Proses paling transendental yang berlaku dalam semua sel ialah sintesis protein, penyiasatan penggantian asid amino yang membentuk struktur utama protein dimasukkan ke dalam DNA. Melalui siaran ini anda akan mengetahui segala-galanya tentang struktur asas DNA.
struktur DNA
Di samping itu, dikenali sebagai asid deoksiribonukleik, ia adalah biopolimer yang monomernya adalah nukleotida, ini bermakna struktur DNA adalah polinukleotida, juga, apabila ditanya Bagaimanakah DNA terbentuk?, memandangkan ia adalah molekul DNA, ia biasanya diperbuat daripada dua helai yang menguncup antara satu sama lain di sepanjang garis heliks, dalam kebanyakan kes mereka memanggilnya "berpintal lingkaran" dan saling berkaitan dengan ikatan hidrogen.
Untaian dalam molekul DNA diperintah dengan cara yang bertentangan, tulang belakang untaian DNA terdiri daripada gugus fosfat gula, dan bes nitrogen satu untai disusun dalam susunan khusus yang ketat bertentangan dengan bes nitrogen yang lain. peraturan pelengkap.
Molekul DNA mempunyai tempat yang sangat istimewa dalam sains kehidupan, ia adalah DNA yang menyimpan maklumat lengkap tentang bahagian DNA dan sifat badan dan dalam semua butiran terkecil, oleh itu, pengetahuan tentang semua ciri struktur DNA pada asasnya penting.
Ia adalah dengan pendedahan Watson dan Crick pada tahun 1953 tentang pembinaan struktur DNA yang paling penting, heliks berganda yang terkenal, era baru dalam sejarah kemajuan manusia bermula, era biologi molekul dan genetik. bioteknologi dan perubatan molekul ditubuhkan pada genetik molekul.
Ia juga mempunyai kaitan dengan aspek DNA yang paling asas, terutamanya yang kajiannya dimainkan bukan sahaja oleh biologi dan genetik, tetapi juga oleh kimia, fizik dan matematik, bagaimana struktur DNA dan mengapa penemuan ini dianggap sebagai salah satu yang terbesar dalam sejarah dan hubungannya dengan Ciri-ciri Sains, asimetri semua makhluk hidup berhubung dengan kanan dan kiri, atas kepercayaan utama biologi molekul.
Undang-undang sejagat bagi bahan hidup, tentang mengapa DNA adalah linear dalam sesetengah organisma dan terkunci pada yang lain, tentang mutasi, kerosakan pada teks DNA, yang membawa kepada pelbagai penyakit keturunan, tentang teknologi penyuntingan DNA revolusioner yang muncul di hadapan mata kita, yang akan membolehkan dalam masa terdekat untuk membetulkan kesilapan dalam teks DNA pesakit.
Untuk memahami fungsi biologi DNA, anda mesti terlebih dahulu memahami struktur molekulnya, ini memerlukan pembelajaran perbendaharaan kata untuk bercakap tentang blok binaan DNA dan bagaimana blok binaan ini dipasang untuk membentuk molekul DNA.
fungsi DNA
DNA ialah molekul maklumat, ia mengumpul maklumat untuk membuat molekul besar lain, dipanggil protein, ilustrasi ini dikumpulkan di dalam setiap sel anda, bertukar antara 46 struktur panjang yang dikenali sebagai kromosom, kromosom ini terdiri daripada beribu-ribu lagi serpihan kepingan pendek DNA, yang dipanggil gen, setiap gen menyatukan pengetahuan untuk membuat kepingan protein, protein keseluruhan, atau pelbagai protein khusus.
DNA sangat sesuai untuk melaksanakan fungsi biologi ini kerana struktur molekulnya dan pembangunan satu siri enzim pemprosesan tinggi yang ditala untuk berinteraksi dengan struktur molekul ini dengan cara tertentu.
