Warning: finfo::file() [finfo.file]: Empty filename or path in /data/2/5/25f5c2d6-ccb4-4cf1-ad4b-bdc888b91cc5/pouzimerozum.sk/web/wp-content/themes/provocateur/functions/helpers/file.php on line 240

Blog Post

O svete vedeckou optikou.
HomeClankyČlovek, správanie, evolúciaGenetické vláčiky

Genetické vláčiky

Vitajte vo svete zvláštnych vlakov. Budeme sa chvíľu hrať na „školu hrou“ a pozrieme sa na problém genetiky, ktorá sa veľa ľuďom zdá byť španielskou dedinou. V súčasnosti sú niektoré vedecké teórie a poznatky populárne i u širšej verejnosti. Patrí sem napríklad teória strún, paralelné vesmíry, teória relativity, kvantová mechanika a podobne. Na rovinu, málo kto zo širokej verejnosti sa do týchto teórií naozaj zahĺbi, aby im porozumel. Obyčajne sa to končí nejakými termínmi a príkladmi vytrhnutými z kontextu, pri najhoršom sa teória prekombinuje s pavedou. Popularizátori vedy sa snažia o sto šesť a ide im to, samozrejme, veľmi dobre. No ostáva pravdou i to, že niektoré teórie sú prosto bežnému smrteľníkovi nedostupné, povedzme si na rovinu, pre praktický život sú niektoré teórie v bežnom živote smrteľníkov nepoužiteľné.

Niektoré vedecké poznatky nie sú až tak populárne, aj keby mohli byť. Neviem, čím to je, ale genetika vždy patrila k tým veciam biologickým, z ktorých ma bolela poriadne hlava. A pritom je to v princípe celkom jednoduché (áno áno, keď berieme detailne, tak nie je, ale pochopiť princípom tak zložité nie je). Problém vidím v tom, že keď sa to snažili do nás na škole nabiť, tak to robili cestou najhoršou, najväčšieho odporu: nabiflite sa pojmy, termíny a mechanizmy. A to genetiku celkom človeku znechutí, keď na vás niekto z fleku vyblafne pojmy ako: polymeráza, nukleotid, fosfodiesterové väzby, atď.

Genetika je však jednou z vecí, ktorej poznanie sa do života celkom zíde, pretože sa za pomoci poznania princípu veci (bežnému človeku netreba vedieť, ako pestovať kmeňové bunky doma v špajzi) dokážeme pochopiť rozmanitosť života. Pomocou genetiky a evolúcie pochopíme trošku viac o tom, prečo svet vyzerá, ako vyzerá, prečo sme takí akí sme, a čo všetko by mohlo byť, keby sme chceli.

Pokúsim sa poskytnúť na tému trošku zjednodušený pohľad, budeme sa hrať s vláčikmi a skladníkmi, na svoje si prídu aj príslušníčky nežného pohlavia, pretože jednou z hlavných postáv našej hry je žena (je ich tu dokonca viacero). Analógiu vlakov a skladov som si vybral pre to, že mi genetika príde ako jedna obrovská korporácia pracujúca s prevážaním informácií a tovaru z jednej generácie na druhú.

DNA Railway Inc.

Bežný vlak, ako ho poznáme, má takmer všetky vagóny rovnaké (ak je určený na prepravu ľudí, líšia sa u nás vagóny len úrovňou zdevastovania), nákladné vlaky majú zvyčajne rôzne typy vagónov, niektoré prevážajú cement, iné uhlie, drevo, autá a podobne. Obyčajne sme zvyknutí, že vlaky jazdia po jednej trati jedným smerom.

V DNA svete sú vlaky iné, podivné. Jazdia naraz dva, vedľa seba a sú medzi sebou spojené. Je to taká zvláštnosť týchto vlakov, že majú len 4 typy vagónov a medzi vlakmi sú spojené len určité typy vagónov. Ak chceme docieliť, aby vlaky jazdili, musia byť náležite skombinované. Kombinovanie vagónov a zostavovanie nových vlakových súprav sa deje v skladovom depe, kde je dostatok materiálu a pracovnej sily.

