ДНК - функции

ДНК несет генетическую информацию обо всех живых организмах в полном смысле этого слова, а также о многих вирусах . Последовательность всех белков записана в ДНК, а существование всех биомолекул и клеточных структур (для производства которых необходимы белки) генетически определяется генетической информацией. Способность хранить и передавать генетическую информацию - одна из фундаментальных характеристик жизни. Без ДНК клетки могут жить только ограниченное время; например, красные кровяные тельца человека удаляют ядро по мере созревания, и поскольку они не могут производить новые белки и поддерживать клетку, они повреждаются через несколько месяцев и должны быть удалены из кровообращения. Хотя некоторые вирусы способны хранить свой генетический материал в форме РНК (так называемые РНК-вирусы ), геномы РНК не подвержены механизмам репарации и быстро мутируют, и поэтому имеют ограниченный размер. Жизнь, как мы ее знаем, поэтому зависит от ДНК.

Конкретное хранение ДНК в клетке зависит от принадлежности организма к одной из двух основных групп организмов. Бактерии и археи (вместе « прокариоты ») обычно имеют ДНК, свободно хранящуюся в цитоплазме. Обычно создается только определенная ядерная область, так называемый нуклеоид . Кроме того, многие бактерии также владеют небольшими кольцевыми молекулами ДНК, так называемыми плазмидами , которые, помимо прочего, позволяют осуществлять горизонтальный обмен генетической информацией . У остальных организмов, таких как люди, а также растения, животные и простейшие, ДНК хранится в основном в ядре клетки . Кроме того, ДНК обнаруживается в некоторых органеллах эукариот , а именно в митохондриях и в пластиды, если клетка является собственной (явление, называемое внеядерным наследованием ).

Информация, переносимая нуклеотидной последовательностью в ДНК, называется генетической информацией. На каждом положении нуклеотида есть один из четырех оснований ( A, C, Gили T), что означает , что длина последовательности N может принимать 4 п состояний. Таким образом, для ДНК длиной всего 10 нуклеотидов теоретически существует 4 10 = 1 048 576 комбинаций. Геном человека (сумма ядерной ДНК человека) содержит 3,1 миллиарда (пар) оснований. Наибольшая информационная ценность проявляется в геноме в местах, где находятся так называемые гены , которые записывают информацию для производства РНК .а значит, и все белки. Информация о производстве белка зашифрована с помощью трехбуквенного кода, известного как генетический код . Это потому, что определенная аминокислота соответствует каждому из трех оснований ДНК в генах, кодирующих белок. Аминокислоты являются основными строительными блоками белка, поэтому генетическая информация на самом деле является руководством по производству белка. Генетическая информация применяется в соответствии с так называемой центральной догмой молекулярной биологии . ДНК сначала транскрибируется в РНК (обычно называемую информационной РНК ), после чего эта РНК используется в качестве образца для производства белка. Первый шаг называется транскрипцией , второй - переводом .

Однако большая часть генома многих организмов не является частью какого-либо гена и даже не транскрибируется в РНК. Роль этой так называемой некодирующей ДНК во многих случаях неизвестна; однако иногда это помогает регулировать запуск и отключение окружающих генов. Согласно текущему уровню знаний, большая часть некодирующей ДНК не имеет определенной функции и называется просто мусорной (ненужной) ДНК. Однако, согласно результатам проекта ENCODE , часть этой ненужной ДНК фактически кодирует различные короткие регуляторные РНК ; в целом, по оценкам, 10–20% генома выполняет важную регуляторную функцию благодаря этим РНК. Согласно ENCODE, до 95% генома человека находится в непосредственной близости от этих регуляторных последовательностей. На главной странице нашего сайта сообщается о том, что объявлен конкурс