เนื่องจาก James Watson และ Francis Crick เปิดเผย โครงสร้างของดีเอ็นเอได้รับการยอมรับว่าเป็นโมเลกุลของกรรมพันธุ์ ก่อนการค้นพบของพวกเขา ชุมชนวิทยาศาสตร์ยังคงสงสัยอยู่บ้างว่า DNA นั้นขึ้นอยู่กับงานนั้น เพราะบทบาทของ DNA มีสี่เท่า และดูเหมือนโมเลกุลจะง่ายเกินไปที่จะทำหน้าที่ที่จำเป็นสี่ประการเหล่านี้ ได้แก่ การจำลองแบบ การเข้ารหัส การจัดการเซลล์ และความสามารถในการ กลายพันธุ์
โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของ DNA ช่วยให้สามารถทำหน้าที่ทั้งหมดนี้ได้
การสร้างบล็อคของ DNA
DNA ย่อมาจากกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก ประกอบด้วย สี่ฐานไนโตรเจนตัวย่อ A, C, G และ T ฐานเหล่านี้ประกอบเป็นเกลียวสองเส้นและผูกเข้าด้วยกันเป็นเกลียวคู่
A ผูกกับ T ในสายหนึ่งเสมอ และ C ผูกกับ G ในอีกสายหนึ่งเสมอ ซึ่งเรียกว่า การจับคู่ฐานเสริม กฎ
การจำลองแบบ
จุดประสงค์หนึ่งของ DNA คือการทำซ้ำ ซึ่งหมายความว่าสาย DNA จะสร้างสำเนาของตัวมันเอง มันเกิดขึ้นระหว่างการแบ่งเซลล์ และมันเป็นวิธีที่ DNA ถ่ายทอดลักษณะที่สืบทอดไปยังเซลล์ชุดต่อไป
ระหว่าง การจำลองดีเอ็นเอเกลียวคู่จะคลายตัวออกเป็นเกลียวเดี่ยวสองเส้น เมื่อ DNA สองสายแยกออกจากกันและสร้างสายใหม่สำเร็จ มันจะใช้รูปแบบของสายที่มีอยู่เพื่อสร้างสำเนาที่ถูกต้อง
บางครั้ง การจำลองแบบไม่ได้สร้างสำเนาที่ถูกต้องด้วยเหตุผลหลายประการ นี้เรียกว่า การกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอ. การกลายพันธุ์มีความสำคัญต่อวิวัฒนาการ เนื่องจากทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถพัฒนาการปรับตัวที่สามารถช่วยให้พวกมันอยู่รอดในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป
อย่างไรก็ตาม การกลายพันธุ์ของ DNA ในมนุษย์ยังสามารถนำไปสู่พ่อแม่โดยไม่รู้เงื่อนไขทางพันธุกรรมบางอย่างไปยังลูกของพวกเขา ซึ่งรวมถึงซิสติกไฟโบรซิส โรคเทย์-แซคส์ และโรคโลหิตจางชนิดเคียว
การเข้ารหัส
การเข้ารหัสเป็นอีกหน้าที่หนึ่งของ DNA การทำงานของแต่ละเซลล์กระทำโดยโปรตีน ดังนั้นหน้าที่หนึ่งของ DNA คือการสร้างโปรตีนที่เหมาะสมสำหรับทุกเซลล์ ดีเอ็นเอเติมเต็มบทบาทนี้โดยประกอบด้วยส่วนสามฐานที่เรียกว่าโคดอน ซึ่งกำหนดทิศทางการก่อตัวของโปรตีน
ใน DNA ที่ยืดยาว แต่ละโคดอนประกอบด้วยข้อมูลที่ชี้นำการรวมตัวของกรดอะมิโนหนึ่งตัวไปยังโปรตีน โคดอนที่ต่างกันจะสัมพันธ์กับการรวมตัวกันของกรดอะมิโนอีกตัวหนึ่งบนโปรตีน ดังนั้นทั้งส่วนของ DNA ที่มีลำดับเบสที่กำหนดจะสร้างโปรตีนจำเพาะ
การจัดการเซลลูล่าร์
ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เซลล์ที่ปฏิสนธิเพียงเซลล์เดียว ตัวอ่อนแบ่งและทำซ้ำหลาย ๆ ครั้งเพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตทั้งหมด แต่ละเซลล์มีสารพันธุกรรมเหมือนกันทุกประการ แต่เซลล์ต่างกันพัฒนาในรูปแบบที่แตกต่างกัน
นั่นคือในกระบวนการที่เรียกว่า ความแตกต่างของเซลล์ เซลล์บางเซลล์สร้างโปรตีนที่เหมาะสมเพื่อกลายเป็นเซลล์ตับ และเซลล์อื่นๆ กลายเป็นเซลล์ผิวหนัง เซลล์อื่นๆ ในกระเพาะอาหาร นอกจากนี้ เซลล์ต้องเปลี่ยนวิธีการทำงานเมื่อเงื่อนไขเปลี่ยนไป ตัวอย่างเช่น เซลล์ในกระเพาะอาหารของคุณต้องผลิตฮอร์โมนและเอนไซม์ย่อยอาหารมากขึ้นเมื่อมีอาหาร
ดีเอ็นเอทำสิ่งนี้ผ่านสัญญาณที่เปิดและปิดการผลิตโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการย่อยอาหาร สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อเซลล์สร้างความแตกต่าง: สัญญาณกระตุ้นการผลิตโปรตีนในระดับที่เหมาะสมเพื่อสร้างเซลล์ที่เหมาะสม
ความสามารถในการกลายพันธุ์
วิวัฒนาการคือการเปลี่ยนแปลงในลักษณะต่างๆ เมื่อมีการผลิตสิ่งมีชีวิตหลายชั่วอายุคน วิวัฒนาการเกิดขึ้นในระดับเล็กๆ ภายในสิ่งมีชีวิต เช่น การเปลี่ยนแปลงของสีผิวหรือสีผมของมนุษย์ และ ในระดับใหญ่เช่นกัน - เช่นการสร้างช่วงชีวิตที่กว้างใหญ่บนโลกจากเซลล์เดียวในยุคแรก สิ่งมีชีวิต
ที่สามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อโมเลกุลทางพันธุกรรมสามารถเปลี่ยนแปลงได้ สามารถกลายพันธุ์ได้ เมื่อ DNA ทำซ้ำเพื่อสร้างไข่และ เซลล์อสุจิการเปลี่ยนแปลงสามารถคืบคลานได้ในหลายระดับ
วิธีหนึ่งคือผ่านการเปลี่ยนแปลงจุดเดียวที่เพิ่ม ลบ หรือเปลี่ยนลำดับที่มีอยู่ การเปลี่ยนแปลงอื่นๆ เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของดีเอ็นเอข้ามกันและกัน โดยเปลี่ยนการจัดเรียงของยีนบนสายดีเอ็นเอที่ไขว้กันทั้งสองเส้น