- Wprowadzenie do DNA
- co to jest DNA?
- gdzie znajduje się DNA?
- jak wygląda DNA?
- skąd się bierze DNA?
- dlaczego komórki się dzielą?
- jak dzielą się komórki?
- replikacja DNA
- podział komórek (mitoza)
- jak DNA kontroluje funkcje komórek?,
- synteza białek
- różnicowanie komórek
- nieprawidłowości DNA
- nie-dysjunkcja
- nie-dysjunkcja w chromosomach płci
- mutacje DNA
- nie-dysjunkcja
- choroby genetyczne
- choroby genetyczne wynikające z nie-dysjunkcji
- rak
- zabierz wiadomości do domu
wprowadzenie do dna
ludzie składają się z miliardów i miliardów komórek, wszystkie te komórki współpracują ze sobą w celu utrzymania życia., Wszystkie nasze narządy składają się z różnych rodzajów komórek, na przykład nasz największy organ, skóra, składa się z komórek skóry, które są ściśle przylegające do siebie, aby funkcjonować jako bariera ochronna dla reszty naszego ciała. Komórki skóry mają inne funkcje i cechy niż komórki, które składają się na nasze serce lub te, które ustawiają nasz żołądek. To właśnie specyficzne funkcje komórek pozwalają nam żyć.
w jaki sposób komórki te pełnią określone funkcje? Jak nowa komórka „wie”, że jest komórką skóry, a nie komórką mózgu?, A kiedy wie, że jest to komórka skóry, skąd wie, jak wykonywać funkcje, które komórki skóry muszą zrobić? A skąd wie, czy została uszkodzona przez słońce i musi zostać zastąpiona inną komórką skóry?
komórki nie mają mózgu, więc nic nie „wiedzą”, a zamiast tego są kontrolowane przez bardzo ważny związek chemiczny; kwas dezoksyrybonukleinowy, lub, jak lepiej wiadomo, DNA., Każda cecha, jakość, funkcja, wygląd i lokalizacja komórki jest określona przez DNA, co oznacza, że każda cecha, jakość, funkcja i wygląd naszego ciała jest również określona przez nasze unikalne DNA.
Co to jest DNA?
DNA jest bardzo złożoną i ściśle regulowaną sekwencją chemiczną, która zawiera wszystkie informacje potrzebne naszym komórkom do wzrostu, wykonywania funkcji i replikacji. Informacje zawarte są w sekwencjach genów, które są szczególnymi fragmentami wzorców chemicznych w DNA, które składają się na nasze geny.
czym są geny?, Geny niosą nasze cechy dziedziczne. Jeden gen jest odpowiedzialny za jedną funkcję w jednym typie komórki. Na przykład jeden gen jest odpowiedzialny za nasz kolor oczu. Ten gen koloru oczu znajduje się na tej samej części DNA w każdej komórce w organizmie, jednak tylko w komórkach, które tworzą tęczówkę, że Gen zostanie wyrażony. W ten sam sposób, że gen, który kontroluje bicie serca będzie wyrażony tylko w sercu, chociaż komórki w tęczówce będzie również nosić te geny.
wszystkie geny i informacje genetyczne potrzebne do życia zawarte w komórce nazywa się genomem komórki., Więc można sobie wyobrazić, jeśli każda funkcja naszych komórek i ciała jest kontrolowana przez osobny Gen, to każdy z nas potrzebuje dużo genów. Projekt Human Genome ma na celu określenie, ile genów znajduje się w naszym DNA i za co te geny są odpowiedzialne. W 2001 roku ukazał się pierwszy szkic projektu Human Genome; zidentyfikowano 30 000 genów! Human Genome Project lub „mapowanie ludzkiego DNA” jest jednym z najbardziej pouczających badań biologicznych., Wiedza o tym, gdzie geny istnieją w milionach substancji chemicznych, które składają się na DNA, pomogła scharakteryzować wady i choroby genetyczne oraz w jaki sposób choroby te mogą być leczone lub wyleczone.
