Оскільки Джеймс Уотсон і Френсіс Крик розкрили будова ДНК, це було прийнято як молекулу спадковості. До їх відкриття наукове співтовариство зберігало певний скептицизм щодо того, що ДНК задумала, оскільки роль ДНК у чотири рази і здавалося занадто простою молекулою, щоб виконувати ці чотири необхідні функції: реплікацію, кодування, управління клітинами та здатність мутувати.
Унікальна структура ДНК дозволяє їй виконувати всі ці функції.
Будівельні блоки ДНК
ДНК - це скорочення від дезоксирибонуклеїнової кислоти. Він складається з чотири азотисті основи, скорочено A, C, G і T. Ці основи утворюють дві нитки і зв’язуються між собою у формі подвійної спіралі.
A завжди пов'язується з T в одній нитці, а C завжди пов'язується з G в іншій, що називається додаткове базове сполучення правило.
Реплікація
Однією з цілей ДНК є реплікація. Це означає, що ланцюг ДНК робить свою копію. Це відбувається під час клітинного поділу, і саме так ДНК передає успадковані ознаки наступному набору клітин.
Протягом Реплікація ДНК
, подвійна спіраль розкручується, утворюючи дві одинарні нитки. Коли два ланцюги ДНК розділяються і новий ланцюг будується успішно, він буде використовувати шаблон існуючого ланцюга для побудови точної копії.Іноді з різних причин реплікація не дає точної копії. Це називається Мутація ДНК. Мутації мають вирішальне значення для еволюції, оскільки вони дозволяють організмам розвивати пристосування, які можуть допомогти їм вижити в мінливих умовах.
Однак мутації ДНК у людей також можуть призвести до того, що батьки несвідомо передають певні генетичні захворювання своїм дітям, включаючи муковісцидоз, хворобу Тей-Сакса та серповидноклітинну анемію.
Кодування
Кодування - це ще одна функція ДНК. Робота кожної клітини здійснюється білками, тому одна з ролей ДНК полягає у створенні правильних білків для кожної клітини. ДНК виконує цю роль, утримуючи триосновні ділянки - кодони, - що спрямовують утворення білків.
При великому відрізку ДНК кожен кодон містить інформацію, яка спрямовує збірку однієї амінокислоти на білок. Різні кодони відповідають складанню іншої амінокислоти на білок, тому цілий ділянку ДНК із заданою послідовністю основ буде будувати специфічний білок.
Клітинне управління
У багатоклітинних організмів одна запліднена клітина, зигота, багато разів ділить і дублює, щоб зробити цілу живу істоту. Кожна клітина має абсолютно однаковий генетичний матеріал, але різні клітини розвиваються по-різному.
Тобто в процесі, який називається диференціація клітин одні клітини будують правильні білки, щоб стати клітинами печінки, а інші - клітинами шкіри, інші клітинами шлунку. Крім того, клітини повинні змінювати спосіб роботи, коли змінюються умови. Наприклад, клітини вашого шлунка повинні виробляти більше травних гормонів та ферментів, коли є їжа.
ДНК робить це за допомогою сигналів, які вмикають і вимикають вироблення білків, що беруть участь у травленні. Подібне трапляється, коли клітини диференціюються: сигнали запускають потрібні рівні виробництва білка, щоб утворити відповідну клітину.
Можливість мутувати
Еволюція - це зміна характеристик у міру виробництва поколінь організму. Еволюція відбувається в невеликих масштабах в організмі - наприклад, зміна кольору шкіри або волосся у людини - і також у великих масштабах - наприклад, створення широкого кола життя на Землі з ранньої одноклітинної організм.
Це може статися лише в тому випадку, якщо генетична молекула може змінюватися, може мутувати. По мірі того, як ДНК реплікується, яйце і сперматозоїди, зміни можуть повзти на декілька рівнів.
Один із способів - це зміни в одній точці, які додають, віднімають або змінюють існуючу послідовність. Інші зміни відбуваються, коли молекули ДНК перетинають одна одну, змінюючи розташування генів на кожному з двох схрещених ланцюгів ДНК.