ดีเอ็นเอหมายถึงกรด deoxyribonucleic และเป็นโมเลกุลที่ให้ทางพันธุกรรมคำแนะนำที่บอกสิ่งมีชีวิตวิธีการพัฒนาใช้ชีวิตและทำซ้ำ DNA สามารถพบได้ภายในเซลล์ทุกเซลล์และถูกส่งผ่านจากพ่อแม่ไปยังลูกหลานของพวกเขา
DNA ทำมาจากอะไร?
DNA ประกอบด้วยโมเลกุลที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ แต่ละนิวคลีโอไทด์มีสามองค์ประกอบ: กลุ่มฟอสเฟตซึ่งเป็นอะตอมฟอสฟอรัสหนึ่งอะตอมที่ผูกพันกับอะตอมออกซิเจนสี่อะตอม; โมเลกุลน้ำตาล และไนโตรเจนฐาน. ฐานไนโตรเจนทั้งสี่ประเภทคือ adenine (a), thymine (T), guanine (G) และ cytosine (c) และด้วยกันสิ่งเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น "ตัวอักษร" ที่ประกอบเป็นรหัสพันธุกรรมของ DNA ของเรา
DNA มีโครงสร้างที่เรียกว่าเกลียวคู่ นิวคลีโอไทด์ถูกแนบมาด้วยกันเพื่อสร้างเส้นยาวสองเส้นที่เกลียวเพื่อสร้างโครงสร้างนี้ หากคุณคิดว่า Double-Helix เป็นบันไดโมเลกุลฟอสเฟตและน้ำตาลจะเป็นด้านข้างในขณะที่คู่ฐานจะเป็นขั้นตอน ฐานของคู่หนึ่งที่มีฐานอยู่บนเส้นอื่น: คู่ adenine กับ thymine (AT) และคู่ guanine กับ cytosine (GC)
DNA ของมนุษย์ประกอบด้วยประมาณ 3 พันล้านคู่และมากกว่า 99% ของฐานเหล่านั้นเหมือนกันในทุกคนหอสมุดแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา(NLM)
ที่เกี่ยวข้อง:การทดสอบ DNA มีความแม่นยำแค่ไหน?
คล้ายกับวิธีที่ตัวอักษรในตัวอักษรสามารถจัดเรียงเป็นคำศัพท์ลำดับของฐานไนโตรเจนในรูปแบบลำดับดีเอ็นเอยีนซึ่งในภาษาของเซลล์บอกเซลล์ว่าจะทำอย่างไรโปรตีน- ชวเลขสำหรับกระบวนการนี้คือยีน "เข้ารหัส" โปรตีน
แต่ DNA ไม่ใช่เทมเพลตโดยตรงสำหรับการผลิตโปรตีน ในการสร้างโปรตีนเซลล์สร้างสำเนาของยีนโดยใช้ไม่ใช่ DNA แต่เป็นกรด ribonucleic หรือกรดRNA- RNA แบ่งปันโครงสร้างที่คล้ายกันกับ DNA ยกเว้นว่ามีเพียงเส้นเดียวมากกว่าสองเส้น - ดังนั้นดูเหมือนว่าเพียงครึ่งเดียวของบันได นอกจากนี้ในขณะที่ RNA มีฐานไนโตรเจนสามในสี่ที่เหมือนกันกับ DNA มันใช้ฐานที่เรียกว่า uracil มากกว่า thymine เพื่อจับคู่กับ adenine
ในฐานะที่เป็นเซลล์เตรียมที่จะสร้างโปรตีนใหม่ DNA unzips ของมันเพื่อเปิดเผยยีนหนึ่งเส้นด้วยคำแนะนำในการสร้างโปรตีนดังกล่าว จากนั้นเอนไซม์จะซูมเข้าและสร้างโมเลกุล RNA ใหม่ที่มีลำดับสะท้อนของยีนที่รั่วไหลออกมา สำเนา RNA นี้เรียกว่า Messenger RNA (mRNA) บอกกับเครื่องจักรทำโปรตีนของเซลล์ซึ่งกรดอะมิโนเพื่อรวมเข้าด้วยกันเป็นโปรตีนตาม "ชีวเคมี"(WH Freeman and Company, 2002)
โมเลกุล DNA นั้นยาวนาน - ในความเป็นจริงแล้วมันไม่สามารถใส่เข้าไปในเซลล์ได้หากไม่มีบรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสม เพื่อให้พอดีกับเซลล์ภายใน DNA จะถูกขดแน่นเพื่อสร้างโครงสร้างที่เรียกว่าโครโมโซม- โครโมโซมแต่ละตัวมีโมเลกุลดีเอ็นเอเดี่ยวห่อหุ้มโปรตีนเหมือนสปูลอย่างแน่นหนาที่เรียกว่าฮิสโตนซึ่งให้โครโมโซมโครงสร้างของพวกเขา มนุษย์มีโครโมโซม 23 คู่ซึ่งพบได้ในนิวเคลียสของแต่ละเซลล์ซึ่งเป็นศูนย์ควบคุมของเซลล์
โครโมโซมส่วนใหญ่ดูเหมือนกล้องจุลทรรศน์ XS; ที่กล่าวว่ามนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ ส่วนใหญ่มีโครโมโซมเพศหนึ่งคู่ซึ่งสามารถเป็นรูปตัว X หรือ Yตามที่สถาบันวิจัยจีโนมมนุษย์แห่งชาติ- โดยทั่วไปแล้วเพศหญิงมีโครโมโซมเพศสองตัวในแต่ละเซลล์และตัวผู้มีหนึ่ง X และหนึ่ง Y แต่มีการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติในจำนวนโครโมโซมเพศที่ผู้คนพกพา - บางครั้งอาจมีโครโมโซมเพศพิเศษหรืออาจหายไปค้นพบรายงาน-
ใครค้นพบ DNA?