Genom jest ważny w każdym aspekcie funkcji komórkowej, w tym w strukturze, wzroście, ruchu i podziale komórek. Chociaż wszyscy mamy bardzo podobny skład genetyczny, który działa w podobny sposób, istnieje wiele bardzo małych różnic w naszym DNA i to sprawia, że każdy z nas jest wyjątkowy.
gdzie znajduje się DNA?,
ten sam zestaw DNA znajduje się w jądrze każdej komórki naszego ciała. DNA jest tak ciasno zwinięte i spakowane, że szacuje się, że jądro każdej ludzkiej komórki może pomieścić około 2 metrów DNA. DNA występuje w 46 oddzielnych segmentach w jądrze; segmenty te są znane jako chromosomy.
każdy chromosom ma partnera, który zawiera te same geny w prawie tej samej sekwencji DNA, jeden członek pary chromosomów lub homolog pochodzi od ojca, a jeden pochodzi od matki podczas zapłodnienia. Chromosomy są tym, co niesie geny., Przykładem genów przenoszonych przez chromosomy są geny płciowe, o tym, jak kombinacja chromosomów określa płeć, zostanie omówiona później.
informacje o ponownej publikacji naszych zdjęć
Jak wygląda DNA?
kształt DNA na poziomie molekularnym wygląda jak delikatnie skręcona drabina. Każdy z szczebli na drabinie reprezentuje wiązanie chemiczne między chemikaliami, które tworzą cząsteczkę DNA., Należą do nich:
- adenina (A);
- tymina (T);
- cytozyna (C); i
- guanina (G).
DNA jest uważane za „dwuniciowe”, ponieważ składa się z dwóch sekwencji nukleotydów, które są ściśle połączone ze sobą wiązaniami chemicznymi. Wiązanie chemiczne między nukleotydami zawsze istnieje między A i T, A G jest zawsze związane z C., Na przykład;
- Strand 1: C – A – G – C – A – T – T – g
- Strand 2: G – T – C – G – T – A – A – C
wiązania chemiczne istnieją między nicią 1 i nicią 2, które łączą pary nukleotydów. Bardzo długie nici DNA są bardzo ciasno zwinięte w chromosomy.
skąd się bierze DNA?
sperma zawiera połowę ilości chromosomów, które istnieją w innych komórkach ciała, podobnie jak komórka jajowa., Ponieważ w plemniku i jajku są tylko 23 chromosomy, są one znane jako haploidalne komórki, podczas gdy każda inna komórka w ciele zawiera 46 chromosomów i są znane jako komórki diploidalne.
kiedy plemniki zapłodniają jajko połowa naszych chromosomów od naszej matki, chromosomy matki i połowa od naszego Ojca, chromosomy ojcowskie, są połączone w jednej komórce (jajku), dlatego dzielimy pewne cechy z każdym rodzicem. Na przykład, możesz mieć niebieskie oczy jak twój ojciec, ale masz blond włosy swojej matki.,
23 chromosomy od ojca mają parę chromosomów z każdym z 23 chromosomów od matki. Pary te nazywane są homologami. Homology zawierają bardzo podobną sekwencję DNA i dlatego zawierają ten sam zestaw genów. Jednak chromosom ojcowski, który zawiera Gen struktury włosów, będzie zawierał alternatywną wersję tego genu niż chromosom matki; jeden może być genem kręconych włosów, podczas gdy drugi chromosom może zawierać Gen prostych włosów. Allel to nazwa nadana jednemu z tych alternatywnych zestawów genów.,
nasze DNA jest jeszcze bardziej wymieszane przez proces zwany „niezależnym asortymentem” lub „chromosomalnym crossoverem”, który nieznacznie zmienia nasz skład genetyczny i wyjaśnia, dlaczego rodzeństwo nie ma tego samego składu genetycznego, pomimo dzielenia tych samych rodziców. Cross-over występuje, gdy segmenty jednego chromosomu są zastępowane odpowiednim segmentem z jego homologiem i odwrotnie. Po sparowaniu wszystkich 46 chromosomów i przejściu następuje podział komórki.
