Tại sao DNA lại quan trọng như vậy? Nói một cách đơn giản, DNA chứa các chỉ dẫn cần thiết cho sự sống.
Mã trong DNA của chúng ta cung cấp hướng dẫn về cách tạo ra các protein quan trọng cho sự tăng trưởng, phát triển và sức khỏe tổng thể của chúng ta.
Về DNA
DNA là viết tắt của deoxyribonucleic acid. Nó được tạo thành từ các đơn vị của các khối xây dựng sinh học được gọi là nucleotide.
DNA là một phân tử cực kỳ quan trọng đối với không chỉ con người mà còn đối với hầu hết các sinh vật khác. DNA chứa vật liệu di truyền và gen của chúng ta - đó là điều khiến chúng ta trở nên độc nhất.
Nhưng DNA thực sự là gì làm? Hãy tiếp tục đọc để khám phá thêm về cấu trúc của DNA, chức năng của nó và tại sao nó lại quan trọng như vậy.
DNA trong sức khỏe, bệnh tật và lão hóa
Bộ gen mở rộng của bạn
Bộ DNA hoàn chỉnh của bạn được gọi là bộ gen của bạn. Nó chứa 3 tỷ bazơ, 20.000 gen và 23 cặp nhiễm sắc thể!
Bạn thừa hưởng một nửa DNA của bạn từ cha của bạn và một nửa từ mẹ của bạn. DNA này lần lượt đến từ tinh trùng và trứng.
Các gen thực sự tạo nên rất ít bộ gen của bạn - chỉ 1 phần trăm. 99% còn lại giúp điều chỉnh những thứ như thời gian, cách thức và số lượng protein được sản xuất.
Các nhà khoa học vẫn đang ngày càng tìm hiểu nhiều hơn về DNA “không mã hóa” này.
Thiệt hại và đột biến DNA
Mã DNA dễ bị hư hỏng. Trên thực tế, người ta ước tính rằng hàng chục nghìn sự kiện tổn thương DNA xảy ra hàng ngày trong mỗi tế bào của chúng ta. Thiệt hại có thể xảy ra do lỗi trong quá trình sao chép DNA, các gốc tự do và tiếp xúc với bức xạ UV.
Nhưng đừng bao giờ sợ hãi! Tế bào của bạn có các protein chuyên biệt có thể phát hiện và sửa chữa nhiều trường hợp DNA bị hư hỏng. Trên thực tế, có ít nhất năm con đường sửa chữa DNA chính.
Đột biến là những thay đổi trong chuỗi DNA. Đôi khi chúng có thể xấu. Điều này là do sự thay đổi trong mã DNA có thể có tác động đến quá trình tạo ra protein.
Nếu protein không hoạt động bình thường, bệnh tật có thể dẫn đến. Một số ví dụ về các bệnh xảy ra do đột biến ở một gen đơn lẻ bao gồm bệnh xơ nang và bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm.
Các đột biến cũng có thể dẫn đến sự phát triển của ung thư. Ví dụ, nếu các gen mã hóa cho các protein liên quan đến sự phát triển của tế bào bị đột biến, các tế bào có thể phát triển và phân chia ngoài tầm kiểm soát. Một số đột biến gây ung thư có thể được di truyền trong khi những đột biến khác có thể mắc phải do tiếp xúc với các chất gây ung thư như bức xạ UV, hóa chất hoặc khói thuốc lá.
Nhưng không phải tất cả các đột biến đều xấu. Chúng tôi luôn có được chúng. Một số là vô hại trong khi những loài khác góp phần vào sự đa dạng của chúng ta với tư cách là một loài.
Những thay đổi xảy ra ở hơn 1 phần trăm dân số được gọi là đa hình. Ví dụ về một số đa hình là tóc và màu mắt.
DNA và sự lão hóa
Người ta tin rằng tổn thương DNA không được sửa chữa có thể tích tụ khi chúng ta già đi, giúp thúc đẩy quá trình lão hóa. Những yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến điều này?