DNA ถูกพบครั้งแรกโดยนักชีวเคมีชาวสวิส Friedrich Miescher ในปี 1869 ตามรายงานที่ตีพิมพ์ในปี 2005 ในวารสารชีววิทยาพัฒนาการ- Miescher ใช้วิธีการทางชีวเคมีเพื่อแยก DNA - ซึ่งเขาเรียกว่านิวคลีน - จากเซลล์เม็ดเลือดขาวและสเปิร์มและระบุว่ามันแตกต่างจากมากโปรตีน- (คำว่า "กรดนิวคลีอิก" มาจาก "นิวเคลียส")
แต่เป็นเวลาหลายปีที่นักวิจัยไม่ได้ตระหนักถึงความสำคัญของโมเลกุลนี้
ในปี 1952 นักเคมีRosalind Franklinผู้ที่ทำงานในห้องปฏิบัติการของนักชีวฟิสิกส์มอริซวิลกินส์ใช้งานรังสีเอกซ์การเลี้ยวเบน-วิธีการกำหนดโครงสร้างของโมเลกุลโดยวิธีที่รังสีเอกซ์เด้งออกมา-เพื่อเรียนรู้ว่า DNA มีโครงสร้างเกลียว แฟรงคลินบันทึกโครงสร้างนี้ในสิ่งที่รู้จักกันในชื่อภาพถ่าย 51-
ในปี 1953 วิลกินส์แสดงรูปถ่ายให้กับนักชีววิทยาเจมส์วัตสันและฟรานซิสคริก- ปราศจากความรู้ของแฟรงคลิน ด้วยข้อมูลที่ว่า DNA เป็นเกลียวสองเท่าและรายงานก่อนหน้านี้ว่าฐาน adenine และ thymine เกิดขึ้นในปริมาณที่เท่ากันภายใน DNA เช่นเดียวกับ Guanine และ Cytosine, Watson และ Crick ตีพิมพ์บทความสำคัญในปี 1953 ในวารสารธรรมชาติ- ในกระดาษนั้นพวกเขาเสนอรูปแบบสองเท่าของ DNA ที่เป็นสัญลักษณ์ของ DNA ในขณะที่เรารู้ว่ามีด้านน้ำตาล-ฟอสเฟตและรูนที่ทำจากคู่ฐาน AT และ GC พวกเขายังชี้ให้เห็นว่าตามโครงสร้างที่เสนอของพวกเขา DNA สามารถคัดลอกได้ - และดังนั้นจึงผ่านไป
วัตสัน, Crick และ Wilkins ได้รับรางวัลรางวัลโนเบลสาขาการแพทย์ในปี 1962 "สำหรับการค้นพบของพวกเขาเกี่ยวกับโครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกและความสำคัญของการถ่ายโอนข้อมูลในวัสดุที่มีชีวิต" แฟรงคลินไม่ได้รวมอยู่ในรางวัลแม้ว่างานของเธอจะเป็นส่วนสำคัญในการวิจัย
ฟังก์ชั่นของ DNA คืออะไร?