dlaczego komórki się dzielą?
komórki dzielą się z wielu powodów., Po pierwsze, komórki muszą się dzielić, aby stworzyć życie. Wszyscy zaczynamy jako pojedyncza komórka, ta komórka musi się dzielić, potem dzielić, a potem dzielić, aby stać się milionami komórek, które składają się na ludzkie ciało. W miarę jak komórki nadal dzielą się, stają się różnymi komórkami w naszym ciele poprzez proces zwany różnicowaniem komórek, który zostanie omówiony później.
nawet po urodzeniu komórki w naszym ciele nieustannie się dzielą, a więc rosną i zmieniają się. Na przykład nasze komórki skóry mają dość szybki cykl życia i są stale zastępowane przez nowe komórki., Komórki muszą być stale wymieniane, ponieważ wszystkie komórki mają cykl życia i w końcu umrą. Komórki umierają, ponieważ mają tylko krótki cykl życia i są zaprogramowane, aby umierać lub ponieważ uległy uszkodzeniu i wymagają wymiany w celu uniknięcia powstawania nowotworów.
Jak dzielą się komórki?
po podziale komórki przechodzą proces zwany mitozą. Przed mitozą może wystąpić jednak wszystkie DNA musi być dokładnie replikowane. Każdy chromosom jest powielany tak, że komórka zawiera dwie partie DNA., To replikacja DNA jest konieczne tak, że gdy komórka dzieli obie komórki będą miały identyczne chromosomy i informacje genetyczne.
replikacja DNA
replikacja DNA jest duplikacją całego materiału genetycznego komórki. Dwuniciowe DNA jest „un-zipped” przez enzym, który istnieje w jądrze komórkowym o nazwie helicase DNA. Helikaza łamie wiązania chemiczne między nukleotydami i dwie komplementarne nici są oddzielone, oba te pasma działają jako „szablon” do replikacji., Nici te są następnie powielane nukleotyd do nukleotydu przez inny enzym, polimerazę DNA. Polimeraza wiąże się z szablonem i chemicznie przyłącza do niego nukleotydy w celu utworzenia nowej komplementarnej nici, tworząc identyczną kopię oryginalnej cząsteczki DNA. Ponieważ każda nić szablonu ma teraz nową, uzupełniającą nić DNA dołączoną do niej, komórka zawiera dwie kopie DNA. Każdy chromosom jest replikowany w ten sposób, więc komórka będzie zawierać podwójne kopie całego swojego DNA.,
podział komórki (mitoza)
mitoza to podział komórki w celu utworzenia dwóch identycznych komórek potomnych.
istnieje siedem faz mitozy, które są przedstawione na poniższym rysunku:
informacje na temat ponownego publikowania naszych zdjęć
komórki w sposób ciągły replikują się i dzielą. Komórki potomne utworzone z mitozy replikują swoje DNA i dzielą się na dwie kolejne komórki potomne i tak dalej.
w jaki sposób DNA kontroluje funkcje komórkowe?,
to nie samo DNA kontroluje funkcje komórkowe, to białka kodowane przez DNA. Sekwencje nukleotydów, które składają się na DNA są „kodem” komórki do tworzenia setek różnych typów białek; to właśnie te białka działają w celu kontrolowania i regulowania wzrostu komórek, podziału, komunikacji z innymi komórkami i większości innych funkcji komórkowych. Dlatego mówi się, że DNA „niesie ” lub” przechowuje ” informacje w postaci sekwencji nukleotydów.
