Dezoksiribonukleīnskābe, DNS
- Detaļas
- 16179 skatījumi
Saīsinājumā - DNS.
Lielmolekulārs organisks savienojums (nukleīnskābe), kas satur ģenētisko informāciju un veido gēna ķīmisko pamatu.
Nukleīnskābe, kas atrodama visu dzīvo organismu šūnās un satur ģenētisko informāciju par to attīstību un darbību. DNS tiek nodota no paaudzes paaudzei un tā visos dzīvajos organismos glabā ģenētisko informāciju. DNS ir matrica ribonukleīnskābes (RNS) sintēzei.
DNS uzbūve. DNS lielmolekula sastāv no divām nukleotīdu ķēdēm, kas savstarpēji regulāriem vijumiem savijušās ap kopēju asi un veido dubultspirāli - 10 atomu platumā un apmēram 2 metru garumā. Ūdeņraža saites savieno vienas spirāles timīna atlikumu ar otras spirāles adenīna atlikumu un analoģiski - guanīna atlikumu ar citozīna atlikumu. Tādejādi virknes ir komplementāras, t.i., papildina viena otru. Šāda īpatnēja struktūra nosaka ne tikai DNS bioloģiskās, bet arī fizikālās un ķīmiskās īpašības - DNS molekulas ir stabilas.
Nukleotīdu ķēdes sastāv no 4 nukleotīdu veidiem. Katrs nukleotīds satur purīna bāzi (adenīnu (A) vai guanīnu (G)) vai pirimidīna bāzi (citozīnu (C) vai timīnu (T)), ogļhidrātu dezoksiribozi un fosforskābi.
Nukleotīdi savstarpēji savienoti garās virknēs. No nukleotīdu sastāva, daudzuma un izvietojuma secības virknē atkarīgs sugai raksturīgais DNS specifiskums. Katra DNS spirāle ir otras apgriezta kopija. Zinātnieki parasti vienu spirāli sauc par „galveno kopiju,” bet otru – par „atbalsta kopiju.” Savstarpēji viņas atbilst: A-T un C-G.
Introns ir DNS spirāles nekodējošā daļa - 97 %.
Aminoskābes kodē tikai 3%, kodējošo daļu sauc par ekstronu.
DNS funkcija. DNS ir universāls dzīvības rādītājs, iedzimtības molekula, kas raksturīga visām mums zināmajām dzīvības formām. Atrodas pilnīgi visu dzīvo organismu šūnās – kodolā. DNS funkcija ir "komandējoša" - tā dod bioķīmiskas „instrukcijas” katrai organisma šūnai, tā stimulējot garās aminoskābju ķēdes pārformēšanos proteīnos.
Ja DNS funkcija ir „komandējoša,” tad RNS spēlē „pārnesēja” lomu. DNS un RNS abas kopā tās nes visu ģenētisko informāciju, kas nepieciešama jauna organisma radīšanai. Vēl vairāk – DNS un RNS ar saviem 4 elementiem ir universāli pilnīgi visos organismos – kā cilvēkā, tā zilonī un sliekā.
Katra DNS spirāle ir otras apgriezta kopija. Zinātnieki parasti vienu spirāli sauc par „galveno kopiju,” bet otru – par „atbalsta kopiju.” Savstarpēji viņas atbilst: A ar T un C ar G. RNS gadījumā timīna vietā ir uracils (U). Timīns ir tik ļoti līdzīgs uracilam, ka RNS un DNS mijiedarbību laikā nav novērojama nekāda nesavietojamība. Šūnas dalīšanās procesā DNS daudzums dubultojas. DNS dubultošanās (replikācijas) procesā dubultspirāles virknes atdalās viena no otras, uz katras no tām fermenta ietekmē sintezējas jauna, tai komplementāra virkne. Tādejādi katra no abām jaunajām DNS molekulām, kas identiskas vecajai, satur vienu veco un vienu no jauna sintezēto virkni. Ja vienā no kopijām iezogas kļūda, tad pareizība tiek atjaunota ar otras kopijas palīdzību. Tomēr olbaltumu sintēze notiek no RNS spirāles, kas nokopējusies no DNS dubultspirāles. Tādejādi DNS ģenētiskais materiāls neskarts atrodas drošībā un rezervē.