K dispozícii sú len 4 typy vagónov. Tieto vagóny sa odborne nazývajú nukleotídy a prevážajú štyri rôzne náklady – bázy. Dva vlaky zostavené z takých vagónov „báz“ potom tvoria dvojzávitnicu DNA, je dosť známa, takže to zatiaľ nie je nič nové.

A – Adenín
T – Tymín
G – Guanín
C – Cytozín
 

Keďže máme vlakové súpravy dve a tie sú medzi sebou spojené, existuje pravidlo, ktoré hovorí, ktorý vagón prvej súpravy bude spojený s ktorým vagónom druhej súpravy vlaku. Hovorí sa tomu párovanie báz a toto pravidlo je nasledovné: A ide vedľa T, G ide vedľa C. Môžeme si predstavovať, ako by sme vagóny medzi vlakmi zviazali lanom, alebo spojili nejakou tyčou.

Vďaka tomu by sme mohli k ľubovolnému vlaku zostaviť jeho spoločníka, jednoducho by sme ku každému vagónu s bázou pridali partnera. Toto je hlavná práca v depovom skladisku, kde sa takto tvoria nové vlaky.

Teraz už vieme, ako správni skladníci, zostaviť vlak. Môžete si to vyskúšať, priraďte podľa pravidla párovania, príslušné vagóny vlaku:

DNA vlaky nemôžeme prestavovať kedykoľvek a kdekoľvek sa nám zachce, to by sa skončilo katastrofou. Taktiež ich nemôže prestavovať hockto. Možno sa zdá, že táto práca nie je náročná no dôležitou súčasťou je zodpovednosť a dochvíľnosť, zamestnanci sú školení na to, aby robili čo najmenej chýb. Vo vlakovom depe musí všetko fungovať ako má, zásobovanie musí byť bezchybné a tvorba nových vlakov musí prebiehať hladko. Tu sa však veci začínajú trošičku viac komplikovať a potrebujeme špecialistov.

Najprv vedúca Helikáza nasmeruje vlak do depa, čím sa vlak rozdelí na dve vlakové súpravy. Odborne sa toto rozdelenie nazýva replikačná vidlica. Takto rozdelený vlak sa v depe zreplikuje: ku každej vlakovej súprave sa vytvorí druhá, tak ako sme si to predviedli hore.  

Spôsob samotnej replikácie jednotlivých vlakových súprav je z jednej strany hračka, DNA Polymeráza sadne do žeriavu a pekne krásne doplní ku každému vagónu odpovedajúci, podľa pravidla A-T, C-G. Najprv si však musí naplánovať celú prácu. Nemôže začať kde sa jej chce, musí ísť pekne postupne, podľa smeru, ktorý jej navigujú posunovači.

Každá vlaková súprava je na začiatku a na konci označená, čím je určený smer, akým bude zreplikovaná. Povedzme, že by sa na začiatku a na konci súpravy vagónov viezol jeden posunovač, ktorý máva vlajočkou a ukazuje Polymeráze, z ktorej strany začať. Jeden posunovač ukazuje, že na jeho konci je súprava označená ako 3′ (tri s čiarou) a druhý označuje 5′ (päť s čiarou). Polymeráza môže vlakovú súpravu „čítať“ iba v smere 3′ – 5′, starého vlákna a nové vlákno tvoriť iba v smere 5′-3′. Problém je v tom, že vlakové súpravy sú smerované odlišne. Jedna vojde do depa 3′ koncom a druhá vojde do depa s 5′ koncom.

V prípade tej hornej súpravy je to jednoduché, začne sa pri 3′ konci starej súpravy a pridávajú sa príslušné vagóny až sa zostaví nová vlaková súprava orientovaná opačne. V prípade spodnej súpravy ide naozaj o profesionálnu a náročnú prácu, kedy je v sklade naozaj rušno.

