Что такое ДНК простыми словами, в чем секрет генетической информации?

Что такое ДНК простыми словами, в чем секрет генетической информации?

Современный человек хорошо знает, что такое ДНК. Глубокие научные исследования этого вопроса позволили получить исчерпывающую информацию в этой сфере. Первые знания о ДНК мы узнаем еще в школе, где нам объясняют, что это структуры с генетической информацией. От их правильного формирования зависит психическое и физическое здоровье, все характеристики организма и мозговой деятельности.

Что такое ДНК простыми словами?

ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота — это уровень организации живой природы. В каждом растении, животном и человеке имеются три вида макромолекул: ДНК, РНК и белки. В ДНК хранится вся генетическая информация и информация о строении двух других макромолекул. Роль ДНК в передаче наследственной информации можно сравнить с ролью чертежа или кода, на котором базируются основные данные об организме. Данная макромолекула определяет генетический набор признаков, изменчивость и развитие организма.

Открытие дезоксирибонуклеиновых кислот

Открытие дезоксирибонуклеиновых кислот Уотсоном и Криком датируется 1953 годом. Эти ученые, исследуя, что такое ДНК, предложили структуру молекулы в виде двойной спирали. Их гипотеза была позднее подтверждена, а самим ученым вручили в 1962 году Нобелевскую премию по медицине. Эти исследования и открытия стали возможны благодаря работам других ученых, трудившихся ранее над этой проблемой.

Первые исследования в этой области принадлежат Иоганну Мишеру, выделившему в 1869 году ДНК как отдельную структуру. Изначально ДНК получило название нуклеиновая кислота. Структура ДНК считалась слишком простой, чтобы хранить генетическую информацию, и ей приписали свойство хранения запасов фосфора в организме. Дальнейшие исследования ученых разных стран привели к мысли о сложнейшей структуре ДНК и о ее главной роли в передаче наследственной информации. Современные изыскания ведутся по пути исследования точного состава ДНК, ее структуры, возможности изменений и мутаций.

Строение дезоксирибонуклеиновой кислоты

Структура дезоксирибонуклеиновой кислоты настолько сложна, что ученые до сих пор продолжают изучать, что такое ДНК, и делать открытия в этой области. ДНК — это макромолекула, состоящая из нуклеотидов, объединенных в полинуклеотидные цепочки. Эти цепи соединяются с помощью водородных связей попарно и закручиваются по спирали, зачастую вправо. Кроме некоторых вирусов, ДНК всех живых организмов имеют двуспиральную структуру.

Каждая цепочка ДНК представляет собой чередование сахаров и фосфатов. Для ДНК характерен ряд оснований:

  • гуанин;
  • тимин;
  • цитозин;
  • аденин.

Виды нуклеотидов, находящиеся на одной цепи, объединяются с конкретными основаниями на другой цепи. Такие связи оснований называют комплементарными и подразумевают точное отражение информации одной цепи в другой.

цепочка ДНК

Типы нуклеотидов ДНК и РНК

Молекула нуклеотидов в ДНК и РНК состоит из таких частей:

  • азотистое основание (тимин, гуанин, цитозин и аденин);
  • фосфорная кислота;
  • пятиуглеродный сахар.

Нуклеотидный сахар состоит из пяти углеродных атомов, образуя пентозу. Вид пентозы, из которого состоит нуклеотид, определяет вид нуклеиновой кислоты:

  1. Рибонуклеиновая кислота — РНК, если пентоза состоит из рибозы.
  2. Дезоксирибонуклеиновая кислота. Каждый нуклеотид дезоксирибонуклеиновой кислоты ДНК обязательно содержит дезоксирибозу. В отличие от рибозы дезоксирибоза содержит на один атом кислорода меньше.

Как нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь?

Чтобы образовалась цепь ДНК из нуклеотидов, необходима реакция конденсации. В процессе этой реакции углерод остатка сахара одного нуклеотида и остаток фосфорной кислоты другого вступают в сложную связь, образуя неразветвленные полинуклеотидные цепочки. Структура ДНК состоит из ряда таких нуклеотидных цепей. Между нуклеотидами образуются прочные фосфодиэфирные мостики, уменьшающие риск появления проблем в структуре нуклеотидов.

Функции ДНК

Ученые выделяют такие функции ДНК в клетке:

  1. Сохранение наследственной информации. В ДНК хранится код белков, которые определяют функции, строение и свойства всех клеток.
  2. Передача генетической информации. В момент деления клеток спираль ДНК раскручивается и на каждую нить достраивается по принципу комплементарности вторая нить, предназначенная для новой клетки.
  3. Синтез молекул РНК. ДНК передает генетическую информацию в цитоплазму, где осуществляется синтез белка при помощи РНК. Сама молекула РНК образуется на молекуле ДНК по принципу комплементарности. Этот процесс называется транскрипцией. В процессе транскрипции появляются три разных вида РНК: рибосомальная, транспортная, информационная.
роль ДНК

ДНК и хромосомы

Набор генов живого организма называется геномом. Геном содержит обширную информацию, которая заключена в парах ДНК. Пара молекул ДНК называется хромосомой. У человека имеется 23 пары хромосом различные по форме и длине, каждая пара отвечает за свой признак или особенность. Дезоксирибонуклеиновая кислота, объединяясь в пары, зачастую пересекается в виде Х или Y. 22 пары хромосом человека являются соматическими, а одна пара — половой.