Nukleotīdu secībā ietvertā informācija nosaka, kādas olbaltumvielas šūna spēj sintezēt, t.i., kādas aminoskābes kādā secībā iesaistās olbaltumvielas molekulā.
DNS ir matrica arī RNS sintēzē.
Gēni iekš DNS. No zinātnes viedokļa gandrīz viss DNS ir bezjēdzīgs, jo cilvēka genomā, kas sastāv no 3 miljoniem nukleotīdu, tikai 3% gēnu ir funkcionāli (daži avoti nosauc 5%). Tikai šie 3% (vai 5%?) ir spējīgi transformēties par RNS, lai producētu olbaltumus, no kuriem sastāvam. Pārējā DNS daļa ir "balasts," precīzāk - mūsu organismā veic mums nezināmas funkcijas (Jeremy Narby, The Cosmic Serpent: DNA and the Origins of Knowledge, Victor Gollancz, Londona, 1998.g., 100.lpp.).
Jo sarežģītāks ir organisms, jo plašāka ir tā nekodējošā daļa. Tomēr eksistē ne mazums vienkāršu organismu, kuriem arī ir liela šī nekodējošā daļa. Cilvēkiem tie ir ļoti kopīgi ar vienkāršajiem organismiem.
Piemēram, Austrālijas Valsts universitātes zinātnieki izpētīja koraļa Acropora millepora DNS, pētījumu rezultātus publicējot 2003.gada decembrī. Viņi konstatēja, ka apmēram 500 kodējoši un nekodējoši apgabali korallim ir kopēji ar cilvēku. („Invertebrate DNA raises guestions about evolution models,” Nature, 2003.gada 16.decembrī vai www.nature.com/nsu/031215/031215-2.html.)
Ko līdzīgu 2004.gadā pierādīja pētnieki no Kalifornijas universitātes – nozīmīgi DNS fragmenti cilvēkam ir kopīgi ar pelēm, lai gan mūs ar pelēm no kopējā senča atdala 50 miljoni gadu. („”Junk” throws up precious secret,” BBC News Online Science Staff, 2004.gada 12.maijā vai http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/3703935.stm.)
Atklāšana un izpēte. DNS dubultspirāli atklāja Frensiss Krīks (1916.-2004.g.) kopā ar savu amerikāņu kolēģi Džeimsu Votsonu 1953.gadā.
Jau pēc Krīka nāves masu mediji atklāja noslēpumu, ka Krīks pastāvīgi lietojis nelielas LSD devas smadzeņu darbības stimulēšanai. Viņš bija „kaifā” arī brīdī, kad atšifrēja DNS struktūru un „ieraudzīja” DNS dubultās spirāles formā. LSD palīdzēja atbrīvot apziņu no aizspriedumiem, atvēra jaunas perspektīvas un idejas.
Dzīves laikā Krīks šo faktu slēpa un jebkurai avīzei tā atklāšana būtu draudējusi ar tiesu darbiem. Viņa draugi un ģimene gan to aktīvi noliedz.
DNS nozīmes atklāšana. 1944.gadā, pētot plaušu karsoni izraisošās baktērijas Streptococcus pneumoniae, noteikts, ka DNS (dezoksiribonukleīnskābe) ir šūnas kodolā esošs ģenētiskās informācijas pārnesējs. 1.februārī izdevumā Journal of Experimental Medicine publicēto pētījumu veica O.T.Avery, Colin MacLeod, un Maclyn McCarty. Šo “transformējošo faktoru” zinātnieki meklēja kopš 1928.gada, kad britu ārsts, epidemiologs Frederiks Grifits (Frederick Griffith) atklāja, ka nonāvētu patogēno streptokoku ekstrakts spēj pārnest virulenci uz nekaitīgām tā paša celma baktērijām.