Keďže druhá vlaková súprava ide „opačne“ nedá sa tak plynulo replikovať. Miesto toho sa k pôvodnej súprave priloží niečo, čo by sme mohli pripodobniť k prázdnym vagónom (RNA primáza, skratka). Tieto vagóny slúžia ako dočasný 3′ koniec ku ktorému Polymeráza pripojí správny vagón. Prázdne vagóny sa potom nahradia príslušnými vagónmi, ktoré „sedia“ s pôvodnou súpravou. Ligáza pozvára spojenia a  vznikne plnohodnotná vlaková súprava.

Ukázali sme si, zjednodušene, ako sa zreplikuje dvojzávitnica DNA, na začiatku máme dve vlákna. Jednotlivé vagóny sú medzi sebou „pozvárané“ esterovými väzbami. Vlakové súpravy (vlákna) sú spolu spojené slabšími vodíkovými mostíkmi, ktoré sa tvoria medzi bázami, podľa pravidla párovania (A-T; C-G). Helikáza rozpára tieto vodíkové mostíky a Polymeráza zreplikuje jednotlivé vagóny (bázy) a vytvorí nové súpravy v smere 5′-3′. Takto vzniknú dve nové závitnice DNA prepojené vodíkovými väzbami, pričom každá z nich obsahuje jedno vlákno starej DNA. 

K čomu nám to môže poslúžiť? Postupne sa dozvieme, ako spolu súvisí to, čo máme v skladisku s tým, čo sa dostane do vagónov. Dozvieme sa, že v depe sa sem tam udeje chyba, že niekedy sa niečo „pokazí“. Uvidíme, ako to všetko súvisí s nami, ako sa tvoria časti našich tiel, ako sa delia naše bunky, ako a prečo starneme, čo s tým má rakovina, prečo sú niektorí ľudia malí, prečo sa podobáme na svojich rodičov, prečo sú ľudia násilní, prečo sú pekné ženy so špecifickým WTH a ako do toho môžeme zasiahnuť, aby sme sa vyhli negatívnym následkom.

Poznámky a upozornenia:

Tento „výklad“ je len orientačný. Genetika nie je náuka o jednorožcoch, ani malá násobilka (prepáč, malá násobilka, za také porovnanie). Na základe tohto vysvetlenia nebude z nikoho genetický inžinier, ani Mičurín, neposlúži ani ako učebný text pre skúšku z molekulovej biológie. Je iba snahou priblížiť niektoré veci, ktoré vo svojej podstate nie sú „až tak“ zložité. Len je ich na človeka naraz veľa, pretože sú komplexné – život je už raz taký.

Tento výklad nie je presný, preto obsahuje množstvo odkazov (a ani tie nebudú 100% presné). Vzhľadom k tomu, že človek si nedokáže naraz osvojiť obrovské množstvo odborných informácií, boli niektoré veci „osekané“. Kto má potrebu detailného popisu presných mechanizmov, musí sa poobzerať inde, napríklad v mikrobiológii, biochémii, molekulovej biológii, genetike, epigenetike.

Tento výklad má vysvetliť princípy. Určite ich ale nedokáže vysvetliť každému, čiže je možné ho brať skôr ako taký návod, ako pristupovať k zložitým veciam.

 P.I.
Zdroje: John Gribbin: Pátrání po dvojité šroubovici: Kvantová fyzika a život 

Wikipedia

Obrázky: Obrazový materiál je majetkom autora.  

One Response

  1. Naše temné, bakteriálne “ja” | Použime rozum (zaváranie závitov na internete)január 10, 2012 at 19:16 

    [...] v našich bunkách pretrvávajú. Keďže sú pozostatkom iného organizmu, majú vlastnú DNA, ktorej väčšina sa nenachádza v jadre buniek – nie je súčasťou pohlavného [...]

Leave a Reply

© 2012 Použimerozum.sk, všetky práva vyhradené.