อธิบายและสำรวจดีเอ็นเอ

ทำไม DNA จึงมีความสำคัญ? กล่าวง่ายๆว่า DNA มีคำแนะนำที่จำเป็นสำหรับชีวิต

รหัสภายใน DNA ของเราให้แนวทางในการสร้างโปรตีนที่มีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตพัฒนาการและสุขภาพโดยรวมของเรา

เกี่ยวกับ DNA

DNA ย่อมาจากกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก ประกอบด้วยหน่วยของหน่วยการสร้างทางชีวภาพที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์

ดีเอ็นเอเป็นโมเลกุลที่สำคัญอย่างยิ่งสำหรับมนุษย์ไม่เพียง แต่สำหรับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ส่วนใหญ่ด้วย DNA ประกอบด้วยสารพันธุกรรมและยีนของเราซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เราไม่เหมือนใคร

แต่จริงๆแล้ว DNA คืออะไร ทำเหรอ? อ่านต่อเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างของ DNA ว่ามันทำอะไรและทำไมจึงสำคัญ

DNA ในด้านสุขภาพโรคและความชรา

จีโนมที่ขยายตัวของคุณ

DNA ที่สมบูรณ์ของคุณเรียกว่าจีโนมของคุณ ประกอบด้วยฐาน 3 พันล้านยีน 20,000 ยีนและโครโมโซม 23 คู่!

คุณได้รับ DNA ครึ่งหนึ่งมาจากพ่อและอีกครึ่งหนึ่งจากแม่ของคุณ ดีเอ็นเอนี้มาจากอสุจิและไข่ตามลำดับ

ยีนประกอบขึ้นเป็นจีโนมของคุณเพียงเล็กน้อยเพียง 1 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น อีก 99 เปอร์เซ็นต์ช่วยในการควบคุมสิ่งต่างๆเช่นเมื่อใดอย่างไรและปริมาณโปรตีนที่ผลิตได้อย่างไร

นักวิทยาศาสตร์ยังคงเรียนรู้มากขึ้นเกี่ยวกับดีเอ็นเอที่ "ไม่เข้ารหัส" นี้

ความเสียหายและการกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอ

รหัสดีเอ็นเอมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหาย ในความเป็นจริงมีการคาดการณ์ว่าเหตุการณ์ความเสียหายของ DNA นับหมื่นเกิดขึ้นทุกวันในแต่ละเซลล์ของเรา ความเสียหายอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากความผิดพลาดในการจำลองแบบดีเอ็นเออนุมูลอิสระและการได้รับรังสี UV

แต่ไม่เคยกลัว! เซลล์ของคุณมีโปรตีนพิเศษที่สามารถตรวจจับและซ่อมแซมความเสียหายของดีเอ็นเอได้หลายกรณี ในความเป็นจริงมีเส้นทางการซ่อมแซม DNA ที่สำคัญอย่างน้อยห้าประการ

การกลายพันธุ์คือการเปลี่ยนแปลงในลำดับดีเอ็นเอ บางครั้งพวกเขาอาจไม่ดี เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงรหัสดีเอ็นเออาจส่งผลกระทบต่อวิธีการสร้างโปรตีน

หากโปรตีนทำงานไม่ปกติอาจส่งผลให้เกิดโรคได้ ตัวอย่างบางส่วนของโรคที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีนเดี่ยว ได้แก่ โรคซิสติกไฟโบรซิสและโรคโลหิตจางชนิดเคียว

การกลายพันธุ์ยังสามารถนำไปสู่การพัฒนาของมะเร็ง ตัวอย่างเช่นหากยีนที่เข้ารหัสของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการเติบโตของเซลล์เกิดการกลายพันธุ์เซลล์อาจเติบโตและแบ่งออกจากการควบคุม การกลายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดมะเร็งบางชนิดสามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ในขณะที่การกลายพันธุ์อื่น ๆ สามารถเกิดขึ้นได้จากการสัมผัสกับสารก่อมะเร็งเช่นรังสียูวีสารเคมีหรือควันบุหรี่