sekwencje muszą być „dekodowane”, a następnie przetłumaczone, aby utworzyć białko., Proces ten nazywa się syntezą białek.
synteza białek
transkrypcja jest pierwszym etapem syntezy białek. Jest to proces odczytu DNA, który jest przeprowadzany przez enzymy w jądrze. „Transkrypt” z tego procesu to inna cząsteczka chemiczna zwana messenger ribonucleic acid lub mRNA. RNA jest bardzo podobny do DNA w strukturze z tym wyjątkiem, że ma tylko jedną nić w porównaniu do DNA, które jest dwuniciowe.
translacja jest drugim etapem syntezy białek, w którym mRNA jest tłumaczony na białko., Wiąże się to z inną cząsteczką RNA, transfer RNA (tRNA). tRNA pasuje do trzech nukleotydów jednocześnie z mRNA. Te 3-nukleotydowe kombinacje sekwencji nazywane są kodonami. Możliwe są 64 kombinacje; na przykład
- G – A – C
- C – C – G
- G – G – G i tak dalej.
każdy z tych kodonów koduje określony aminokwas, który swobodnie krąży w jądrze. Aminokwasy są bardzo małe cząsteczki, które tworzą białka. Jest to cząsteczka tRNA, która wiąże te aminokwasy razem, ponieważ są one dopasowane do kodonu., Zauważ, że jest tylko 20 aminokwasów i 64 kodonów, więc więcej niż jeden kodon pasuje do każdego aminokwasu.
Po zakończeniu tego procesu białko funkcjonalne jest uwalniane do wykonywania funkcji komórkowych. Kiedy komórka rośnie, komunikuje się z innymi komórkami, wydala odpady, pochłania wodę, porusza się, przykleja się do innych komórek lub umiera (i wiele więcej) to wszystko dzięki pracy tych białek.
różnicowanie komórek
jak wiemy, różne komórki mają różne funkcje, więc nie wszystkie komórki będą miały te same białka, ale wszystkie komórki mają ten sam DNA., Pozostawia to pytanie; w jaki sposób jeden typ komórki wytwarza różne białka od innego typu komórki?
aby odpowiedzieć na to pytanie, warto pomyśleć o DNA jako ogromnej „instrukcji”. Dla różnych komórek czyta się różne części książeczki i to odróżnia jeden typ komórki od drugiego. Na przykład nasze komórki krwi przeczytają jeden rozdział tej ogromnej książki. Następny rozdział może być odczytany przez komórki nerek, a następny przez komórki wątroby i tak dalej. Więc każdy typ komórki będzie transkrybować i tłumaczyć różne geny, które są zawarte w DNA., Komórka krwi „ignoruje” fragment DNA, który koduje Gen koloru oczu, ponieważ komórki krwi nie potrzebują białek, które są zaangażowane w kolor oczu i vice versa.
zaburzenia DNA
zaburzenia lub choroby genetyczne są spowodowane przez określone geny lub zaburzenia chromosomów, czasami są one dziedziczone, ale mogą również wystąpić spontanicznie podczas reprodukcji.,
brak dysjunkcji
gdy dochodzi do mejozy, etap, w którym pary chromosomów oddzielają się i migrują na przeciwległe strony komórki gotowe do podziału komórki, jest procesem zwanym dysjunkcją. Dysjunkcja zapewnia, że każda komórka potomna otrzymuje własną kopię tego chromosomu. Brak dysjunkcji występuje, gdy chromosomy nie rozdzielają się, co powoduje, że jedna komórka córka z jednym chromosomem za dużo i jedna komórka córka z jednym za mało., Może się to zdarzyć w przypadku chromosomów płciowych lub innych chromosomów
Nie-dysjunkcja w chromosomach płciowych
jak już wcześniej mówiliśmy, płeć rozwijającego się zarodka zależy od kombinacji genów przekazywanych przez naszych rodziców. Gdy Jajko dzieli jeden chromosom X jest podana do każdej z komórek potomnych. Sperma następnie wchodzi do jaja niosącego chromosom X lub Y. Jeśli sperma nosi X, komórka będzie zawierać dwa chromosomy X i stanie się kobietą. Jeśli plemnik nosi Y, komórka będzie miała X i Y i rozwinie się w mężczyznę., Gdy ten proces jest zakłócony może prowadzić do anomalii genetycznej.
