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ジェームズ・ワトソンとフランシス・クリックがDNAの構造を明らかにして以来、遺伝の分子として受け入れられてきました。 DNAの役割は4倍であり、複製、エンコード、細胞管理、変異能力という4つの必要な機能を実行するには分子が単純すぎるように思われたため、科学コミュニティはDNAが仕事に任されているという懐疑論を保持しました。
DNAのユニークな構造により、これらすべての機能を果たすことができます。
DNAの構成要素
DNAはデオキシリボ核酸の略です。これは、A、C、G、およびTと略される4つの窒素塩基で構成されています。これらの塩基は2本の鎖を形成し、二重らせん構造で結合します。
Aは一方の鎖で常にTと結合し、Cは他方の鎖で常にGと結合します。これは相補的塩基対合規則と呼ばれます。
複製
DNAの目的の1つは複製することです。これは、DNAの鎖がそれ自体のコピーを作成することを意味します。それは細胞分裂中に起こり、DNAが継承された形質を次の一連の細胞に渡す方法です。
DNAの複製中に、二重らせんが解けて2本の一本鎖を形成します。 DNAの2つのストランドが分離され、新しいストランドが正常に構築されると、既存のストランドのパターンを使用して正確なコピーが構築されます。
さまざまな理由で、複製によって正確なコピーが生成されない場合があります。これはDNA突然変異と呼ばれます。突然変異は、生物が変化する環境で生き残るのに役立つ適応を開発できるようにするため、進化にとって重要です。
しかし、ヒトのDNA変異は、嚢胞性線維症、テイサックス病、鎌状赤血球貧血などの特定の遺伝的状態を親に知らずに子供に引き継ぐこともあります。
エンコーディング
エンコードはDNAのもう1つの機能です。各細胞の働きはタンパク質によって行われるため、DNAの役割の1つは、すべての細胞に適切なタンパク質を構築することです。 DNAは、タンパク質の形成を指示する3塩基のセクション（コドンと呼ばれる）を含むことにより、この役割を果たします。
長いDNAのストレッチでは、各コドンには1つのアミノ酸のタンパク質への集合を指示する情報が含まれています。異なるコドンはタンパク質への別のアミノ酸の集合に対応するため、特定の塩基配列を持つDNAのセクション全体が特定のタンパク質を構築します。
携帯電話管理
多細胞生物では、単一の受精細胞である受精卵が何度も分裂して複製し、生物全体を作ります。各細胞はまったく同じ遺伝物質を持っていますが、異なる細胞が異なる方法で発達します。
つまり、細胞分化と呼ばれるプロセスでは、一部の細胞は適切なタンパク質を構築して肝細胞になり、他の細胞は皮膚細胞になり、他の細胞は胃細胞になります。さらに、セルは条件の変化に応じて動作方法を変更する必要があります。たとえば、食物が存在する場合、胃細胞はより多くの消化ホルモンと酵素を生成する必要があります。
DNAは、消化に関与するタンパク質の生産をオンまたはオフにするシグナルを通じてこれを行います。細胞が分化するのと同じ種類のことが起こります。信号は適切なレベルのタンパク質産生を引き起こして適切な細胞を形成します。
変異する能力
進化とは、生物の世代が生産されるにつれて特性が変化することです。進化は、人間の皮膚や髪の色の変化など、生物内の小さなスケールで発生し、初期の単細胞生物から地球上に広大な範囲の生命体が作成されるなど、大規模にも発生します。
それは、遺伝子分子が変化し、変異することができる場合にのみ起こります。 DNAが複製して卵細胞と精子細胞を作ると、いくつかのレベルで変化が忍び寄ることがあります。
1つの方法は、既存のシーケンスを追加、減算、または変更する単一ポイント変更を使用することです。その他の変化は、DNA分子が互いに交差するときに起こり、交差する2本のDNA鎖それぞれの遺伝子の配置が切り替わります。