แต่ไม่ใช่ว่าการกลายพันธุ์ทั้งหมดจะไม่ดี เรากำลังหาข้อมูลเหล่านี้อยู่ตลอดเวลา บางชนิดไม่เป็นอันตรายในขณะที่บางชนิดมีส่วนสนับสนุนความหลากหลายของเราในฐานะสายพันธุ์

การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นมากกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ของประชากรเรียกว่า polymorphisms ตัวอย่างของรูปแบบบางอย่าง ได้แก่ สีผมและสีตา

DNA และความชรา

เชื่อกันว่าความเสียหายของดีเอ็นเอที่ไม่ได้รับการซ่อมแซมสามารถสะสมได้เมื่อเราอายุมากขึ้นซึ่งจะช่วยขับเคลื่อนกระบวนการชราภาพ ปัจจัยใดบ้างที่มีอิทธิพลต่อสิ่งนี้?

สิ่งที่อาจมีบทบาทอย่างมากในความเสียหายของดีเอ็นเอที่เกี่ยวข้องกับความชราคือความเสียหายอันเนื่องมาจากอนุมูลอิสระ อย่างไรก็ตามกลไกของความเสียหายเพียงอย่างเดียวนี้อาจไม่เพียงพอที่จะอธิบายกระบวนการชราภาพ อาจมีหลายปัจจัยที่เกี่ยวข้อง

ทฤษฎีหนึ่งที่ว่าทำไมความเสียหายของดีเอ็นเอจึงสะสมเมื่อเราอายุขึ้นอยู่กับวิวัฒนาการ คิดว่าความเสียหายของดีเอ็นเอจะได้รับการซ่อมแซมอย่างซื่อสัตย์มากขึ้นเมื่อเราอยู่ในวัยเจริญพันธุ์และมีลูก หลังจากที่เราผ่านช่วงการเจริญพันธุ์สูงสุดไปแล้วกระบวนการซ่อมแซมก็จะลดลงตามธรรมชาติ

อีกส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอที่อาจเกี่ยวข้องกับความชราคือเทโลเมียร์ เทโลเมียร์เป็นการขยายลำดับดีเอ็นเอซ้ำ ๆ ซึ่งพบได้ที่ปลายโครโมโซมของคุณ พวกมันช่วยปกป้อง DNA จากความเสียหาย แต่ยังทำให้การจำลองดีเอ็นเอสั้นลงในแต่ละรอบ

การทำให้เทโลเมียร์สั้นลงมีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการชรา นอกจากนี้ยังพบว่าปัจจัยการดำเนินชีวิตบางอย่างเช่นความอ้วนการสัมผัสกับควันบุหรี่และความเครียดทางจิตใจสามารถทำให้เทโลเมียร์สั้นลง

บางทีการเลือกวิถีชีวิตที่ดีต่อสุขภาพเช่นการรักษาน้ำหนักให้แข็งแรงการจัดการความเครียดและการไม่สูบบุหรี่อาจทำให้เทโลเมียร์สั้นลงได้หรือไม่? คำถามนี้ยังคงเป็นที่สนใจของนักวิจัยอย่างมาก

DNA ทำมาจากอะไร?

โมเลกุลของดีเอ็นเอประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์แต่ละตัวมีส่วนประกอบที่แตกต่างกันสามส่วน ได้แก่ น้ำตาลกลุ่มฟอสเฟตและฐานไนโตรเจน

น้ำตาลในดีเอ็นเอเรียกว่า 2’-deoxyribose โมเลกุลของน้ำตาลเหล่านี้สลับกับหมู่ฟอสเฟตซึ่งประกอบขึ้นเป็น“ กระดูกสันหลัง” ของสายดีเอ็นเอ

น้ำตาลแต่ละตัวในนิวคลีโอไทด์มีฐานไนโตรเจนติดอยู่ มีฐานไนโตรเจนที่แตกต่างกันสี่ประเภทที่พบในดีเอ็นเอ ได้แก่ :

• อะดีนีน (A)
• ไซโตซีน (C)
• กัวนีน (G)
• ไธมีน (T)

DNA มีลักษณะอย่างไร?