DNS replikācija. XX gs. 50.gadu beigās tika atklāts DNS-polimerāzes ferments, kas nodrošina DNS molekulas replikāciju.
DNS bojāšanās. Katru dienu ultravioletā radiācija, brīvie radikāļi un citas kancerogēnas vielas bojā cilvēka DNS. Pat bez ārējas iejaukšanās DNS molekula ir ļoti nestabila. Šūnu genomā ik dienas notiek tūkstošiem spontānu izmaiņu. Defekti var rasties arī no DNS kopēšanās šūnu dalīšanās laikā.
Hipotēzes.
DNS saprātīguma teorija.
DNS un Zelta griezums. DNS ir savērta spirālē, kuras viena vijuma (soļa) garums ir 34 angstrēmi; platums 21 angstrēms
Tie abi ir Fibonači rindas skaitļi, un, lielāko dalot ar mazāko, dabū zelta proporcijas skaitli fī =1,618 .
Ņemot patvaļīgi izvēlētu DNS posmu, kurš satur 144 bāzes, 55 bāzes būs timīns, bet 89 bāzes guanīns vai citozīns. Visi trīs ir Fibonači rindas skaitļi un dalot 144 ar 89 dabū fī; dalot 89 ar 55 dabū fī. Viss nogrieznis kopā atbilst Korbizjē "moduloram." Modulors - zelta proporcijas paraugs.
DNS superkods: DNS virkni var sagrupēt "rezonanses kopās." Tās ir četru veidu, bet visas satur vai nu Fibonači rindas skaitļus, kurus dalot dabū zelta proporciju fī, piemēram FFF kopa, kuru uzrakstīju augstāk (144: 89: 55).
Vai veido Lūkasa kopas (Lūkasa skaitļi ir matemātiski pārveidoti tie paši Fibonači skaitļi). Lūkasa kopa: LLL. Tos dalot, arī dabū fī - zelta proporciju.
Vai dabū jauktas Fibonači-Lūkasa kopas (FFL vai LLF), kas arī dod zelta proporciju fī.
Šādas zelta proporcijas cilvēka ķermenī ir tūkstošiem, tai skaitā iekšējo orgānu uzbūvē, elektrisko potenciālu proporcijās un smadzeņu ritmu attiecībās.
Ja Dieva nav, tad visa šitā precīzā harmonija radās, matērijai nejauši bakstoties?
Frensiss Kriks (1916.-2004.g.).
Par DNS atklāšanu apbalvots ar Nobeļa prēmiju. Atklājumu viņš veicis kopā ar Džeimsu Votsonu un Morisu Vilkinsu.
Savā grāmatā „Pārsteidzošās hipotēzes” (The Astonishing Hypotesis.) izteicies par dvēseles eksistences neiespējamību.
Miris 2004.gada jūlija beigās 88 gadu vecumā.
DNS atklāšana caur LSD? Drīz pēc Krika nāves atklātībā parādījās informācija, ka 50.gadu sākumā, strādājot Kavendišas laboratorijā Kembridžā, viņš nereti lietoja LSD prāta spēju palielināšanai. Tolaik LSD vēl nebija aizliegts. Pats Kriks apgalvoja, ka lietojis LSD, lai atbrīvotu savu prātu no aizspriedumiem. Bet ko tad, ja LSD Krika apziņu aiznesis tai pasaulē, kur tā tikusies ar „DNS garu?”