Kebetulan antara struktur DNA dan aktiviti enzim ini sangat berkesan dan halus sehingga DNA telah menjadi, sepanjang masa evolusi, molekul pengumpulan maklumat sejagat untuk semua bentuk kehidupan, alam semula jadi belum menemui penyelesaian yang lebih baik daripada DNA untuk menyimpan, menyatakan dan memindahkan arahan untuk membuat protein.
Bagaimanakah arahan yang ditulis dalam DNA ditafsirkan?
DNA manusia mengandungi berbilion asas, dan daripada jumlah ini hampir 99% adalah serupa pada semua orang, dan ia serupa dengan cara susunan huruf abjad boleh digunakan untuk membentuk perkataan, susunan asas Nitrogen dalam Urutan DNA membentuk gen, yang dalam bahasa sel, memberitahu sel cara membuat protein, sejenis asid nukleik lain, asid ribonukleik, atau RNA, menterjemah maklumat genetik daripada DNA kepada protein.
Nukleotida bergabung untuk membentuk dua helai panjang yang berpusing membentuk organisasi yang dipanggil heliks berganda. Jika anda memikirkan susunan heliks berganda sebagai tangga, molekul fosfat dan gula akan menjadi sisi, manakala tapaknya ialah anak tangga. , pangkal satu helai diratakan dengan tapak helai lain, adenin berpasangan dengan timin dan guanin berpasangan dengan sitosin.
Molekul DNA adalah panjang, sebenarnya, terlalu lama sehingga tidak dapat masuk ke dalam sel tanpa penutup yang sesuai, untuk menyumbat ke dalam sel, DNA melipat dengan kemas ke dalam struktur kromosom, setiap kromosom mempunyai satu molekul DNA Manusia mempunyai dua puluh tiga pasang kromosom, yang terletak di dalam nukleus sel.
sintesis protein
Protein adalah molekul besar yang boleh melakukan semua jenis tugas dalam sel, seterusnya ia boleh memudahkan tindak balas kimia seperti Enzim, ia juga boleh memainkan peranan struktur seperti Cytoskeleton, ia boleh menghantar isyarat ke permukaan sel, contohnya adalah reseptor membran. dan banyak lagi.
Gen yang ditulis dalam DNA kita adalah sejenis resipi untuk membuat protein, bagaimanapun, kerana resipi itu dikodkan dalam bentuk bes nitrogen (ATCG), ia mesti diterjemahkan terlebih dahulu, beberapa protein bekerja bersama untuk mencapai ini, rantaian Heliks berganda DNA mesti dikeluarkan terlebih dahulu untuk memberi akses kepada gen sasaran.
Kemudian protein menyebabkan salinan cermin urutan DNA sasaran sebagai sejenis RNA messenger, salinan formula yang disalin dalam RNA messenger ini dimajukan keluar dari nukleus, kerana protein berasal dari bahagian lain sel, di sana ribosom. , struktur kecil yang mendominasi berhampiran nukleus, akan bermain dengan tukang masak dan membaca resipi untuk membuat protein.
Komponen utama protein ialah asid amino dan ribosom menggunakan model RNA messenger untuk menggandingkan asid amino dalam susunan yang betul dan membentuk rantai panjang, asid amino ialah molekul asid organik yang dibangunkan oleh amina, struktur kimia yang berasal daripada ammonia .
Ahli kimia mengetahui beratus-ratus daripadanya, tetapi hanya dua puluh asid amino digunakan dalam protein, tetapi protein dalam perwakilan linear ini belum lengkap, untuk menjadi berkesan, ia mesti dilipat semula seperti origami, jadi ia pergi dari satu rantai mudah ke struktur tiga dimensi yang rumit.
transkrip itu
DNA mempunyai ilustrasi asas untuk menggariskan protein melalui penyahkodan kod genetik, proses ini hanya berdaya maju terima kasih kepada dua fasa berbeza, transkripsi dan terjemahan.
Transkripsi ialah cara rentetan nukleotida DNA ditulis semula ke dalam helai nukleotida RNA tambahan, melambangkan bahawa molekul DNA menulis semula mereka ke dalam molekul RNA.