ยีนเข้ารหัสโปรตีนที่ทำหน้าที่ทุกประเภทสำหรับมนุษย์ (และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ )
ยกตัวอย่างเช่นยีนของมนุษย์ HBA1 มีคำแนะนำในการสร้างโปรตีนอัลฟ่าโกลบินซึ่งเป็นส่วนประกอบของฮีโมโกลบินโปรตีนที่มีออกซิเจนในสีแดงเลือดเซลล์ตามNLM- เพื่อยกตัวอย่างอีกตัวอย่างหนึ่งยีน OR6A2 เข้ารหัสตัวรับกลิ่นซึ่งเป็นโปรตีนที่ตรวจจับกลิ่นในจมูกตามศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติฐานข้อมูลยีน- ขึ้นอยู่กับรุ่นของ OR6A2 ที่คุณมีคุณอาจรักผักชีหรือคิดว่ามันมีรสชาติเหมือนสบู่ตามการศึกษาที่ตีพิมพ์ในปี 2012 ในวารสารรสชาติ-
แม้ว่าแต่ละเซลล์ 37.2 ล้านล้านของคุณจะมีสำเนาของ DNA ของคุณ แต่เซลล์ทั้งหมดไม่สร้างโปรตีนเดียวกัน เหตุผลหนึ่งสำหรับเรื่องนี้คือโมเลกุลที่เรียกว่า "ปัจจัยการถอดรหัส" เข้าสู่ DNA เพื่อควบคุมยีนที่เปิดและปิดดังนั้นโปรตีนใดที่ทำเมื่อใดที่ไหนและในปริมาณใดในแต่ละเซลล์วิทยาศาสตร์สดรายงานก่อนหน้านี้- DNA ยังได้รับการบรรจุแตกต่างกันเล็กน้อยในเซลล์ประเภทต่าง ๆ และสิ่งนี้มีผลต่อวิธีการและปัจจัยการถอดรหัสที่สามารถคว้าโมเลกุลได้
นอกจากนี้,Epigenetics- ซึ่งหมายถึง "เหนือ" หรือ "ด้านบนของ" พันธุศาสตร์ - หมายถึงการปรับเปลี่ยนภายนอกเป็น DNA ที่เปิดหรือปิดยีนที่เฉพาะเจาะจง
ตัวอย่างเช่นโมเลกุลขนาดเล็กที่เรียกว่ากลุ่มเมธิลสามารถยึดติดกับเส้นดีเอ็นเอและป้องกันไม่ให้ยีนที่เฉพาะเจาะจงจากการแสดงออก อีกตัวอย่างหนึ่งของ epigenetics เรียกว่า "การดัดแปลงฮิสโตน" ซึ่งการเปลี่ยนแปลงโปรตีนคล้ายสปูลในโครโมโซมสามารถสร้างส่วนเฉพาะของ DNA ที่สามารถเข้าถึงได้มากหรือน้อยในโปรตีนที่ "อ่าน" ยีน การเปลี่ยนแปลง epigenetic ดังกล่าวเป็น DNA สามารถส่งผ่านไปยังรุ่นต่อไปในอนาคตหากการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในสเปิร์มหรือเซลล์ไข่วิทยาศาสตร์สดรายงานก่อนหน้านี้-
DNA เป็นอย่างไร?
การจัดลำดับดีเอ็นเอเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีที่ช่วยให้นักวิจัยกำหนดลำดับของฐานในส่วนของ DNA เทคโนโลยีสามารถใช้เพื่อกำหนดลำดับของฐานในยีนโครโมโซมหรือจีโนมทั้งหมด ในปี 2000 นักวิจัยได้เสร็จสิ้นลำดับ "ร่างการทำงาน" ของจีโนมมนุษย์ตามสถาบันวิจัยจีโนมมนุษย์แห่งชาติและเสร็จสิ้นโครงการในปี 2546
การทดสอบดีเอ็นเอ
DNA ของบุคคลมีข้อมูลเกี่ยวกับมรดกของพวกเขาและบางครั้งก็สามารถเปิดเผยได้ว่าพวกเขามีความเสี่ยงสูงสำหรับโรคบางชนิดหรือไม่
การทดสอบดีเอ็นเอหรือการทดสอบทางพันธุกรรมใช้ด้วยเหตุผลหลายประการรวมถึงการวินิจฉัยความผิดปกติทางพันธุกรรมเพื่อตรวจสอบว่าบุคคลนั้นเป็นพาหะของการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่พวกเขาสามารถส่งต่อไปยังลูก ๆ ของพวกเขาและตรวจสอบว่าบุคคลมีความเสี่ยงต่อโรคทางพันธุกรรมหรือไม่ ตัวอย่างเช่นการกลายพันธุ์บางอย่างในยีน BRCA1 และ BRCA2 นั้นเป็นที่ทราบกันดีว่าเพิ่มความเสี่ยงของหน้าอกและมะเร็งรังไข่และการทดสอบทางพันธุกรรมสามารถเปิดเผยว่าบุคคลมีการกลายพันธุ์เหล่านี้หรือไม่
ผลการทดสอบทางพันธุกรรมอาจมีผลกระทบต่อสุขภาพของบุคคลและการทดสอบมักจะให้พร้อมกับการให้คำปรึกษาทางพันธุกรรมเพื่อช่วยให้บุคคลเข้าใจผลลัพธ์และผลที่ตามมา