Vai kas tāds vispār ir iespējams? Žīdu profesoram Banijam Šenonam no Jeruzālemes uziversitātes, ceļojuma laikā pa Amazones rajoniem kāds indiānis teicis lūk ko: „Dievs vēlējās noslēpt savus noslēpumus drošā vietā. „Iespējams, man tas būtu jādara uz Mēness?” – nodomājis viņš. „Taču vienā jaukā dienā cilvēki var turpu nonākt. Un nav izslēgts, ka viņu starpā būs arī tādi, kas nav slepeno zināšanu cienīgi. Bet varbūt man noslēpt savus noslēpumus okeāna dziļumos?” – Dievs turpināja prātuļot. Taču to pašu iemeslu dēļ viņam nācās atteikties arī no šī nodoma. Un tad viņam radās doma: „Es ievietošu savus noslēpumus pašā apslēptākajā cilvēka dvēseles vietā. Un šeit tās sasniegt varēs tikai tie, kas patiesi ir cienīgi.” (Shanon, The Antipodes of the Mind, epigrāfs)
Šīs sentences jēga ir tāda, ka vairums ļaužu bez aijavaskas (vai kāda cita halucinogēna un apziņu izmainoša līdzekļa) nespēj piekļūt tādiem savas apziņas apcirkņiem, kas varētu tiem sniegt parastos apstēkļos neieejamas zināšanas/informāciju. Tomēr ar halucinogēnu vien nav pietiekoši. Tas būtu apmēram tā kā turku sakāmvārdā: „Nepietiek ar to, ka esi atvedis zirgu līdz upei – vajag ļaut viņam arī dzert!”
Pārfrāzējot šo seno otomaņu gudrību varētu teikt tā, ka par maz ir dzert aijavasku (vai tālāk Krika gadījumā – LSD), vēl ir nepieciešams arī, lai prāts būtu „atvērts” un cilvēks būtu „gatavs” šīs zināšanas pieņemt. Amazones indiāņu šamaņi ir vienisprātis, ka „atklāsmes” tomēr ir pieejamas katram, kas „pienācīgā veidā” lieto aijavasku (vai ko citu). Galvenais nepieciešamais esot sagatavota apziņa un vēss prāts. Tieši tāds salikums ļaujot uztvert un pareizi novērtēt sniegto informāciju.
Kā tas varētu būt izdevies Krikam? Nu Kriks laikam gan varētu būt tam bijis sagatavots visai labi, ņemot vērā ilgstošo LSD lietošanu.
Kā DNS atklājējs Kriks tā arī nespēja noticēt tam, ka DNS varētu būt radies „tepat uz Zemes.” Viņš neiebilda pret „pirmatnējo buljonu,” bet viņš nespēja iedomāties, kā no tā visai īsā laikā spēja organizēties pašreplicējošā RNS/DNS sistēma. Šie uzskati nebūt nebija antidarviniski. Kriks nebūt neiebilda pret acīmredzamo, ka Darvina aprakstītie evolūcijas principi (dabiskā izlase), mijiedarbojoties ar DNS, piepildīja visai sekmīgi Zemi ar visdažādākajām dzīvības formām. Nenoliedzami.
Krikam interesēja pati sistēmas rašanās. Visas esošās hipotēzes šai sakarā viņam likās šaubīgas.
Krikaprāt galvenā problēma, bez šaubām, nav DNS izplatīšanās uz Zemes, bet gan tādas DNS molekulas parādīšanās. „Pirmajā acu uzmetienā liekas pilnīgi neiespējami, ka tik sarežģīts mehānisms varēja rasties pilnīgi nejauši. Tomēr iespējams, ka līdzīgā veidā radās kāda DNS primitīva versija, kas, ar laiku attīstījās līdz pašreizējam līmenim.” (Kriks, Of Molecules and Men, 1966.g., 69.-70.lpp.)
