednej aminokyseliny na proteín. Rozdielne kodóny zodpovedajú zostaveniu inej aminokyseliny na proteíne, takže celá časť DNA s danou sekvenciou báz vytvorí špecifický proteín.
Správa buniek
V mnohobunkových organizmoch jediná oplodnená bunka zygota, mnohokrát sa rozdeľuje a duplikuje, aby sa z neho stala celá živá bytosť. Každá bunka má úplne rovnaký genetický materiál, ale rôzne bunky sa vyvíjajú rôznymi spôsobmi.
To znamená v procese tzv bunková diferenciácia niektoré bunky vytvárajú správne bielkoviny, aby sa z nich stali pečeňové bunky, a iné sa stanú bunkami kože, inými bunkami žalúdka. Okrem toho musia bunky meniť spôsob svojej činnosti, pretože sa menia podmienky. Vaše žalúdočné bunky musia napríklad pri príjme potravy produkovať viac tráviacich hormónov a enzýmov.
DNA to robí prostredníctvom signálov, ktoré zapínajú a vypínajú produkciu bielkovín podieľajúcich sa na trávení. Rovnaké veci sa dejú, keď sa bunky diferencujú: signály spúšťajú správnu hladinu produkcie proteínov a vytvárajú tak vhodnú bunku.
Schopnosť mutovať
Evolúcia je zmena charakteristík generovaných generáciami organizmu. Vývoj sa deje v malom rozsahu v organizme - ako sú zmeny farby kože alebo vlasov u ľudí - a aj vo veľkých mierkach - napríklad vytvorenie obrovského rozsahu života na Zemi z ranného jednobunkového systému organizmus.
To sa môže stať, iba ak sa genetická molekula dokáže meniť, mutovať. Ako sa DNA replikuje a vytvára sa z nej vajíčko a spermie, zmeny sa môžu vkradnúť na niekoľkých úrovniach.
Jedným zo spôsobov je uskutočnenie jednobodových zmien, ktoré pridávajú, odčítajú alebo menia existujúcu postupnosť. Ďalšie zmeny nastávajú, keď sa molekuly DNA navzájom krížia, čím sa mení usporiadanie génov na každom z dvoch skrížených reťazcov DNA.