ผู้คนยังใช้ผลลัพธ์ของการทดสอบทางพันธุกรรมเพื่อค้นหาญาติและเรียนรู้เกี่ยวกับต้นไม้ครอบครัวของพวกเขาผ่าน บริษัท ต่าง ๆ เช่นบรรพบุรุษและ MyHeritage
ทรัพยากรเพิ่มเติมและการอ่าน
- เรียนรู้เกี่ยวกับ DNA ของคุณเพียงแค่ "ขยะ" ด้วยScishow บน YouTube-
- อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทดสอบ DNAข่าววิทยาศาสตร์สำหรับนักเรียน-
- ตรวจสอบหนังสือนักเขียนวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียง Carl Zimmer 2018 "เธอหัวเราะแม่ของเธอ: พลังความวิปริตและศักยภาพของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม-
บรรณานุกรม
Berg, JM, Tymoczko, JL, & Stryer, L. (2002) DNA, RNA และการไหลของข้อมูลทางพันธุกรรม ในชีวเคมี (5th ed.) บทที่ WH Freeman & Co.
Dahm, R. (2005) Friedrich Miescher และการค้นพบ DNA ชีววิทยาพัฒนาการ, 278 (2), 274–288https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2004.11.028
Eriksson, N. , Wu, S. , Do, CB, Kiefer, AK, Tung, JY, Mountain, JL, Hinds, DA, & Francke, U. (2012) ตัวแปรทางพันธุกรรมใกล้กับยีนรับกลิ่นที่มีอิทธิพลต่อการตั้งค่าของผักชี รสชาติ 1 (1)https://doi.org/10.1186/2044-7248-1-22
รวม, D. (2021, 28 กันยายน)เซ็กส์มีความซับซ้อนมากกว่าไบนารีง่ายๆแนะนำ- ค้นพบนิตยสาร สืบค้น 14 มกราคม 2565 จากhttps://www.discovermagazine.com/the-sciences/sex-is-more-complex-than-a-simple-binary-suggests
สถาบันวิจัยจีโนมมนุษย์แห่งชาติ NIH (2021, 12 กุมภาพันธ์) ไทม์ไลน์โครงการจีโนมมนุษย์ของเหตุการณ์ genome.gov สืบค้น 14 มกราคม 2565 จากhttps://www.genome.gov/human-genome-project/timeline-of-events
สถาบันวิจัยจีโนมมนุษย์แห่งชาติ NIH (ND)โครโมโซมเพศ- genome.gov สืบค้น 14 มกราคม 2565 จากhttps://www.genome.gov/genetics-lothossary/sex-chromosome
หอสมุดแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (2020, 28 กันยายน) ยีน HBA1 MedlinePlus สืบค้น 14 มกราคม 2565 จากhttps://medlineplus.gov/genetics/gene/hba1/
หอสมุดแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (2022, 5 มกราคม) OR6A2 ตัวรับการดมกลิ่นครอบครัว 6 อนุวงศ์สมาชิก 2 [homo sapiens (มนุษย์)] - ยีน - NCBI ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ สืบค้น 14 มกราคม 2565 จากhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/8590
หอสมุดแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (2021, 19 มกราคม) DNA คืออะไร: พันธุศาสตร์ MedlinePlus MedlinePlus สืบค้น 14 มกราคม 2565 จากhttps://medlineplus.gov/genetics/understanding/basics/dna/
วัตสัน, JD, & Crick, FH (1953) โครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิก: โครงสร้างสำหรับกรดนิวคลีอิก deoxyribose ธรรมชาติ, 171 (4356), 737–738https://doi.org/10.1038/171737a0
การรายงานเพิ่มเติมโดย Alina Bradford และ Ashley P. Taylor ผู้มีส่วนร่วมด้านวิทยาศาสตร์สดรวมถึง Nicoletta Lanese นักเขียนนักเขียนวิทยาศาสตร์สด หน้านี้ได้รับการอัปเดตล่าสุดเมื่อวันที่ 26 มกราคม 2565
เผยแพร่ครั้งแรกใน Live Science