Operasi ini adalah perlu supaya abjad DNA diuraikan menjadi sesuatu yang boleh difahami oleh seluruh radas yang perlu melaksanakan dan mempraktikkan tugas yang diramalkan oleh kod genetik, maklumat tentang urutan nukleotida yang akan disintesis adalah disalin ke dalam rantai RNA dan kemudian diangkut ke sitoplasma, RNA yang disintesis biasanya dipanggil transkrip.
Proses penterjemahan terdiri daripada mentafsir maklumat genetik daripada jujukan nukleotida kepada jujukan asid amino, terjemahan berlaku dalam ribosom, struktur yang terdiri daripada RNA ribosom dan protein, yang membolehkan pemasangan asid amino daripada triplet nukleotida.
Oleh itu, ini adalah fasa di mana kod genetik retak, sintesis protein memerlukan kerja serentak banyak ribosom pada molekul RNA utusan tunggal untuk menghasilkan banyak salinan setiap protein individu secara serentak.
T-RNA dan r-RNA memainkan peranan penting dalam proses ini (pemindahan RNA dan RNA ribosom) kerana ia membenarkan terjemahan maklumat yang dibawa oleh RNA messenger, dalam urutan asid amino yang mudah dan betul yang kemudiannya akan membentuk protein. sel kita dan oleh itu badan kita.
Terjemahan dan kod genetik
Tempoh pertama istilah gen ialah «Transkripsi», yang membolehkan maklumat yang termasuk dalam DNA dirumuskan dalam salinan RNA, RNA utusan ini menyampaikan maklumat genetik kepada ribosom tempat «Terjemahan» berlaku, langkah kedua pernyataan gen.
Peraturan asas saling melengkapi membolehkan kita membayangkan dengan mudah mekanisme transkripsi, di mana maklumat daripada DNA dihantar ke RNA, adenine berbanding urasil atau timin, sitosin berbanding guanin.
Sebaliknya, untuk penterjemahan, jujukan nukleotida RNA utusan yang akan menentukan jujukan asid amino protein, oleh itu, petikan dari satu "bahasa" kepada yang lain adalah terjemahan yang mematuhi kod, Kod Genetik. .
Kod genetik adalah tanda yang membolehkan transformasi rantaian nukleotida (DNA dan RNA) kepada rantaian asid amino, kod itu melibatkan bes A, C, T dan G, serta dua puluh asid amino, genetik. kod mempunyai ciri yang berbeza:
- Kodon mewakili triplet nukleotida dan pada masa yang sama mengumpulkan asid amino.
- Urutan gen dan urutan protein yang dikodkan adalah kolinear, iaitu panjang gen dan panjang struktur utama protein akhir adalah berkadar.
- Kod genetik adalah universal, sebenarnya, setiap asid amino mempunyai satu atau lebih kodon dan ini berada pada tahap banyak organisma prokariotik dan eukariotik yang hidup.
- Kod genetik adalah berulang, beberapa kodon dikumpul untuk asid amino yang sama, terdapat enam puluh empat kodon dan dua puluh asid amino, selalunya dua nukleotida pertama kodon memerlukan asid amino, jadi lebihan adalah disebabkan oleh nukleotida ketiga kodon itu.
- Kod genetik tidak bertindih, nukleotida kodon hanya mengambil bahagian dalam kod asid amino tunggal, jadi asid amino seterusnya akan dikodkan oleh kodon seterusnya yang terdapat dalam mRNA, kita bercakap tentang bingkai bacaan atau bingkai bacaan.
- Kod ini mempunyai sistem pemarkahan, kodon arahan ialah kodon AUG (GUG untuk mitokondria saya) dan kodon henti ialah kodon UAA (oker), UAG (ambar) dan UGA (opal), UGA (opal ) tidak ada. dalam mitokondria.