ดีเอ็นเอทั้งสองสายก่อตัวเป็นโครงสร้าง 3 มิติที่เรียกว่าเกลียวคู่ เมื่อแสดงภาพประกอบจะดูเหมือนบันไดเล็ก ๆ ที่บิดเป็นเกลียวโดยที่คู่ฐานคือขั้นบันไดและกระดูกสันหลังของน้ำตาลฟอสเฟตคือขา

นอกจากนี้เป็นที่น่าสังเกตว่า DNA ในนิวเคลียสของเซลล์ยูคาริโอตเป็นเส้นตรงซึ่งหมายความว่าส่วนปลายของเส้นใยแต่ละเส้นเป็นอิสระ ในเซลล์โปรคาริโอตดีเอ็นเอจะมีโครงสร้างเป็นวงกลม

DNA ทำอะไร?

DNA ช่วยให้ร่างกายของคุณเติบโต

DNA ประกอบด้วยคำแนะนำที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตเช่นคุณนกหรือพืชเพื่อเติบโตพัฒนาและสืบพันธุ์ คำแนะนำเหล่านี้ถูกเก็บไว้ในลำดับของคู่เบสของนิวคลีโอไทด์

เซลล์ของคุณอ่านรหัสนี้ครั้งละสามฐานเพื่อสร้างโปรตีนที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตและการอยู่รอด ลำดับดีเอ็นเอที่เก็บข้อมูลเพื่อสร้างโปรตีนเรียกว่ายีน

กลุ่มของสามฐานแต่ละกลุ่มสอดคล้องกับกรดอะมิโนเฉพาะซึ่งเป็นส่วนประกอบของโปรตีน ตัวอย่างเช่นคู่เบส T-G-G ระบุกรดอะมิโนทริปโตเฟนในขณะที่คู่เบส G-G-C ระบุกรดอะมิโนไกลซีน

ชุดค่าผสมบางอย่างเช่น T-A-A, T-A-G และ T-G-A ยังระบุจุดสิ้นสุดของลำดับโปรตีน สิ่งนี้จะบอกให้เซลล์ไม่ต้องเพิ่มกรดอะมิโนให้กับโปรตีนอีก

โปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโนหลายชนิด เมื่อวางเรียงกันตามลำดับที่ถูกต้องโปรตีนแต่ละชนิดจะมีโครงสร้างและหน้าที่ที่เป็นเอกลักษณ์ภายในร่างกายของคุณ

คุณได้รับจากรหัสดีเอ็นเอไปยังโปรตีนได้อย่างไร?

จนถึงตอนนี้เราได้เรียนรู้แล้วว่า DNA มีรหัสที่ให้ข้อมูลเซลล์เกี่ยวกับวิธีสร้างโปรตีน แต่จะเกิดอะไรขึ้นระหว่างกัน? พูดง่ายๆคือเกิดขึ้นผ่านกระบวนการสองขั้นตอน:

ขั้นแรก DNA ทั้งสองสายแยกออกจากกัน จากนั้นโปรตีนพิเศษภายในนิวเคลียสจะอ่านคู่เบสบนสายดีเอ็นเอเพื่อสร้างโมเลกุลผู้ส่งสารระดับกลาง

กระบวนการนี้เรียกว่าการถอดความและโมเลกุลที่สร้างขึ้นเรียกว่า messenger RNA (mRNA) mRNA เป็นกรดนิวคลีอิกอีกประเภทหนึ่งและทำหน้าที่ตามความหมายของชื่อ มันเดินทางออกนอกนิวเคลียสซึ่งทำหน้าที่เป็นข้อความไปยังเครื่องจักรของเซลล์ที่สร้างโปรตีน

ในขั้นตอนที่สองส่วนประกอบเฉพาะของเซลล์จะอ่านข้อความของ mRNA ทีละสามคู่เบสและทำงานเพื่อประกอบโปรตีนกรดอะมิโนด้วยกรดอะมิโน กระบวนการนี้เรียกว่าการแปล

DNA อยู่ที่ไหน?