Nākamo 15 gadu laikā Kriks pilnīgi izmainīja viedokli šai jautājumā. 1981.gadā viņš publicēja grāmatu „Pati dzīvība: tās izcelšanās un iedaba,” un te nu pauž viedokli, ka DNS nav varējis rasties uz Zemes nejauši. DNS baktēriju veidā varētu būt atsūtītas uz Zemi no citu civilizāciju puses. Kriks spriedelē, ka tādējādi Svešie vēlējušies nodrošināties no kaut kadām hipotētiskām katastrofām (Kriks min supernovas uzliesmojumu) un saglabāt savu DNS. Viņi uz visām pusēm nosūtījuši bezpilotu kosmiskos kuģus, kas uz attiecīgām planētām izgāzuši baktēriju kravas, tā šīs planētas „inficējot” ar DNS. Evolūcijas process ar „pašorganizējošo” un „pašpietiekamo” DNS uz Zemes bija palaists! (Francis Crick, „Life Itself: Its Origin and Nature,” 113.-140.lpp.)
Pie tam apmēram tai pašā laikā ar līdzīgu ideju nācis klajā arī cits slavens zinātnieks – astrofiziķis Freds Hoils (Fred Hoyle). To viņš izklāstīja grāmatā Lifecloud: The origin of Life in the Universe, sarakstītu kopā ar Čandru Vičkramsingu (Chandra Wickramsinghe) un izdotu 1978.gadā Londonā un Torontā. Hoilaprāt „dzīvības infekciju” Visumā iznēsā komētas. Tātad, atšķirībā no Krika, viņam dzīvības izplatība ir nejaušs process, kas izticis bez jabkādas cipīšu līdzdalības. Arī viņam pēc visa tur sarakstītā izdevās saglabāt savu zinātnisko reputāciju.
Galu galā tādi pieņēmumi mums vēsta, ka dzīvība nav izcēlusies uz Zemes, bet gan ienesta no ārienes. Panspermija. Pieļaut, ka dzīvība spējusi noformēties uz zemes pati „probiotiskajā zupā” pēc mūsu planētas atdzišanas, būtu tas pats, kas pieļaut iespēju, ka viesulis izgāztuvē var salikt 707.boingu. (To neesmu teicis es! Dies’ pasarg!)
Nav jau nu gluži tā, ka šādas domas nebūtu ienākušas galvā pirms Krika arī citiem. Un šie citi, lai arī Cienījamam Lasītājam var rasties šaubas par šā avota nopietnību, ir Amazones jaguāju indiāņi no Peru teritorijas. Regulārie aijavaskas dzērāji pavēstīja franču antropologam Žanam Pjēram Šomelim sekojošo: „Pašā sākumā, līdz piedzimšanai uz šīs Zemes, mūsu tālie senči dzīvoja citā vietā, uz citas zemes...” (citēts no Džeremija Nārbija grāmatas „Kosmiskā čūska,” 59.lpp.)
DNS identificēšanas metode. To 1984.gadā atklāja ģenētiķis Aleks Džefrijs (Alec Jeffreys). Pētot dažādas iedzimtas slimības, viņš noskaidroja, ka starp dažādu cilvēku DNS pastāv atšķirības. Ja vien cilvēkam nav identiska dvīņa, viņa DNS var izmantot, lai identificētu konkrētu personu. Šo jauno atklājumu sauca par "ģenētisko pirkstu nospiedumu noņemšanu." Neilgi pēc jaunās metodes radīšanas, netālu no universitātes, kurā pētnieks strādāja, notika divas slepkavības. Viņi izmantoja ģenētisko pirkstu nospiedumu noņemšanu, lai identificētu vainīgo. Policijas iecirknī nogādāja divus aizdomās turamos, un pirmo reizi ģenētiskā pirkstu nospiedumu noņemšana ļāva atbrīvot vienu no viņiem, identificējot patieso slepkavu.
Grāmatas.
Džeimss Votsons. "Dubultā spirāle." (The Double Helix)
Raksti.
Pirmo reizi pētnieki sekmīgi atšifrējuši senēģiptiešu mūmiju DNS.
Golems. KODS un INTRONS.
Pirmo reizi iegūts tiešs DNS dubultspirāles attēls.
