Budowa i rola DNA
Playlista:Genetyka
Ten materiał posiada napisy w języku ukraińskim
Z tego filmu dowiesz się:
- jak jest zbudowane DNA,
- jaką rolę pełni DNA,
- jakie jest znaczenie struktury podwójnej helisy w procesie replikacji DNA,
- jakie jest znaczenie procesu replikacji DNA.
Podstawa programowa
Autorzy i materiały
Wiedza niezbędna do zrozumienia tematu
Aby w pełni zrozumieć materiał zawarty w tej playliście, upewnij się, że masz opanowane poniższe zagadnienia.
Udostępnianie w zewnętrznych narzędziach
Korzystając z poniższych funkcjonalności możesz dodać ten zasób do swoich narzędzi.
Kliknij w ikonkę, aby udostępnić ten zasób
Kliknij w ikonkę, aby skopiować link do tego zasobu
Transkrypcja
Kliknij na zdanie, aby przewinąć wideo do tego miejsca.
Każdy z nas ma unikalny i niepowtarzalny
zestaw genów, o ile nie mamy jednojajowego bliźniaka, a wszystkie nasze
cechy fizyczne zapisane są w DNA.
To ogrom informacji - jakieś 700 MB
ale można by go zmieścić na coraz rzadziej używanej płycie CD.
Czy wiesz jednak, że w jednym gramie DNA da się upakować milion razy więcej?
Mniej więcej 700 terabajtów?
Gdyby zatem przerzucić się ze współcześnie
stosowanych dysków i zamiast tego
magazynować informacje w DNA
zaoszczędziliśmy na świecie sporo miejsca.
Problemem pozostaje kruchość i nietrwałość
takiego nośnika oraz skłonność do powstawania błędów w trakcie kopiowania
i powielania informacji.
O tym i innych cechach DNA
opowiem ci w tym filmie.
Pewnie w dzieciństwie każdy bawił się klockami.
Kto je zna, ten wie, że mając do dyspozycji nawet podstawowe rodzaje, można tworzyć
wielce skomplikowane konstrukcje.
Wystarczy tylko w odpowiednio kreatywny
sposób połączyć pojedyncze bloczki.
Natura często też tak działa.
Przykładem może być DNA, czyli kwas deoksyrybonukleinowy, w którym zapisywane są instrukcje powstawania
i działania wszystkich żywych organizmów
na naszej planecie.
DNA wygląda jak skręcona drabinka.
Tworzy bardzo długie łańcuchy, jest bowiem polimerem, podobnie jak na przykład skrobia czy celuloza, o których opowiadamy w naszych
filmach z chemii, ale nawet najdłuższy łańcuch
tego kwasu składa się z powtarzalnych
prostych elementów - nukleotydów
które można porównać do klocków.
Każdy klocek tworzą trzy składniki:
cukier - deoksyryboza, kwas fosforowy
a w zasadzie jego reszta kwasowa oraz jedna z czterech zasad azotowych:
adenina, guanina, cytozyna lub tymina.
Odpowiednie ułożenie tych klocków pozwala zaprojektować bakterię
motyla, a także człowieka.
O tym, jak to się robi, dowiesz się
gdy schrupiesz orzeszka.
Zapewne wiesz, na przykład z lekcji informatyki
że komputery można programować w kodzie binarnym, to znaczy takim
gdzie do zapisu wykorzystuje się tylko dwie cyfry: 0 i 1.
W takim kodzie tekst "niebieskie oczy"
wyglądałby tak.
Instrukcja powstawania człowieka i działania
jego komórek wykorzystuje podobny zapis, tyle
że złożony z kombinacji nie dwóch
a czterech elementów-klocków.
Jedynym zmiennym elementem takiego klocka
jest wspomniana wcześniej
jedna z czterech zasad azotowych.
Reszta elementów w każdym klocku jest taka sama.
Nadano im więc nazwy od pierwszych liter tych zasad
i dlatego mamy klocek A od adeniny
T od tyminy, C od cytozyny i G od guaniny.
Może zauważasz coś jeszcze?
Zapis w kodzie binarnym, który pokazaliśmy na planszy, jest dużo dłuższy niż odpowiadająca mu fraza "niebieskie oczy".
Domyślasz się, dlaczego?
Dlatego, że każdą literę alfabetu koduje kombinacja aż ośmiu zer i jedynek.
Podobnie jest w DNA.
Każdą literę instrukcji dla organizmu koduje nie jeden, a trójka nukleotydów.
Zaraz, zaraz! - zapytasz.
Ale co właściwie kodują te trójki? Co jest literami w naszej instrukcji?
Pomyśl chwilę.
Z czego zbudowane jest ciało człowieka
a także - przynajmniej po części - wszystkich
innych, żywych stworzeń na naszej planecie?
Z białka.
A z czego zbudowane są białka?
Brawo! Z aminokwasów.
Każdy aminokwas jest zaś zapisany trójką liter z zestawu AGCT.
