ในบทความนี้ คุณสามารถเรียนรู้บทบาททางชีววิทยาของ DNA ได้ ดังนั้น ตัวย่อนี้เป็นที่คุ้นเคยสำหรับทุกคนจากม้านั่งของโรงเรียน แต่ทุกคนไม่รู้ว่ามันคืออะไร หลังจบหลักสูตรชีววิทยาของโรงเรียน ความรู้ด้านพันธุศาสตร์และพันธุกรรมเพียงเล็กน้อยยังคงอยู่ในความทรงจำ เนื่องจากเด็กๆ จะได้รับหัวข้อที่ซับซ้อนนี้เพียงผิวเผินเท่านั้น แต่ความรู้นี้ (บทบาททางชีววิทยาของ DNA, ผลที่มีต่อร่างกาย) มีประโยชน์อย่างเหลือเชื่อ
มาเริ่มกันที่กรดนิวคลีอิกทำหน้าที่สำคัญ กล่าวคือ พวกมันช่วยให้ชีวิตมีความต่อเนื่อง โมเลกุลขนาดใหญ่เหล่านี้ถูกนำเสนอในสองรูปแบบ:
- DNA (DNA);
- RNA (RNA).
พวกมันคือตัวส่งแผนพันธุกรรมสำหรับโครงสร้างและการทำงานของเซลล์ในร่างกาย มาคุยรายละเอียดกันดีกว่า
DNA และ RNA
มาเริ่มกันที่สาขาวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับความซับซ้อนดังกล่าวกันก่อนคำถามเช่น:
- ศึกษาหลักการจัดเก็บข้อมูลพันธุกรรม
- การใช้งาน;
- เกียร์;
- ศึกษาโครงสร้างของพอลิเมอร์ชีวภาพ
- หน้าที่ของมัน
ทั้งหมดนี้ศึกษาโดยอณูชีววิทยา ในสาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพสาขานี้ที่ตอบคำถามว่าบทบาททางชีววิทยาของ DNA และ RNA เป็นอย่างไร
สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่เหล่านี้ที่เกิดจากนิวคลีโอไทด์เรียกว่า "กรดนิวคลีอิก" ที่นี่เป็นที่เก็บข้อมูลเกี่ยวกับร่างกาย ซึ่งกำหนดพัฒนาการของแต่ละบุคคล การเติบโต และพันธุกรรม
การค้นพบกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกและกรดไรโบนิวคลีอิกเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2411 จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถตรวจพบพวกมันในนิวเคลียสของเม็ดเลือดขาวและสเปิร์มของกวางเอลค์ จากการศึกษาในภายหลังพบว่า DNA สามารถพบได้ในทุกเซลล์ของพืชและสัตว์ แบบจำลองดีเอ็นเอถูกนำเสนอในปี 1953 และรางวัลโนเบลสาขาการค้นพบได้รับรางวัลในปี 1962
DNA
มาเริ่มหัวข้อนี้กันดีกว่าว่ามีโมเลกุลขนาดใหญ่ทั้งหมด 3 ประเภท:
- กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก;
- กรดไรโบนิวคลีอิก;
- โปรตีน
ตอนนี้เราจะเจาะลึกถึงโครงสร้าง บทบาททางชีวภาพของ DNA ดังนั้น ไบโอโพลีเมอร์นี้จึงส่งข้อมูลเกี่ยวกับพันธุกรรม ลักษณะการพัฒนาไม่เพียงแต่ของพาหะเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรุ่นก่อนๆ ทั้งหมดด้วย โมโนเมอร์ DNA เป็นนิวคลีโอไทด์ ดังนั้น DNA จึงเป็นองค์ประกอบหลักของโครโมโซมซึ่งมีรหัสพันธุกรรม
การส่งสัญญาณนี้เป็นอย่างไรข้อมูล? ประเด็นทั้งหมดอยู่ที่ความสามารถของโมเลกุลขนาดใหญ่เหล่านี้ในการสืบพันธุ์ด้วยตนเอง จำนวนของมันไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยขนาดที่ใหญ่และด้วยเหตุนี้ด้วยลำดับนิวคลีโอไทด์ที่หลากหลายจำนวนมาก
โครงสร้างดีเอ็นเอ
เพื่อให้เข้าใจถึงบทบาททางชีววิทยาของ DNA ในเซลล์ จำเป็นต้องทำความคุ้นเคยกับโครงสร้างของโมเลกุลนี้
เริ่มจากที่ง่ายที่สุด นิวคลีโอไทด์ทั้งหมดในโครงสร้างมีสามองค์ประกอบ:
- ฐานไนโตรเจน;
- น้ำตาลเพนโทส;
- กลุ่มฟอสเฟต
นิวคลีโอไทด์แต่ละตัวในโมเลกุล DNA มีเบสไนโตรเจนหนึ่งตัว เป็นไปได้อย่างใดอย่างหนึ่งจากสี่อย่างที่เป็นไปได้:
- A (อะดีนีน);
- G (กัวนีน);
- C (ไซโตไซน์);
- T (ไทมีน).