คำตอบสำหรับคำถามนี้อาจขึ้นอยู่กับประเภทของสิ่งมีชีวิตที่คุณกำลังพูดถึง เซลล์มีสองประเภทคือยูคาริโอตและโปรคาริโอต

สำหรับคนเรามี DNA อยู่ในเซลล์แต่ละเซลล์

เซลล์ยูคาริโอต

มนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ อีกมากมายมีเซลล์ยูคาริโอต ซึ่งหมายความว่าเซลล์ของพวกมันมีนิวเคลียสที่มีเยื่อหุ้มเซลล์และโครงสร้างที่มีเยื่อหุ้มเซลล์อื่น ๆ เรียกว่าออร์แกเนลล์

ในเซลล์ยูคาริโอตดีเอ็นเออยู่ภายในนิวเคลียส นอกจากนี้ยังพบดีเอ็นเอจำนวนเล็กน้อยในออร์แกเนลล์ที่เรียกว่าไมโตคอนเดรียซึ่งเป็นโรงไฟฟ้าของเซลล์

เนื่องจากมีพื้นที่ภายในนิวเคลียสจำนวน จำกัด จึงต้องบรรจุดีเอ็นเอให้แน่น บรรจุภัณฑ์มีหลายขั้นตอน แต่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเป็นโครงสร้างที่เราเรียกว่าโครโมโซม

เซลล์โปรคาริโอต

สิ่งมีชีวิตเช่นแบคทีเรียเป็นเซลล์โปรคาริโอต เซลล์เหล่านี้ไม่มีนิวเคลียสหรือออร์แกเนลล์ ในเซลล์โปรคาริโอตจะพบ DNA ที่ขดอยู่ตรงกลางเซลล์อย่างแน่นหนา

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเซลล์ของคุณแบ่งตัว?

เซลล์ในร่างกายของคุณแบ่งตัวตามปกติของการเจริญเติบโตและพัฒนาการ เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้เซลล์ใหม่แต่ละเซลล์จะต้องมีสำเนาดีเอ็นเอที่สมบูรณ์

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ DNA ของคุณต้องผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการจำลองแบบ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นสายดีเอ็นเอทั้งสองจะแยกออกจากกัน จากนั้นโปรตีนเซลล์เฉพาะทางจะใช้เส้นใยแต่ละเส้นเป็นแม่แบบในการสร้างสายดีเอ็นเอใหม่

เมื่อการจำลองแบบเสร็จสมบูรณ์จะมีโมเลกุลดีเอ็นเอสองเส้นสองเส้น หนึ่งชุดจะเข้าไปในเซลล์ใหม่แต่ละเซลล์เมื่อการแบ่งเสร็จสมบูรณ์

Takeaway

ดีเอ็นเอมีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตการสืบพันธุ์และสุขภาพของเรา ประกอบด้วยคำแนะนำที่จำเป็นสำหรับเซลล์ของคุณในการผลิตโปรตีนที่มีผลต่อกระบวนการและหน้าที่ต่างๆในร่างกายของคุณ

เนื่องจากดีเอ็นเอมีความสำคัญมากความเสียหายหรือการกลายพันธุ์บางครั้งอาจนำไปสู่การพัฒนาของโรค อย่างไรก็ตามสิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าการกลายพันธุ์สามารถเป็นประโยชน์และส่งผลต่อความหลากหลายของเราได้เช่นกัน