รหัสลำดับดีเอ็นเอนิวคลีโอไทด์มีไว้เพื่ออะไร?

คงจะเป็นเรื่องยากที่จะเรียนจบชั้นประถมศึกษาโดยไม่ได้ยินว่า DNA เป็น "พิมพ์เขียวของชีวิต" อย่างไร มันอยู่ในเกือบทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเกือบทุกชนิดบนโลก DNA, กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก, มีข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้างต้นไม้จากเมล็ด, แบคทีเรียพี่น้องสองตัวจากพ่อแม่คนเดียว และมนุษย์จากไซโกต รายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการนำทางกระบวนการที่ซับซ้อนเหล่านี้เชื่อมโยงกับลำดับนิวคลีโอไทด์ใน DNA ซึ่งจัดลำดับในรหัสสามส่วนที่กำหนดวิธีการสร้างโปรตีน มันทำเป็นขั้นตอน: DNA สร้าง RNA จากนั้น RNA สร้างโปรตีน

มีคำศัพท์มากมายที่เกี่ยวข้องกับ DNA แต่การเรียนรู้คำศัพท์สำคัญสองสามคำสามารถช่วยให้คุณเข้าใจแนวคิดได้ ดีเอ็นเอถูกสร้างขึ้นจากเบสที่แตกต่างกันสี่ชนิด ได้แก่ อะดีนีน กัวนีน ไทมีน และไซโตซีน ซึ่งมักมีตัวย่อว่า A, G, T และ C บางครั้งผู้คนจะอ้างถึงนิวคลีโอไซด์หรือนิวคลีโอไทด์ที่แตกต่างกันสี่ชนิดใน DNA แต่สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงรุ่นฐานที่แตกต่างกันเล็กน้อย สิ่งสำคัญคือลำดับของ A, G, T และ C ในสาย DNA เพราะเป็นลำดับของเบสเหล่านั้นที่มีรหัสของ DNA ดีเอ็นเอมักจะอยู่ในรูปแบบเกลียวคู่ โดยมีโมเลกุลยาวสองโมเลกุลพันรอบกันและกัน

จุดประสงค์สูงสุดของการเข้ารหัส DNA คือการสร้างโปรตีน แต่ DNA ไม่ได้สร้างโปรตีนโดยตรง แต่กลับสร้าง RNA ชนิดต่างๆ ขึ้นมา ซึ่งจะสร้างโปรตีน RNA มีลักษณะเหมือน DNA -- มันมีโครงสร้างที่คล้ายกันมาก ยกเว้นว่ามันมักจะมีอยู่เป็นสายเดี่ยวแทนที่จะเป็นสายคู่ สิ่งสำคัญคือ RNA ถูกสร้างขึ้นจากรูปแบบที่มีอยู่ใน DNA โดยมีความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือ โดยที่ DNA มีไทมีน "T" RNA มี uracil และ "U"

มีโมเลกุลที่แตกต่างกันมากมายที่เกี่ยวข้องกับการสร้างโปรตีน แต่งานพื้นฐานนั้นทำโดยโมเลกุลอาร์เอ็นเอสองชนิดที่แตกต่างกัน หนึ่งเรียกว่า mRNA และประกอบด้วยเส้นยาวที่มีรหัสสำหรับสร้างโปรตีน อีกอันหนึ่งเรียกว่า tRNA โมเลกุล tRNA มีขนาดเล็กกว่ามาก และมีงานเดียวคือ ลำเลียงกรดอะมิโนไปยังโมเลกุล mRNA tRNA เรียงกันบน mRNA ตามรูปแบบของฐานบน mRNA -- ลำดับของเซ็กเมนต์ C, G, A และ U tRNA เข้ากับ mRNA ได้ทางเดียวเท่านั้น ซึ่งหมายความว่ากรดอะมิโนที่ขนส่งโดย tRNA จะเข้าแถวในทางเดียวเท่านั้นเช่นกัน ลำดับของกรดอะมิโนเหล่านั้นคือสิ่งที่สร้างโปรตีน

มีสี่ฐานที่แตกต่างกันใน RNA หากแต่ละเบสจับคู่กับกรดอะมิโนที่แยกจากกันเพียงตัวเดียว ก็สามารถมีกรดอะมิโนที่แตกต่างกันได้เพียงสี่ตัวเท่านั้น แต่โปรตีนถูกสร้างขึ้นจากกรดอะมิโน 20 ชนิด มันได้ผลเพราะ tRNA แต่ละตัว -- โมเลกุลที่มีกรดอะมิโน -- จับคู่กับลำดับเฉพาะของเบสสามตัวบน mRNA ตัวอย่างเช่น ถ้า mRNA มี CCU ที่มีลำดับสามเบส ดังนั้น tRNA เพียงตัวเดียวที่จะพอดีกับจุดนั้นจะต้องมีโพรลีนของกรดอะมิโน ลำดับสามฐานเหล่านี้เรียกว่าโคดอน โคดอนมีข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้างโปรตีน

โมเลกุลของ DNA นั้นยาวมาก โมเลกุล DNA ตัวเดียวสามารถสร้างโมเลกุล RNA ต่างๆ ได้มากมาย ซึ่งจะไปสร้างโปรตีนที่แตกต่างกันมากมาย ข้อมูลบางส่วนเกี่ยวกับโมเลกุลดีเอ็นเอที่มีความยาวประกอบด้วยสัญญาณหรือป้ายบอกทางเพื่อแสดงว่าสายของ RNA ควรเริ่มต้นและหยุดที่ใด ดังนั้นลำดับดีเอ็นเอจึงมีข้อมูลสองประเภทที่แตกต่างกัน: โคดอนสามฐานที่บอกอาร์เอ็นเอว่าต้องใส่อย่างไร กรดอะมิโนรวมกันเป็นโปรตีน และแยกสัญญาณควบคุมที่แสดงว่าโมเลกุลอาร์เอ็นเอควรเริ่มต้นที่ไหนและ หยุด.