A และ G เป็นพิวรีน และ C, T และ U (uracil) เป็นปิรามิด
มีกฎหลายข้อสำหรับอัตราส่วนของเบสไนโตรเจน เรียกว่ากฎของ Chargaff
- A=ต.
- G=C.
- (A + G=T + C) เราสามารถถ่ายโอนสิ่งที่ไม่รู้จักทั้งหมดไปทางซ้ายและรับ: (A + G) / (T + C)=1 (สูตรนี้สะดวกที่สุดในการแก้ปัญหาใน ชีววิทยา)
- A + C=G + T.
- ค่าของ (A + C)/(G + T) เป็นค่าคงที่ ในมนุษย์มีค่าเท่ากับ 0.66 แต่ตัวอย่างเช่นในแบคทีเรียมีค่าตั้งแต่ 0.45 ถึง 2.57
โครงสร้างของโมเลกุลดีเอ็นเอแต่ละโมเลกุลมีลักษณะเป็นเกลียวคู่ โปรดทราบว่าสายโพลีนิวคลีโอไทด์จะขนานกัน นั่นคือตำแหน่งของนิวคลีโอไทด์คู่บนเกลียวหนึ่งอยู่ในลำดับที่กลับกันมากกว่าคู่อื่น เกลียวแต่ละรอบนี้มีนิวคลีโอไทด์มากถึง 10 คู่
โซ่พวกนี้พันกันยังไง? ทำไมโมเลกุลถึงแข็งแรงและไม่สลายตัว? มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบสไนโตรเจน (ระหว่าง A และ T - สอง ระหว่าง G และ C - สาม) และปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำ
ตอนท้ายของหัวข้อนี้ ฉันอยากจะพูดถึงว่า DNA เป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ใหญ่ที่สุด โดยมีความยาวแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.25 ถึง 200 nm
เสริม
มาดูพันธบัตรแบบคู่กันให้ละเอียดยิ่งขึ้น เราได้กล่าวไปแล้วว่าคู่ของฐานไนโตรเจนนั้นไม่ได้เกิดขึ้นในลักษณะที่วุ่นวาย แต่อยู่ในลำดับที่เข้มงวด ดังนั้น อะดีนีนสามารถจับกับไทมีนเท่านั้น และกัวนีนสามารถจับกับไซโตซีนเท่านั้น การจัดเรียงคู่ตามลำดับในสายโมเลกุลหนึ่งเป็นตัวกำหนดการจัดเรียงในอีกสายหนึ่ง
เมื่อทำซ้ำหรือทวีคูณเพื่อสร้างโมเลกุลดีเอ็นเอใหม่ กฎนี้เรียกว่า "การเติมเต็ม" จำเป็นต้องปฏิบัติตาม คุณสามารถสังเกตรูปแบบต่อไปนี้ ซึ่งถูกกล่าวถึงในบทสรุปของกฎของ Chargaff - จำนวนของนิวคลีโอไทด์ต่อไปนี้จะเหมือนกัน: A และ T, G และ C
การจำลอง
ตอนนี้เรามาพูดถึงบทบาททางชีวภาพของการจำลองดีเอ็นเอกัน เริ่มจากความจริงที่ว่าโมเลกุลนี้มีความสามารถพิเศษในการสืบพันธุ์ได้เอง คำนี้หมายถึงการสังเคราะห์โมเลกุลของลูกสาว
ในปี 2500 ได้มีการเสนอรูปแบบกระบวนการนี้สามแบบ:
- อนุรักษ์นิยม (โมเลกุลเดิมได้รับการเก็บรักษาไว้และสร้างโมเลกุลใหม่)
- กึ่งอนุรักษ์นิยม(แบ่งโมเลกุลเดิมออกเป็นโมโนเชนและเพิ่มฐานเสริมให้แต่ละอัน)
- กระจัดกระจาย (การสลายตัวของโมเลกุล การจำลองชิ้นส่วน และการรวบรวมแบบสุ่ม)
กระบวนการจำลองแบบมีสามขั้นตอน:
- initiation (ไขส่วน DNA โดยใช้เอ็นไซม์เฮลิเคส)
- การยืด (การยืดสายโดยเติมนิวคลีโอไทด์);
- การสิ้นสุด (ถึงความยาวที่กำหนด)
