Spis treści:
- Kwasy nukleinowe - budowa DNA
- Historia odkrycia DNA
- Po co nam DNA - jak powstają białka?
- Co potrafi DNA?
Kwasy nukleinowe - budowa DNA
Gdybyśmy chcieli uogólnić, czym jest DNA, powiedzielibyśmy, że kwasem nukleinowym. Tak nazywa się grupa cząsteczek, do której należą dwie z nich, na których opiera się życie na naszej planecie: DNA i RNA. DNA - po rozwinięciu skrótu: kwas dezoksyrybonukleinowy - to inaczej nasz, ludzki, materiał genetyczny. DNA jest skręconą spiralnie podwójną helisą. Oznacza to, że składa się z dwóch jednoniciowych łańcuchów, połączonych wiązaniami chemicznymi i skręconymi w spiralę.
Łańcuchy DNA to biopolimery, składające się z monomerów - dezoksyrybonukleotydów. Dezoksyrybonukleotydy to związki chemiczne, zbudowane z cukru i jednej z czterech zasad azotowych: adeniny, guaniny, cytozyny i tyminy, oznaczanych odpowiednio A, G, C i T. Aby pojedyncze nici DNA mogły się połączyć, między skierowanymi do środka cząsteczki zasadami azotowymi muszą oddziaływać siły chemiczne, powodujące ich wiązanie.
Pojedyncze nici DNA łączą się w skręconą helisę - rodzaj spirali - dzięki wiązaniom chemicznym między zasadami azotowymi i w tej formie występują w naszych komórkach. DNA znajduje się w jądrze komórki, w formie skompensowanej, nawiniętej na podtrzymujące je białka - tzw. histony.
Historia odkrycia DNA
W 1869 roku szwajcarski lekarz, Friedrich Miescher, po raz pierwszy wyizolował substancję, która znajdowała się we wnętrzu jąder komórkowych ludzkich komórek i nazwał ją "nukleiną". W 1878 roku Albrecht Kossel wyizolował "niebiałkową część nukleiny" i nazwał ją "kwasem nukleinowym". W istocie było to po raz pierwszy wyizolowane ludzkie DNA.
Zobacz również:
Ten sam naukowiec wkrótce później wyizolował po raz pierwszy zasady azotowe, tworzące DNA. Jeszcze długo nie wiedzieliśmy, jak cząsteczki DNA układają się przestrzennie - dopiero w latach 1951 - 1958 grupy konkurujących ze sobą naukowców doprowadziły do poznania struktury DNA - podwójnej helisy - opierając swoje badania na rentgenografii strukturalnej.
Pierwszą odkrywczynią struktury DNA była brytyjska badaczka, Rosalind Franklin. Niestety, wyciek informacji z jej laboratorium umożliwił przypisanie sobie tego sukcesu Jamesowi Watsonowi i Francisowi Crickowi, którzy zostali za niego uhonorowani nagrodą Nobla z fizjologii lub medycyny w 1962 roku. Należy nadmienić, że słowem nie zająknęli się o Rosalind Franklin, która sama nie mogła się wybronić, ponieważ nie żyła już od 4 lat.
Po co nam DNA - jak powstają białka?
DNA często jest nazywane "cząsteczką życia", ponieważ niemal wszystkie żywe organizmy opierają swoje powstanie, budowę i rozmnażanie właśnie na nim (część organizmów, np. wirusy, w swoim materiale genetycznym zawierają RNA - jednoniciowy kwas nukleinowy). W kolejności (sekwencji) zasad azotowych, tworzących cząsteczkę DNA, zapisana jest informacja o tym, jakie mają powstać białka. Proces uzyskiwania białek z odczytu sekwencji zasad azotowych dzieli się na dwa etapy, które nazywamy transkrypcją i translacją.
Powstające dzięki nim łańcuchy połączonych ze sobą aminokwasów tworzą białka, które z kolei pełnią najważniejsze funkcje w naszych organizmach: transportują, unieszkodliwiają, magazynują, katalizują reakcje chemiczne, budują struktury tkanek i wiele innych.
Gdybyśmy chcieli jakoś podsumować ten akapit, moglibyśmy powiedzieć, że białka rządzą naszym światem, ponieważ cała genetyka zmierza do ich syntezy.
Co potrafi DNA?
DNA nie jest bezwiednie unoszącą się w przestrzeni komórkowej cząsteczką. Zdolne jest do wielu rzeczy, o które - być może - nie podejrzewalibyśmy go. DNA potrafi mutować, czyli zmieniać kolejność zasad azotowych, a nawet całych fragmentów chromosomów. W związku z tym otrzymujemy wiele mutacji, często szkodliwych, np. powodujących choroby genetyczne czy nowotworowe. Jednakże nie zawsze mutowanie to coś szkodliwego.
Niektóre z mutacji to tzw. ciche mutacje, nie dające żadnego zewnętrznie zauważalnego efektu. Stosunkowo rzadko zdarzają się mutacje, skutkujące pozytywnym efektem, występują one zwykle u zwierząt innych, niż naczelne. Nasz organizm potrafi także używać maszynerii genetycznej aby naprawiać mutacje, co umożliwia przywracanie pierwotnych funkcji DNA.
DNA może ulegać wyciszeniu i zablokowaniu odczytu (z angielskiego: silencing) przez specjalne cząsteczki, nazywane silencerami. Powoduje to zmianę w odczycie DNA i powstanie zupełnie innych białek, niż pierwotnie założone.
Nasze DNA odpowiada za wiele istotnych cech, które posiadamy. Determinuje ono między innymi:
- płeć,
- kolor skóry,
- kolor oczu i włosów,
- wzrost,
- grupę krwi,
- niektóre choroby,
- zdolność do trawienia laktozy,
- wygląd zewnętrzny i wewnętrzną organizację całego organizmu,
- niektóre aspekty naszej psychiki.
Dzięki DNA możemy rozwikłać wiele trudnych zagadek w historii nas jako jednostek i całych społeczeństw. DNA umożliwia bowiem ustalenie pokrewieństwa i ojcostwa, a także analizę śladów biologicznych, zostawionych przez całe populacje, które żyły na przestrzeni dziejów. To przez postęp w biologii molekularnej mamy możliwość śledzenia i rozpoznawania przestępców na podstawie zostawionych przez nich na miejscu zbrodni śladów, takich jak krew czy ślina.
To niesamowite, jak wiele zależy od maleńkich cząsteczek, które kryją się gdzieś w jądrach komórkowych naszych komórek. Gdyby nie DNA, nie byłoby nas. Ani wszystkiego, co żyje. DNA oznacza życie.
Źródła:
- Berry A, Watson J (2003). DNA: the secret of life. New York: Alfred A. Knopf.
- Stryer L., Berg J., Tymoczko J.: Biochemia. Wyd. 4. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2011
CZYTAJ TAKŻE:
Thomas Erikson: Wszyscy jesteśmy kłamcami. Jak zdemaskować kłamstwo?
"Uspokój się" nie pomaga. Takie są skuteczne sposoby radzenia sobie ze stresem