Повреждение ДНК

Изучая, что такое соединение ДНК, ученые пришли к выводу, что молекула ДНК имеет сложнейшую химическую структуру, в которой постоянно происходят химические процессы. В результате этих процессов и внешних влияний в макроклетке могут возникать повреждения. Количество таких повреждений может достигать ежедневно нескольких тысяч событий. Повреждения делятся на такие виды:

  1. Одноцепочные — самые распространенные.
  2. Двуцепочные — повреждение двух цепей ДНК, что усложняет восстановительные процессы и может стать причиной гибели клетки.
  3. Окислительные повреждения, причиной которых является избыток форм азота или кислорода.
  4. Депуринизация — возникновение участка в цепи ДНК без азотистых оснований.
  5. Дезаминирование — превращение цитозина в урацил.
  6. Депиримидинизация — превращение цитозина в тимин.
виды нуклеотидов

Повреждение ДНК и репарация

Молекула ДНК имеет две цепи, идентичные друг другу. При повреждении части одной цепи включается процесс репарации, в ходе которого происходит считывание и копирование части целой цепи. Повреждение ДНК и их репарация происходят ежедневно в каждой живой клетке. Репарация позволяет восстанавливать функциональность клетки и поддерживать обменные процессы.

В некоторых случаях репарационные процессы оказываются неэффективны. Речь идет о таких ситуациях:

  • двуцепочные повреждения, когда отсутствует возможность считывания рабочего участка цепи;
  • повреждения обширных участков;
  • постоянное влияние негативных внешних факторов, не позволяющих завершить восстановление.

Некоторые репарационные процессы могут приводить к появлению следующих ошибок. Иногда репарационные процессы являются источником появления мутаций, передающихся следующим поколениям, что потенциально является источником онкозаболеваний. Неисправленные повреждения ДНК могут запускать программу апоптоза — гибели клетки. Накопившиеся повреждения ДНК приводят к заболеваниям и процессу старения организма.

Повреждение ДНК и мутации

Стойкое изменение генотипа, произошедшее в результате каких-то причин, называют мутацией. Процесс, приводящий к появлению мутаций, называют мутагенезом, а организм с измененными клетками называют мутантом. В ДНК человека мутации связаны с нарушениями в цепи стандартных пар оснований. Чтобы устранить последствия повреждений клетки, включаются репарационные механизмы. Поврежденные участки могут удаляться и заменяться правильными. Если репарационные механизмы не справляются с повреждением, это приводит к мутированию других генов и образованию заболеваний.

Мутации могут возникать на этапе передачи генетической информации от родителя ребенку. Многие виды мутаций являются безвредными и не заметными. Ученые утверждают, что на каждое поколение клеток приходится до 200 важных мутаций, которые нам не заметны. Если же мутационные изменения нарушают работу клетки, это приводит к возникновению серьезного заболевания или смерти организма.

 
Статьи по теме:
Пониженная температура тела – причины у взрослого, опасные признаки
Пониженная температура тела причины у взрослого может иметь разнообразные – от переутомления до злокачественных процессов в организме. Поэтому важно обращать внимание на этот диагностический показатель и вовремя реагировать, консультируясь с врачом.
Частные пансионаты для пожилых: Россия ориентируется на США
Уютные коттеджи, ухоженная территория, яблони, бассейн, две пожилые женщины на скамейке пьют чай. Тишина. Кажется, что мы сейчас находимся в Европе, но нет - обычно Подмосковье. Пансионаты для пожилых открываются как грибы после дождя, спрос огромный - за 3 года количество пансионатов выросло в 5 раз!
Сколько хромосом у человека, и какие важные функции они выполняют?
Сколько хромосом у человека, где они находятся в организме, как выглядят – известно не всем. Данные структуры являются основным источником генетического материала. Нарушение их количества или строения вызывает наследственные заболевания.
Снотворное без рецептов для крепкого сна – лучшие таблетки, капли и народные средства
Снотворное без рецептов помогает в борьбе с инсомнией и стабилизирует работу нервной системы. Выпускается такая группа медикаментов в виде таблеток, капель, сиропов. Устранить бессонницу могут и средства народной медицины.
 
 
Ошибка в тексте? Выделите ее и нажмите: Ctrl + Enter Система Orphus© Orphus
Вакансии | Рекламодателям | Контакты
Копирование информации разрешено только с прямой и индексируемой ссылкой на первоисточник
Получай еженедельную рассылку
лучших материалов WomanAdvice