กระบวนการที่ซับซ้อนนี้มีหน้าที่พิเศษ นั่นคือ บทบาททางชีวภาพ - เพื่อให้แน่ใจว่าการส่งข้อมูลทางพันธุกรรมที่ถูกต้องแม่นยำ
RNA
บอกว่าบทบาททางชีววิทยาของ DNA คืออะไร ตอนนี้เราขอแนะนำให้พิจารณาถึงกรดไรโบนิวคลีอิก (นั่นคือ RNA)
มาเริ่มส่วนนี้ด้วยการบอกว่าโมเลกุลนี้สำคัญพอๆ กับ DNA เราสามารถตรวจพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ทั้งเซลล์โปรคาริโอตและยูคาริโอต โมเลกุลนี้พบเห็นได้ในไวรัสบางชนิด (เรากำลังพูดถึงไวรัสที่มี RNA)
ลักษณะเด่นของ RNA คือการมีอยู่ของสายโซ่โมเลกุลเดียว แต่เช่นเดียวกับ DNA ที่ประกอบด้วยเบสไนโตรเจนสี่เบส ในกรณีนี้คือ:
- อะดีนีน (A);
- uracil (U);
- ไซโตไซน์ (C);
- guanine (G).
RNA ทั้งหมดแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:
- matrix ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าให้ข้อมูล (ลดได้สองรูปแบบ: mRNA หรือ mRNA);
- ขนส่ง (tRNA);
- ไรโบโซม (rRNA).
ฟังก์ชั่น
เมื่อจัดการกับบทบาททางชีววิทยาของ DNA โครงสร้างและคุณสมบัติของ RNA เราขอเสนอให้ไปยังภารกิจพิเศษ (หน้าที่) ของกรดไรโบนิวคลีอิก
เริ่มกันที่ mRNA หรือ mRNA กัน ภารกิจหลักคือการถ่ายโอนข้อมูลจากโมเลกุล DNA ไปยังไซโตพลาสซึมของนิวเคลียส นอกจากนี้ mRNA ยังเป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน เปอร์เซ็นต์ของโมเลกุลประเภทนี้ค่อนข้างต่ำ (ประมาณ 4%)
และเปอร์เซ็นต์ของ rRNA ในเซลล์คือ 80 ซึ่งจำเป็น เนื่องจากเป็นพื้นฐานของไรโบโซม Ribosomal RNA เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนและการประกอบของสายโซ่โพลีเปปไทด์
อแดปเตอร์ที่สร้างกรดอะมิโนของสายโซ่ - tRNA ที่ถ่ายโอนกรดอะมิโนไปยังบริเวณที่สังเคราะห์โปรตีน เปอร์เซ็นต์ในเซลล์ประมาณ 15%
บทบาททางชีวภาพ
เพื่อสรุป: บทบาททางชีวภาพของ DNA คืออะไร? ในช่วงเวลาที่มีการค้นพบโมเลกุลนี้ ไม่มีข้อมูลที่ชัดเจนเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่ถึงกระนั้นตอนนี้ก็ยังไม่มีใครทราบถึงความสำคัญของ DNA และ RNA ทุกประการ
ถ้าเราพูดถึงความสำคัญทางชีวภาพโดยทั่วไป บทบาทของพวกมันคือการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจากรุ่นสู่รุ่น การสังเคราะห์โปรตีน และการเข้ารหัสของโครงสร้างโปรตีน
หลายคนกล่าวถึงรุ่นต่อไปนี้: โมเลกุลเหล่านี้ไม่เพียงเชื่อมต่อกับทางชีววิทยาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงชีวิตทางจิตวิญญาณของสิ่งมีชีวิตด้วย หากคุณเชื่อความคิดเห็นของนักอภิปรัชญา ดีเอ็นเอก็มีประสบการณ์ชีวิตในอดีตและพลังศักดิ์สิทธิ์
