Vysvětlujeme, co je DNA a proč je nezbytná pro život. Struktura, replikace DNA a rozdíly mezi DNA a RNA.
DNA má také tvar dvojité šroubovice, stočený na sebe.Co je DNA?
DNA nebo deoxyribonukleová kyselina je a polymer zásadní pro život, nalezený uvnitř všech buňky z živé bytosti a nejvíce uvnitř virus. Jde o složitý, dlouhý protein, uvnitř kterého je uložena veškerá genetická informace jedince, tedy návod k syntéze všech proteiny které tvoří jeho organismus: dalo by se říci, že obsahuje molekulární instrukce pro sestavení živé bytosti.
Nejmenší jednotky takové genetické informace se nazývají geny a skládají se ze specifické sekvence nukleotidů, které tvoří DNA, a také umožňují jejich dědičný přenos, něco zásadního pro evoluci života. Také v těchto struktur obsahuje také informace o tom, jak a kdy by měla probíhat syntéza základních složek buněk.
DNA je obsažena v buňkách, buď rozptýlená po celé jejich ploše cytoplazma (v případě organismů prokaryota: bakterie a archaea) a nebo v rámci buněčného jádra (v případě eukaryota: podlahy, zvířat, houby). Pro jeho dekódování a použití jako templátu je nutný zásah RNA nebo ribonukleové kyseliny, která přečte strukturu a použije ji jako templát, v procesu zvaném transkripce/translace.
Je třeba říci, že DNA každého jedince je jedinečná a odlišná, je produktem kombinace genetických kódů jejich rodičů v procesu, který probíhá náhodně. To samozřejmě v organismech sexuální reprodukci, ve kterém každý předek přispívá polovinou svého genomu k vytvoření nového jedince. V případě jednobuněčné organismy z nepohlavní rozmnožování, molekula DNA se reprodukuje v procesu tzv replikace.
Genetický obsah DNA je pro život nesmírně cenný a přesto je možné, že utrpí poškození v důsledku kontaktu s mutageny: ionizujícím zářením, některými chemickými prvky nebo dokonce některými léky (jako v případě chemoterapie), což by vedlo k transkripční chyby během buněčné syntézy. To může vést k onemocnění a smrt jedince, nebo také k dědičnému přenosu vadných struktur, čímž vznikají potomci s vrozenými vadami.
struktura DNA
Molekula DNA je dlouhý řetězec jednotek nazývaných nukleotidy, které se dále skládají z molekuly cukru (v tomto případě deoxyribózy: C5H10O4), dusíkaté báze (kterou může být adenin, guanin, cytosin nebo thymin) a skupiny fosfátu, který slouží jako vazba mezi nukleotidy. Každý nukleotid se tedy liší od ostatních v dusíkaté bázi, kterou má, a že všechny dohromady tvoří řetězec tzv. DNA sekvence a to lze přepsat pomocí iniciály každé báze, například: ACTAGTCAGT…
DNA má také tvar dvojité šroubovice, stočený na sobě do tří různých vzorů (nazývaných A, B a Z), podle své sekvence, počtu bází a specifické funkce. Tato struktura vzniká spojením dvou řetězců nukleotidů pomocí vodíkových vazeb.
Replikace DNA
Replikace je proces, při kterém molekula DNA vytváří dvě identické se sebou samým a je klíčová reprodukce buněk, protože všechny buňky těla musí mít stejný přesný genom (jako u nepohlavně se rozmnožujících organismů, které jsou prakticky navzájem klony).
Proces spočívá v oddělení dvou řetězců DNA, z nichž každý bude fungovat jako templát pro syntézu nového partnera. Pokud vše půjde dobře, nakonec budou dvě stejné molekuly původní DNA, obě ve dvoušroubovici. Proto je replikace klíčová dědictví.
Předpokládá se tři typy replikace DNA:
- Polokonzervativní. Jak je popsáno výše, vlákna se oddělí a z každého ze starých se syntetizuje nový.
- Konzervativní. Došlo by k tomu, kdyby se dva staré řetězce, které sloužily jako templát, vrátily dohromady se svým starým partnerem a nakonec by vedle staré molekuly DNA byla zcela nová molekula, která by byla rekonstituována.
- Disperzní. Stalo by se to, kdyby výsledné šroubovice byly tvořeny fragmenty staré a nové DNA.
Rozdíly mezi DNA a RNA
DNA a RNA jsou to řetězce podobných nukleotidů, ale liší se, jak naznačuje jejich název, typem cukru přítomného v jejich struktuře: deoxyribózou a ribózou.
Kromě toho je RNA téměř čtyřikrát větší než DNA a je tvořena jednou jedinou šroubovicí, nikoli dvěma. Toto rozlišení je samozřejmě také funkční, protože DNA obsahuje genetický templát a RNA je zodpovědná za jeho provedení nebo transport.