Sedan James Watson och Francis Crick avslöjade DNA-struktur, det har accepterats som ärftmolekylen. Innan de upptäcktes behöll det vetenskapliga samfundet viss skepsis att DNA var upp till jobbet, eftersom DNA: s roll är fyrfaldig och det verkade för enkelt en molekyl för att utföra de fyra nödvändiga funktionerna: replikering, kodning, cellhantering och förmågan att mutera.
DNA: s unika struktur gör det möjligt att utföra alla dessa funktioner.
Byggstenarna i DNA
DNA är förkortning för deoxiribonukleinsyra. Den består av fyra kvävehaltiga baser, förkortat A, C, G och T. Dessa baser bildar två strängar och binder ihop i en dubbel helixformation.
A binder alltid med T i en sträng, och C binder alltid med G i den andra, som kallas kompletterande basparning regel.
Replikering
Ett syfte med DNA är att replikera. Detta innebär att en DNA-sträng gör en kopia av sig själv. Det händer under celldelning, och det är hur DNA förmedlar ärvda egenskaper till nästa uppsättning celler.
Under DNA-replikation, rullar den dubbla spiralen upp sig för att bilda två enkla strängar. När de två DNA-trådarna separeras och en ny tråd byggs framgångsrikt kommer den att använda mönstret för den befintliga strängen för att konstruera en exakt kopia.
Ibland, av olika skäl, ger replikering inte en exakt kopia. Detta kallas en DNA-mutation. Mutationer är avgörande för evolutionen, eftersom de tillåter organismer att utveckla anpassningar som kan hjälpa dem att överleva i föränderliga miljöer.
DNA-mutationer hos människor kan emellertid också leda till att föräldrar omedvetet överför vissa genetiska tillstånd till sina barn, inklusive cystisk fibros, Tay-Sachs-sjukdom och sigdcellanemi.
Kodning
Kodning är en annan funktion av DNA. Arbetet i varje cell utförs av proteiner, så en av rollerna för DNA är att bygga rätt proteiner för varje cell. DNA fyller denna roll genom att innehålla trebassektioner - kallade kodoner - som styr bildandet av proteiner.
I en lång sträcka av DNA innehåller varje kodon informationen som styr sammansättningen av en aminosyra på ett protein. Olika kodoner motsvarar sammansättningen av en annan aminosyra på ett protein, så en hel sektion av DNA med en given sekvens av baser kommer att bygga ett specifikt protein.
Mobilhantering
I flercelliga organismer, en enda befruktad cell, en zygotedelar upp och dupliceras många gånger för att få ett helt levande varelse. Varje cell har exakt samma genetiska material, men olika celler utvecklas i olika mode.
Det vill säga i en process som kallas celldifferentiering vissa celler bygger rätt proteiner för att bli leverceller och andra blir hudceller, andra magceller. Dessutom måste cellerna förändra hur de fungerar när förhållandena förändras. Dina magceller, till exempel, måste producera mer matsmältningshormoner och enzymer när maten är närvarande.
DNA gör detta genom signaler som slår på och av produktionen av proteiner som är involverade i matsmältningen. Samma typ av saker händer när celler skiljer sig åt: signaler utlöser rätt nivåer av proteinproduktion för att bilda lämplig cell.
Förmågan att mutera
Evolution är förändringen i egenskaper när generationer av en organism produceras. Evolution sker i små skalor inom en organism - såsom förändringar i hud- eller hårfärg hos människor - och också i stora vågar - till exempel skapandet av det stora utbudet av liv på jorden från ett tidigt encelligt organism.
Det kan bara hända om den genetiska molekylen kan förändras, kan mutera. Som DNA replikerar för att göra ägg och spermier, förändringar kan krypa in på flera nivåer.
Ett sätt är genom enpunktsändringar som lägger till, subtraherar eller ändrar en befintlig sekvens. Andra förändringar inträffar när DNA-molekyler korsar varandra, vilket byter arrangemang av gener på var och en av de två korsade DNA-strängarna.