Một thứ có thể đóng một vai trò lớn trong tổn thương DNA liên quan đến lão hóa là tổn thương do các gốc tự do. Tuy nhiên, một cơ chế gây hại này có thể không đủ để giải thích quá trình lão hóa. Một số yếu tố cũng có thể liên quan.
Một giả thuyết về lý do tại sao tổn thương DNA tích tụ khi chúng ta già đi là dựa trên quá trình tiến hóa. Người ta cho rằng tổn thương DNA được sửa chữa trung thực hơn khi chúng ta trong độ tuổi sinh sản và sinh con. Sau khi chúng ta đã qua những năm sinh sản đỉnh cao, quá trình sửa chữa sẽ tự nhiên giảm xuống.
Một phần khác của DNA có thể liên quan đến quá trình lão hóa là các telomere. Telomere là những đoạn chuỗi DNA lặp đi lặp lại được tìm thấy ở đầu các nhiễm sắc thể của bạn. Chúng giúp bảo vệ DNA khỏi bị hư hại, nhưng chúng cũng ngắn đi theo mỗi vòng sao chép DNA.
Việc rút ngắn telomere có liên quan đến quá trình lão hóa. Người ta cũng nhận thấy rằng một số yếu tố lối sống như béo phì, tiếp xúc với khói thuốc lá và căng thẳng tâm lý có thể góp phần làm ngắn telomere.
Có lẽ thực hiện các lựa chọn lối sống lành mạnh như duy trì cân nặng hợp lý, kiểm soát căng thẳng và không hút thuốc có thể làm chậm quá trình rút ngắn telomere? Câu hỏi này tiếp tục được các nhà nghiên cứu quan tâm.
DNA được làm bằng gì?
Phân tử DNA được tạo thành từ các nucleotide. Mỗi nucleotide chứa ba thành phần khác nhau - một đường, một nhóm phốt phát và một bazơ nitơ.
Đường trong DNA được gọi là 2’-deoxyribose. Các phân tử đường này xen kẽ với các nhóm photphat, tạo nên “xương sống” của sợi DNA.
Mỗi đường trong một nucleotide có một bazơ nitơ gắn liền với nó. Có bốn loại bazơ nitơ khác nhau được tìm thấy trong DNA. Chúng bao gồm:
- adenine (A)
- cytosine (C)
- guanin (G)
- thymine (T)
DNA trông như thế nào?
Hai sợi DNA tạo thành cấu trúc 3-D được gọi là chuỗi xoắn kép. Khi được minh họa, nó trông giống như một cái thang được xoắn thành hình xoắn ốc, trong đó các cặp chân đế là bậc thang và các xương sống của đường phốt phát là chân.
Ngoài ra, cần lưu ý rằng DNA trong nhân của tế bào nhân thực là tuyến tính, có nghĩa là các đầu của mỗi sợi là tự do. Trong tế bào nhân sơ, DNA tạo thành cấu trúc hình tròn.
DNA làm gì?
DNA giúp cơ thể bạn phát triển
DNA chứa các chỉ dẫn cần thiết cho một sinh vật - chẳng hạn như bạn, một loài chim hay một loài thực vật - sinh trưởng, phát triển và sinh sản. Các hướng dẫn này được lưu trữ trong trình tự của các cặp bazơ nucleotide.
Các tế bào của bạn đọc mã này ba cơ sở cùng một lúc để tạo ra các protein cần thiết cho sự phát triển và tồn tại. Chuỗi DNA chứa thông tin để tạo ra một protein được gọi là gen.
Mỗi nhóm ba bazơ tương ứng với các axit amin cụ thể, là các khối cấu tạo của protein. Ví dụ, cặp bazơ T-G-G chỉ định axit amin tryptophan trong khi cặp bazơ G-G-C chỉ định axit amin glyxin.
Một số kết hợp, như T-A-A, T-A-G và T-G-A, cũng cho biết sự kết thúc của một trình tự protein. Điều này nói với tế bào không thêm bất kỳ axit amin nào vào protein.