czasami podczas podziału komórki chromosom płci nie oddzieli się od swojej homolog i dlatego, gdy komórka dzieli jedną komórkę córki, nie będzie miała chromosomu płci, a druga będzie miała dodatkowy chromosom, ten dysfunkcyjny krok podczas mejozy nazywa się nie-dysjunkcją. Powoduje to zaburzenia genetyczne i może spowodować śmierć rosnącego płodu.
mutacje DNA
czasami Sekwencja nukleotydów DNA ulega zmianie i jest to znane jako mutacja DNA., Mutacje DNA mogą wystąpić, gdy błędy są popełniane w następujących procesach komórkowych:
- błędy podczas replikacji; na przykład polimeraza DNA może odczytywać A zamiast C, a tym samym dodawać G zamiast T.
- błędy podczas transkrypcji; lub
- błędy podczas translacji.
mutacje DNA mogą być również spowodowane przez pewne czynniki, czynniki te nazywane są mutagenami. Przykłady mutagenów to:
- Sun;
- alkohol;
- dym papierosowy; i
- niektóre wirusy.,
choroby genetyczne
choroby genetyczne wynikające z braku dysjunkcji
- zespół Downa: występuje, gdy dodatkowy chromosom 21 jest przekazywany do komórki córki.
- mukowiscydoza: spowodowana wadami genetycznymi określonego genu zwanego CFTR.
- zespół Turnera: występuje, gdy brakuje drugiego chromosomu płci, pozostawiając tylko jeden chromosom X. Dziewczyny z zespołem Turnera często mają szyję w sieci, a jajniki są prawie nieobecne. Jeśli plemniki przyniosą chromosom Y, komórka umrze.,
- zespół Klinefeltera: występuje dodatkowy chromosom X w jajku, a sperma przynosi chromosom Y. Osoba będzie mężczyzną z nierozwiniętymi jądrami i niezwykle dużymi rękami i nogami.
- zespół Triplo-X: występuje tam jest dodatkowy chromosom X w jajku i plemniki przynosi chromosom X. Osoba będzie bezpłodna kobieta z pewnym łagodnym upośledzeniem funkcji poznawczych.
Więcej informacji na temat badań w kierunku chorób genetycznych można znaleźć w dziale badania genetyczne w kierunku chorób dziedzicznych.
rak
rak jest chorobą powstałą w wyniku mutacji w genach.,
specjalne obszary naszego DNA regulują, jak szybko nasze komórki dzielą się, aby tworzyć nowe w miarę wzrostu. Jeśli DNA jest zmutowane w niektórych z tych obszarów regulacyjnych, może to stanowić podstawę guza, w którym komórki zaczynają się zbyt szybko dzielić. Na przykład istnieje jedno białko zwane genem supresorowym guza p53. p53 jest aktywowany, gdy DNA jest uszkodzone przez mutagen i naprawia uszkodzenia. Jeśli mutacja wystąpi podczas transkrypcji lub tłumaczenia p53, nie będzie ona w stanie prawidłowo funkcjonować, a zatem, gdy DNA zostanie uszkodzone (na przykład od słońca), nie zostanie naprawione., Jest to jeden przypadek, kiedy rak może się rozwinąć.
aby uzyskać więcej informacji na temat komórek nowotworowych zobacz co to jest rak?
zabierz do domu Wiadomości
DNA, geny i chromosomy są bardzo skomplikowane i mogą być trudne do zrozumienia podczas pierwszego czytania o tym.,ul>