Miten DNA toimii?

DNA:n tarina alkoi vuonna 1868, kun sveitsiläinen lääketieteen opiskelija Johann Friedrich Miescher onnistui eristämään erästä ainetta märkäeritteen valkosoluista. Hän kutsui sitä “nukleiiniksi” ja huomasi sen olevan hapanta.

Yksi Miescherin seuraajista kutsui samaa ainetta “nukleiinihapoksi”, sillä nimi oli täsmällisempi. Lähes vuosisata myöhemmin tieteilijä Rosalind Franklin tutki DNA:n rakennetta ja yritti selvittää, miten DNA toimii. Hän onnistui ottamaan DNA-molekyylistä röntgenkuvan.

Yksi hänen kollegoistaan, Maurice Wilkins, vei valokuvan luvatta James Watsonille ja Francis Crickille Cambridgen yliopistoon. He rakensivat jo mallia samasta molekyylistä ja julkaisivat havaintonsa vuonna 1953. Tästä löydöksestä he saivat Nobelin palkinnon vuonna 1962.

Tutkijat ovat sittemmin vähitellen tehneet yhä enemmän havaintoja DNA:n toiminnasta.

Mitä on DNA?

DNA on lyhenne sanasta deoksiribonukleiinihappo. Se on kemiallinen yhdiste, jota on ihmiselimistön kaikkien solujen tumissa. Se koostuu joukosta molekyylejä, jotka tunnetaan nukleotideinä.

DNA pitää sisällään geneettisen tietomme. Se on eräänlainen käsikirja, joka sisältää biologiset ohjeet siihen, millaisia me olemme ja miten me toimimme. Geneettinen tieto määrää jokaisen lajin ja lajin jokaisen yksilön piirteet.

99 % DNA:sta on sama kaikilla ihmisillä. Loput 1 % tekee meistä ainutlaatuisia. Yksi DNA:n ominaisuus on se, että se pystyy kahdentumaan. Tämä tapahtuu solujen jakautuessa. Näin jokaisella uudella solulla on identtinen kopio sen solun DNA:sta, josta se syntyi.

Kuten jo kerrottiin, DNA koostuu nukleotideiksi kutsutuista molekyyleistä. Nämä muodostavat ketjuja, jotka kietoutuvat ja muodostavat kaksoiskierteen. Se näyttää kahdelta toisiinsa kietoutuneelta käärmeeltä.

Lue lisää: Mikä on punasolujen sedimentaatiotesti?

DNA:n rakenne

Kaksoiskierre jakautuu useisiin segmentteihin, joista kukin tunnetaan geeninä. Geeni on geneettisen tiedon perusyksikkö. Ihmisillä on noin 20 000 geeniä, joista jokainen määrää osan piirteistämme, kuten silmien värin tai verityypin.

Geenit ovat ryhmittyneet yhteen ja muodostavat eräänlaisen paketin pitkänomaisen “X:n” muodossa. Nämä paketit ovat kromosomeja. Ne pitävät sisällään geeniryhmiä, joita on joskus satoja, toisinaan tuhansia. Kaikilla lajeilla ei ole samaa määrää kromosomeja.

Ihmisillä on 23 paria kromosomeja, eli yhteensä 46. Puolet näistä kromosomeista saadaan äidiltä ja puolet isältä. Koko geenien joukko, joka sisältyy koko kromosomien joukkoon, on nimeltään genomi.

Eräs kiehtova seikka on se, että kummassakin kaksoiskierteen juosteessa on koko geneettinen koodi ja se on täysin sama kuin toisessa juosteessa, mutta vastakkaissuuntaisesti. Toisin sanoen toisessa on koodi kirjoitettuna edestä taakse ja toisessa päinvastoin.

Lue lisää: Pan-cancer -genomitutkimus: kasvainten havaitseminen ennen niiden ilmestymistä

Miten DNA toimii

Kaksoiskierteen juosteet pysyvät kiinni toisissaan neljän kemikaalin eli emäksen toiminnan vaikutuksesta. Jokaiselle emäkselle on oma tunnuskirjaimensa:

• Adeniini (A)
• Sytosiini (C)
• Guaniini (G)
• Tymiini (T)

Näiden emästen sidos määrittää kunkin geenin piirteet. Emästen on kuitenkin noudatettava tiettyä sääntöä: kun yhdessä juosteessa on emäksenä adeniini, toisessa on emäksenä tymiini. Ja kun toisessa on emäksenä sytosiini, toisessa on emäksenä guaniini. Jos tätä sääntöä rikotaan, ilmenee poikkeavuus, jota kutsutaan mutaatioksi.

Kuten aiemmin todettiin, DNA:n on kahdennuttava siirtääkseen geneettistä tietoa oikein. Tämä prosessi on oleellisen tärkeä ja määrittää DNA:n toiminnan. Prosessi on monimutkainen, mutta se voidaan tiivistää yksinkertaisemmin seuraavalla tavalla:

• Solun jakautuessa kaksoiskierteen muodostavat juosteet eroavat hetkellisesti. Kaksoiskierre siis purkautuu väliaikaisesti.
• Kummastakin juosteesta tai ketjusta tehdään kopio, mutta se on “vastakkaissuuntainen”. Eli sama tieto on kirjoitettu vastakkaiseen suuntaan.
• Näin saadaan kaksi samanlaista DNA-molekyyliä. Kumpikin molekyyli pitää sisällään alkuperäisen juosteen eli emojuosteen ja toisen siitä johdetun juosteen. Yhdessä ne muodostavat uuden kaksoiskierrerakenteen.

Toivottavasti tämä artikkeli auttoi ymmärtämään hieman enemmän DNA:n kiehtovaa maailmaa!