Protein được tạo thành từ sự kết hợp khác nhau của các axit amin. Khi được sắp xếp cùng nhau theo đúng thứ tự, mỗi loại protein có cấu trúc và chức năng riêng biệt trong cơ thể bạn.
Làm thế nào để bạn nhận được từ mã DNA thành một protein?
Cho đến nay, chúng ta đã biết rằng DNA chứa một mã cung cấp cho tế bào thông tin về cách tạo ra protein. Nhưng điều gì xảy ra ở giữa? Nói một cách đơn giản, điều này xảy ra thông qua một quy trình gồm hai bước:
Đầu tiên, hai sợi DNA tách rời nhau. Sau đó, các protein đặc biệt trong nhân đọc các cặp bazơ trên sợi DNA để tạo ra một phân tử truyền tin trung gian.
Quá trình này được gọi là phiên mã và phân tử được tạo ra được gọi là RNA thông tin (mRNA). mRNA là một loại axit nucleic khác và nó hoạt động đúng như tên gọi của nó. Nó di chuyển ra bên ngoài nhân, đóng vai trò như một thông điệp đến bộ máy tế bào tạo ra protein.
Trong bước thứ hai, các thành phần chuyên biệt của tế bào đọc thông điệp của mRNA ba cặp bazơ tại một thời điểm và hoạt động để lắp ráp một protein, axit amin bởi axit amin. Quá trình này được gọi là quá trình dịch.
DNA được tìm thấy ở đâu?
Câu trả lời cho câu hỏi này có thể phụ thuộc vào loại sinh vật mà bạn đang nói đến. Có hai loại tế bào - tế bào nhân thực và tế bào nhân sơ.
Đối với con người, có DNA trong mỗi tế bào của chúng ta.
Tế bào nhân thực
Con người và nhiều sinh vật khác có tế bào nhân thực. Điều này có nghĩa là các tế bào của chúng có một nhân liên kết với màng và một số cấu trúc liên kết với màng khác được gọi là các bào quan.
Trong tế bào nhân thực, DNA nằm trong nhân. Một lượng nhỏ DNA cũng được tìm thấy trong các bào quan được gọi là ty thể, là những cơ quan năng lượng của tế bào.
Do có một lượng không gian hạn chế trong nhân, nên DNA phải được đóng gói chặt chẽ. Có một số giai đoạn đóng gói khác nhau, tuy nhiên sản phẩm cuối cùng là cấu trúc mà chúng ta gọi là nhiễm sắc thể.
Tế bào vi khuẩn
Các sinh vật như vi khuẩn là tế bào nhân sơ. Những tế bào này không có nhân hoặc các bào quan. Trong tế bào nhân sơ, DNA được tìm thấy cuộn chặt ở giữa tế bào.
Điều gì xảy ra khi các tế bào của bạn phân chia?
Các tế bào của cơ thể bạn phân chia như một phần bình thường của quá trình tăng trưởng và phát triển. Khi điều này xảy ra, mỗi tế bào mới phải có một bản sao DNA hoàn chỉnh.
Để đạt được điều này, DNA của bạn phải trải qua một quá trình được gọi là sao chép. Khi điều này xảy ra, hai sợi DNA tách ra. Sau đó, các protein tế bào chuyên biệt sử dụng mỗi sợi làm khuôn để tạo ra một sợi DNA mới.
Khi quá trình nhân đôi hoàn thành, có hai phân tử ADN mạch kép. Một tập hợp sẽ đi vào mỗi ô mới khi quá trình phân chia hoàn tất.
Lấy đi
DNA quan trọng đối với sự phát triển, sinh sản và sức khỏe của chúng ta. Nó chứa các hướng dẫn cần thiết để các tế bào của bạn sản xuất protein ảnh hưởng đến nhiều quá trình và chức năng khác nhau trong cơ thể bạn.
Vì DNA rất quan trọng nên đôi khi tổn thương hoặc đột biến có thể góp phần vào sự phát triển của bệnh tật. Tuy nhiên, cũng cần nhớ rằng các đột biến có thể có lợi và góp phần vào sự đa dạng của chúng ta.