Można powiedzieć, że ma swój kod trójkowy.
Czyli kolejne trójki nukleotydów na nici DNA
określają, jakie aminokwasy i w jakiej kolejności, będą tworzyć cząsteczkę konkretnego białka.
Każdy organizm potrzebuje do funkcjonowania wielu różnych
często bardzo skomplikowanych białek.
Nic dziwnego, że DNA tworzy do ich opisu
bardzo długie cząsteczki.
Szacuje się, że długość łańcucha DNA w pojedynczej, mierzącej około 50 mikrometrów komórce, to około 2 m.
Jak on się tam mieści?
To kwestia upakowania.
U bardzo wielu organizmów
DNA jest dwuniciowe.
To znaczy, że zamiast jednego łańcucha są dwa
połączone ze sobą równolegle.
Zasady łączenia są proste.
Klocek A jednej nici zawsze łączy się z klockiem T drugiej, a klocek G z C.
Taką regułę nazywamy zasadą komplementarności.
Połączone w ten sposób parami zasad łańcuchy
tworzą coś w rodzaju sprężyny
a ściślej mówiąc - podwójnej helisy
co skraca taki łańcuch podobnie
jak skręcenie drutu w sprężynę.
Wiemy już, na jakiej zasadzie DNA koduje
instrukcje powstawania i działania organizmów.
Ale to oznacza, że musi być obecne w każdej ich komórce, a w przypadku wielu zwierząt
w tym człowieka, życie zaczyna się od jednej
zapłodnionej komórki - zygoty.
Jak zrobić z niej cały skomplikowany organizm?
By to osiągnąć, łańcuch DNA przy każdym podziale komórki tworzy swoją wierną replikę, czyli kopię.
Mechanizm replikacji wygląda w skrócie tak
że tuż przed podziałem komórki
podwójna helisa DNA rozplata się i do każdego z tworzących ją dwóch pojedynczych łańcuchów dobudowywany jest drugi, komplementarny.
Pojedyncze nukleotydy dołączane są zgodnie z opisaną już zasadą:
A do T, G do C.
W efekcie dostajemy dwie podwójne helisy
które po ponownym zwinięciu i upakowaniu w chromosomy, zostają rozdzielone do komórek potomnych.
Każda z nich dostaje zatem komplet materiału
genetycznego, niezbędny do dalszego funkcjonowania, w tym do kolejnych podziałów.
Bez replikacji DNA
komórki nie mogłyby się dzielić.
Bez tego zaś nie moglibyśmy rosnąć i się rozwijać, ani nawet zastępować tych komórek, które się zużywają, na przykład
tworzących naskórek czy wyściełających jelita.
Nie byłoby też mowy o naprawianiu uszkodzeń
zranień, stłuczeń, czy złamań.
Naukowcy obliczyli, że w zasadzie co 7 lat
każdy z nas staje się pod względem komórkowym
zupełnie nowym człowiekiem
bo w tym czasie wymienia większość swoich komórek, poza układem nerwowym
na nowe.
Są tkanki, gdzie zachodzi to szybciej.
Na przykład wyściółkę pęcherzyków płucnych wymieniamy raz na tydzień, a naskórek mniej więcej co miesiąc, podczas gdy komórki mięśnia sercowego, w tempie poniżej jednego procenta rocznie.
Niestety, w procesie replikacji zdarzają się błędy, i to wcale nierzadko.
Szacuje się, że w losowo wybranym łańcuchu DNA codziennie pojawia się około 1000 uszkodzeń.
Większość z nich udaje się szybko naprawić
ale część pozostaje i przy kolejnych replikacjach może zostać przekazana następnym pokoleniom komórek.
A teraz przećwiczmy w praktyce zasadę komplementarności.
Do podanego ciągu nukleotydów opisanych symbolami zasad azotowych dopisz drugą, komplementarną nić.
Czy masz tak samo, jak ja? Brawo!
DNA, czyli kwas deoksyrybonukleinowy
zawiera pełną informację o cechach organizmu.
Ma kształt podwójnej helisy i składa się tylko z czterech powtarzalnych
elementów - nukleotydów.
Każdy nukleotyd tworzą:
Cukier - deoksyryboza
reszta kwasu fosforowego
i jedna z czterech zasad azotowych:
adenina, guanina, cytozyna lub tymina.
Obie nici łączą się ze sobą zgodnie z zasadą komplementarności
adenina z tyminą
a cytozyna z guaniną.
Replikacja to inaczej proces kopiowania DNA.
Dzięki niemu, po podziale komórki zachowują
komplet informacji niezbędnych do wzrostu
i regeneracji organizmu.
Wiesz już, czym jest DNA i jaka jest jego rola.
Więcej o tym kwasie i tajemnicach dziedziczenia dowiesz się z innych filmów tej playlisty.
Ćwiczenia
Interaktywne ćwiczenia związane z tą wideolekcją.
Materiały dodatkowe
Inne zasoby do wykorzystania podczas zajęć z tego tematu.
