Откако су Јамес Ватсон и Францис Црицк открили структура ДНК, прихваћен је као молекул наследности. Пре њиховог открића, научна заједница је задржала одређени скептицизам да је ДНК дорасла послу, јер је улога ДНК четворострука и изгледало је превише једноставно да молекул изврши те четири неопходне функције: репликацију, кодирање, управљање ћелијама и способност да мутирати.
Јединствена структура ДНК омогућава јој да испуни све ове функције.
Грађевински блокови ДНК
ДНК је скраћеница од деоксирибонуклеинске киселине. Састоји се од четири азотне базе, скраћено А, Ц, Г и Т. Те базе чине две нити и везују се заједно у двоструку спиралну формацију.
А се увек веже са Т у једном ланцу, а Ц се увек веже са Г у другом, што се назива комплементарно упаривање базе правило.
Репликација
Једна од сврха ДНК је репликација. То значи да ланац ДНК прави своју копију. То се дешава током ћелијске деобе и то је начин на који ДНК преноси наследне особине на следећи скуп ћелија.
У току ДНК репликација, двострука завојница се сама одмата формирајући две појединачне нити. Када се два ланца ДНК одвоје и нови ланац буде успешно изграђен, користиће образац постојећег ланца за конструисање тачне копије.
Понекад, из различитих разлога, репликација не даје тачну копију. Ово се назива а ДНК мутација. Мутације су кључне за еволуцију, јер омогућавају организмима да развију прилагођавања која им могу помоћи да преживе у променљивом окружењу.
Међутим, мутације ДНК код људи такође могу довести до тога да родитељи несвесно преносе одређена генетска стања на своју децу, укључујући цистичну фиброзу, Таи-Сацхсову болест и анемију српастих ћелија.
Кодирање
Кодирање је још једна функција ДНК. Рад сваке ћелије обављају протеини, па је једна од улога ДНК да изгради праве протеине за сваку ћелију. ДНК испуњава ову улогу садржећи тробазне делове - назване кодонима - који усмеравају стварање протеина.
У дугом делу ДНК, сваки кодон садржи информације које усмеравају скуп једне аминокиселине на протеин. Различити кодони одговарају састављању друге аминокиселине на протеин, па ће читав део ДНК са датим низом база изградити специфични протеин.
Ћелијско управљање
У вишећелијским организмима, једна оплођена ћелија, зигота, дели и дуплира много пута да би створио цело живо биће. Свака ћелија има потпуно исти генетски материјал, али се различите ћелије развијају на различите начине.
Односно, у процесу тзв диференцијација ћелија неке ћелије граде праве протеине да постану ћелије јетре, а друге ћелије коже, друге ћелије желуца. Поред тога, ћелије морају променити начин рада како се мењају услови. На пример, ваше желучане ћелије морају да производе више дигестивних хормона и ензима када је храна присутна.
ДНК то чини путем сигнала који укључују и искључују производњу протеина који су укључени у варење. Иста врста ствари се дешава док се ћелије разликују: сигнали покрећу праве нивое производње протеина да би се формирала одговарајућа ћелија.
Способност мутације
Еволуција је промена карактеристика како се генерације организма производе. Еволуција се дешава на малим размерама у организму - као што су промене коже или боје косе код човека - и такође у великим размерама - попут стварања широког спектра живота на Земљи из раног једноћелијског организам.
То се може догодити само ако се генетски молекул може променити, може мутирати. Како се ДНК реплицира да би се створило јаје и ћелије сперме, промене се могу увући на неколико нивоа.
Један од начина је кроз промене у једној тачки које додају, одузимају или мењају постојећи низ. Друге промене се дешавају када се молекули ДНК укрштају, мењајући распоред гена на сваком од два укрштена ланца ДНК.