DNA dan bioteknologi moden
Bioteknologi, sebagai sains, telah dimulakan pada akhir abad ke-70, pada awal XNUMX-an, semuanya bermula dengan kejuruteraan genetik, apabila Saintis penting mereka berjaya memindahkan bahan genetik dari satu organisma ke yang lain tanpa pelaksanaan teknik seksual, untuk ini, DNA rekombinan atau rDNA digunakan, prosedur ini digunakan untuk mengubah atau memperbaiki organisma tertentu.
Bioteknologi perubatan termasuk proses pengeluaran di mana objek biologi atau bahan perubatan dicipta, ini adalah enzim, vitamin, antibiotik, polisakarida mikrob individu yang boleh digunakan sebagai produk bebas atau sebagai bahan tambahan dalam penciptaan pelbagai bentuk dos, asid amino.
Penemuan bahawa gen diperbuat daripada DNA dan boleh diasingkan, disalin dan dimanipulasi telah membawa kepada adalah bioteknologi moden, New Zealand mempunyai banyak aplikasi untuk bioteknologi moden.
Manusia telah memanipulasi benda hidup selama beribu-ribu tahun, contoh bioteknologi awal termasuk menjinakkan tumbuh-tumbuhan dan haiwan dan kemudian secara selektif membiak mereka untuk ciri-ciri tertentu.
Bioteknologi moden melibatkan pembuatan produk berguna daripada keseluruhan organisma atau bahagian organisma, seperti molekul, sel, tisu dan organ, perkembangan terkini dalam bioteknologi termasuk tumbuhan dan haiwan yang diubah suai secara genetik, terapi sel dan nanoteknologi, produk ini tidak digunakan setiap hari, tetapi ia boleh memberi manfaat kepada kita pada masa hadapan.
Bioteknologi benar-benar menunjukkan dirinya dengan bahan genetik sel. Jika kita memeriksa sel dengan mikroskop berkekuatan tinggi, kita akan melihat taburan panjang seperti benang yang dipanggil kromosom. Kromosom ini, yang terdiri daripada DNA (asid deoksiribonukleik), terbina peranti yang dipanggil gen.
Gen mengawal pengeluaran protein dan protein tertentu, seterusnya, menentukan ciri-ciri organisma, dalam beberapa kes gen boleh mengawal sifat tertentu, seperti ketahanan organisma terhadap penyakit, manakala dalam kes lain, ciri boleh ditentukan oleh banyak orang. gen.
dalam haiwan
Kemahiran yang dipanggil microinjection ialah prosedur yang sering digunakan untuk menghasilkan haiwan yang diubah suai secara genetik atau transgenik. Melalui amalan ini, jarum yang sangat halus digunakan untuk menyuntik larutan molekul DNA yang mempunyai gen yang membawa ciri-ciri yang dikehendaki (seperti ketahanan terhadap penyakit) dalam yang Sel haiwan, biasanya dalam tempoh embrio.
Gen dimasukkan ke dalam bahan genetik sel haiwan, dan sel mula menyatakan ciri yang ditentukan oleh gen baru, aplikasi teknik suntikan mikro ini juga boleh mempunyai potensi manfaat untuk pertanian.
dalam bakteria
Dalam bakteria tertentu, segmen bulat semula jadi yang kecil DNA dipanggil plasmid, yang boleh digunakan untuk kejuruteraan genetik, DNA plasmid boleh dikeluarkan dari sel bakteria, diubah suai dengan penambahan gen baru, dan dimasukkan semula ke dalam sel.
Dengan gen baru, sel bakteria kini boleh menjadikan produk gen ini sebagai miliknya. Oleh kerana bakteria menyalin dengan sangat cepat, sejumlah besar bakteria yang memiliki plasmid yang telah diubahsuai boleh digunakan untuk menghasilkan kuantiti produk gen yang signifikan secara komersial. , seperti bahan tambahan makanan atau vaksin haiwan, dalam langkah masa yang singkat.
dalam tumbuhan
Sel tumbuhan mempunyai dinding luar yang keras, yang menjadikan penghantaran gen ke sel tumbuhan sedikit lebih mencabar berbanding bakteria, terdapat dua teknik utama yang proses ini dijalankan.
