Что такое ДНК
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — это молекула, в которой закодирована вся наследственная информация живых организмов. Если сравнить живое существо с техническим устройством, например магнитофоном, то ДНК можно представить как плёнку, на которой записаны инструкции по его созданию и работе.
Где находится ДНК
У человека молекулы ДНК есть в каждой клетке. Основной их запас хранится в ядре, а небольшая часть — в митохондриях (так называемая митохондриальная ДНК).
Если вытянуть нить ДНК из одной клетки, её длина составит около 2 метров, хотя ядро клетки имеет размер не более 6 микрометров (одна миллионная часть метра). Такая компактность достигается благодаря тому, что ДНК многократно сворачивается и упаковывается в хромосомы.
У человека в каждой клетке содержится 23 пары хромосом: половина набора передаётся от матери, другая половина — от отца. Исключение составляют половые клетки (яйцеклетки и сперматозоиды), где хранится лишь половина набора. При их слиянии формируется полный геном будущего организма.
Как работает генетический код
ДНК хранит инструкции для синтеза белков — главных «рабочих молекул» клетки. Код записан с помощью четырёх типов нуклеотидов, которые обозначают буквами:
- А — аденин
- Т — тимин
- Г — гуанин
- Ц — цитозин
Эти нуклеотиды выстраиваются в длинные цепочки, например: ААТГЦГТААГЦЦ…. Для неподготовленного человека это выглядит как случайный набор букв, но клеточные «машины» точно знают, как считывать эту информацию.
Участки ДНК, которые содержат инструкцию для создания конкретного белка, называются генами. Именно гены являются основной единицей наследственности.
Двойная спираль
Наиболее известный символ ДНК — это её форма, двойная спираль. Она была открыта Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком, за что учёные получили Нобелевскую премию.
ДНК состоит из двух взаимосвязанных нитей, которые скручены вокруг друг друга. Такая структура:
1. делает молекулу устойчивой,
2. предотвращает запутывание нитей,
3. обеспечивает защиту информации.
Нити соединяются по принципу комплементарности:
- аденин (А) всегда образует пару с тимином (Т),
- гуанин (Г) — с цитозином (Ц).
Благодаря этому клетка может восстановить повреждённый участок, используя вторую нить как «запасную копию».
Копирование ДНК
Перед делением клетки её ДНК должна быть удвоена. Для этого двойная спираль «расплетается», и к каждой цепочке достраивается новая комплементарная нить. В результате образуются две идентичные молекулы ДНК, и каждая дочерняя клетка получает полный набор генетической информации.
Мутации
Хотя механизмы копирования ДНК работают очень точно, ошибки всё же случаются.
Возможные варианты:
- однонуклеотидный полиморфизм — замена одной «буквы»;
- мутации — более крупные изменения, включающие потерю или вставку целых фрагментов.
Последствия мутаций бывают разными: от нейтральных (никак не влияющих на организм) до серьёзных, нарушающих синтез белков. Последние могут приводить к наследственным заболеваниям. Иногда же мутации оказываются полезными и становятся источником эволюционных изменений.
ДНК — это универсальный «язык жизни», в котором закодированы все инструкции для построения и работы организма. Её уникальная структура и способность к точному копированию обеспечивают передачу наследственной информации от поколения к поколению.