Vysvetľujeme, čo je DNA a prečo je nevyhnutná pre život. Štruktúra, replikácia DNA a rozdiely medzi DNA a RNA.
DNA má tiež tvar dvojitej špirály, stočenej na sebe.Čo je DNA?
DNA alebo deoxyribonukleová kyselina je a polymér nevyhnutné pre života, ktorý sa nachádza vo všetkých bunky z živé bytosti a vo vnútri najviac vírus. Ide o komplexný dlhý proteín, v ktorom je uložená všetka genetická informácia jedinca, teda návod na syntézu všetkých bielkoviny ktoré tvoria jeho organizmus: dalo by sa povedať, že obsahuje molekulárne inštrukcie na zostavenie živej bytosti.
Najmenšie jednotky takejto genetickej informácie sú tzv génov a skladajú sa zo špecifickej sekvencie nukleotidov, ktoré tvoria DNA, a tiež umožňujú ich dedičný prenos, niečo životne dôležité pre evolúciu života. Aj v týchto štruktúry obsahuje aj informácie o tom, ako a kedy by mala prebiehať syntéza základných zložiek buniek.
DNA je obsiahnutá v bunkách, a to buď rozptýlená v nich cytoplazme (v prípade organizmov prokaryoty: baktérie a archaea) a/alebo v rámci bunkové jadro (v prípade eukaryoty: podlahy, zvierat, huby). Na jeho dekódovanie a použitie ako templátu je potrebný zásah RNA alebo ribonukleovej kyseliny, ktorá načíta štruktúru a použije ju ako templát, v procese nazývanom transkripcia/translácia.
Treba povedať, že DNA každého jedinca je jedinečná a odlišná, je výsledkom kombinácie genetických kódov ich rodičov v procese, ktorý sa vyskytuje náhodne. To, samozrejme, v organizmoch sexuálnej reprodukcie, v ktorom každý progenitor prispieva polovicou svojho genómu k vytvoreniu nového jedinca. V prípade jednobunkové organizmy z asexuálna reprodukcia, molekula DNA sa reprodukuje v procese tzv replikácie.
Genetický obsah DNA je pre život mimoriadne cenný a napriek tomu je možné, že sa poškodí kontaktom s mutagénmi: ionizujúcim žiarením, niektorými chemickými prvkami alebo dokonca niektorými liekmi (ako v prípade chemoterapie), čo by viedlo k transkripčné chyby počas syntézy buniek. To môže viesť k chorobe a smrť jedinca, alebo aj k dedičnému prenosu defektných štruktúr, čím vznikajú potomkovia s vrodenými chybami.
štruktúra DNA
Molekula DNA je dlhý reťazec jednotiek nazývaných nukleotidy, ktoré sa skladajú z molekuly cukru (v tomto prípade deoxyribóza: C5H10O4), dusíkatej bázy (ktorou môže byť adenín, guanín, cytozín alebo tymín) a skupiny fosfátu, ktorý slúži ako väzba medzi nukleotidmi. Každý nukleotid sa teda líši od ostatných v dusíkatej báze, ktorú má, a že všetky spolu tvoria reťazec tzv. sekvencia DNA a to možno prepísať pomocou iniciály každej bázy, napríklad: ACTAGTCAGT…
DNA má tiež tvar dvojitej špirály, stočený na sebe v troch rôznych vzoroch (nazývaných A, B a Z), podľa svojej sekvencie, počtu báz a špecifickej funkcie. Táto štruktúra vzniká spojením dvoch reťazcov nukleotidov pomocou vodíkových väzieb.
Replikácia DNA
Replikácia je proces, pri ktorom molekula DNA generuje dve identické molekuly DNA a je kľúčová reprodukciu buniek, pretože všetky bunky tela musia mať rovnaký presný genóm (ako u nepohlavne sa rozmnožujúcich organizmov, ktoré sú prakticky vzájomnými klonmi).
Proces pozostáva zo separácie dvoch reťazcov DNA, z ktorých každé bude fungovať ako templát na syntézu nového partnera. Ak všetko pôjde dobre, nakoniec budú dve rovnaké molekuly pôvodnej DNA, obe v dvojitej špirále. Preto je replikácia kľúčová dedičstvo.
Predpokladajú sa tri typy replikácie DNA:
- Polokonzervatívne. Ako je opísané vyššie, vlákna sa oddelia a z každého zo starých sa syntetizuje nový.
- konzervatívny. Uskutočnilo by sa to, keby sa dve staré vlákna po tom, čo slúžili ako templát, vrátili spolu so svojím starým partnerom a nakoniec by existovala úplne nová molekula DNA vedľa tej starej, ktorá by sa rekonštituovala.
- Disperzný. Stalo by sa to, keby výsledné špirály tvorili fragmenty starej a novej DNA.
Rozdiely medzi DNA a RNA
DNA a RNA sú to reťazce podobných nukleotidov, ale líšia sa, ako naznačuje ich názov, typom cukru prítomného v ich štruktúre: deoxyribóza a ribóza.
Okrem toho je RNA takmer štyrikrát väčšia ako DNA a skladá sa z jednej jedinej špirály, a nie z dvoch. Toto rozlíšenie je samozrejme tiež funkčné, pretože DNA obsahuje genetický templát a RNA je zodpovedná za jeho vykonanie alebo transport.