DNA - lær om det vigtige molekyle

DNA er et stort og meget vigtigt molekyle. Det er nemlig arvematerialet for alle levende organismer, dvs. det sted, hvor ”opskriften” på hvert enkelt menneske, dovendyr, egetræ osv. ligger. Men hvad er det egentlig? Hvordan ser det ud, og hvordan virker det? Det får du noget at vide om her.

DNA er fælles for alle levende organismer

Selvom katte og laks, roser og pærer er meget, meget forskellige – ligesom mennesker er forskellige fra hinanden – er vores arvemateriale fælles. Det er hos os alle DNA. Det er små forskelle i DNA’et, der skaber de forskellige arter, fx ræve og mælkebøtter, og det er endnu mindre forskelle i DNA’et, der gør, at hvert enkelt individ er helt unikt.

Hvad betyder DNA?

DNA er en forkortelse for deoxyribonucleic acid, på dansk deoxyribonukleinsyre. Det hedder sådan, fordi molekylet er opbygget af deoxyribonukletider. Disse nukleotider består alle af sukkeret deoxyribose med en fosfatgruppe og en kvælstofholdig cyklisk base koblet på.

DNA’s opbygning

Selvom DNA-molekylet er stort – et makromolekyle – er det opbygget af ganske få enkeltdele. Der er bare mange af dem. DNA består udelukkende af deoxyribonukleotider. Kun den cykliske base i de enkelte nukleotider varierer. Der findes fire baser, nemlig adenin (A), thymin (T), cytosin (C) og guanin (G).

DNA er et kædeformet molekyle. De enkelte sukkergrupper bindes sammen som perler på en snor af de fosfatgrupper, der er koblet på sukkergrupperne. I organismer findes DNA som regel som dobbeltstrenget DNA, hvilket vil sige, at to lange strenge af DNA ”hænger sammen” og udgør en helhed. På billeder af DNA er det baserne, der ses mellem de to kæder. Sukker- og fosfatgrupperne snor sig altså langs ydersiden og kaldes DNA-molekylets ”rygrad”.

De to strenge snor sig om hinanden i en struktur, som kaldes en dobbeltspiral eller en dobbelthelix, og de holdes sammen af svage hydrogenbindinger mellem baserne. I denne struktur kan baserne kun parres på én bestemt måde: adenin altid med thymin, cytosin altid med guanin (huskeregel: AT Citroner er Gule – A-T, C-G). De to strenge er således komplementære. Det er yderst vigtigt for stabiliteten af vores arvemateriale – mere om det senere. 

Menneskets DNA (også kaldet genom) udgøres af omkring 3 mia. basepar.

Kromosomer

Vores DNA er fordelt på et antal såkaldte kromosomer. Antallet af kromosomer ligger fast for hver enkelt art. Kromosomer er tynde tråde af DNA foldet omkring nogle proteiner. På denne måde fylder DNA mindre, end hvis det fandtes som én lang kæde.

Mennesket har 23 kromosom-par, altså i alt 46 kromosomer. Der er tale om par, fordi vi får 23 kromosomer fra vores far og 23 fra vores mor. De to dele af hvert par er ikke identiske (så ville vi alle være ens), men de svarer til hinanden. De 22 af parrene er fælles for mænd og kvinder. Det sidste par er vores kønskromosomer. Kvinder har to X-kromosomer, mens mænd har et Y- og et X-kromosom.

I hver af vores celler er der altså 46 kromosomer. Eller … Det passer ikke helt. I vores kønsceller er der kun 23, et eksemplar af hvert kromosom. Når en æg- og en sædceller smelter sammen, kommer de med hver 23 kromosomer, som bliver til 46 i alt.

Der er stor forskel på antallet af kromosomer blandt arter. Fx har en hund 39 par, en bananflue har 4 par.

Hvordan virker DNA som arvemateriale?

I DNA findes vores gener. Et gen er enheden for den biologiske arv, det er koden. Et gen udgøres af en bestemt rækkefølge af baser i DNA’ets nukleotider. 

Gener giver information til dannelse – syntese – af et molekyle, der kaldes RNA. Dette messenger-RNA oversættes derefter til et protein efter bestemte regler: den genetiske kode. Proteiner har mange forskellige funktioner i organismen.

Vi mennesker har vores DNA fra vores mor og far. Vi har altså to udgaver (alleler) af alle gener – bortset fra nogle af de gener, der findes på kønskromosomerne. Det er forskelligt fra gen til gen, om kun den ene eller begge udgaver af et gen udtrykkes – bruges – i organismen. Og det er forskelligt, om det er genet fra faderen eller moderen, der udtrykkes.

Ikke al DNA udgøres af gener. Faktisk udgør menneskets gener kun ca. 1 % af vores DNA. Mennesket har ca. 23.000 gener. En organismes kompleksitet ligger dog ikke i antallet af gener. Fx har blomsterslægten kællingetand 50.000. De resterende dele af DNA’et er ikke uden betydning; en del af det har andre funktioner.

Hvad er mutationer?

Det er uhyre vigtigt, at vores DNA ikke går i stykker eller bliver ændret. 

Men det GÅR i stykker, fx ved udsættelse for visse kemiske stoffer (mutagener), og der kan opstå fejl under kopieringen af DNA i forbindelse med celledeling. Det sker hele tiden. Og der findes mange typer af fejl.

Heldigvis har vi nogle meget effektive DNA-reparationsmekanismer. Og her kommer vi tilbage til komplementariteten mellem de to DNA-strenge i dobbelthelixen. Dette betyder nemlig, at der som regel er en ”omvendt kopi” af et DNA-stykke. Thymin skal jo altid matches med adenin, guanin med cytocin. Mangler den ene, skal man bare kigge på den anden for at finde ud af, hvad der mangler. På denne måde kan en del fejl rettes.

I langt de fleste tilfælde bliver fejl repareret. Heldigvis. Men det sker, at de ikke gør. Derved opstår det, vi kalder mutationer, altså varige ændringer i DNA. Mutationer kan være både skadelige og gavnlige.

Mutationer og sygdomme

Nogle mutationer betyder, at organismen bliver syg. Mutationer kan ske under fosterudviklingen eller i løbet af livet. Fx er Downs syndrom og kræft begge resultater af mutationer.

Nogle sygdomme er arvelige og skyldes mutationer nedarvet fra en eller begge forældre. Det gælder fx cystisk fibrose.

Mutationer og variation

Mutationer er ikke kun skadelige. Mutationer er årsagen til den konstante udvikling af variation mellem individer og også til udviklingen af arter gennem evolutionen. Mutationer, der ikke skader individet, kan blive nedarvet og måske give efterkommere en fordel i en fremtid, hvor miljøet fx ændrer sig.

Hvor findes DNA?

Hos mennesket findes DNA i cellekernen. Vores celler har en cellekerne, som er et organel med egen membran, der findes inde i cellerne. Dyr, de fleste planter m.m. har cellekerner (de er eukaryoter).

Bakterier har ikke cellekerner. Deres DNA findes frit i cellen (de er prokaryoter).

Hvor meget DNA har vi tilfælles med andre organismer?

Arvematerialet – DNA – er som sagt det samme for alle levende organismer. Men hvor ens er det så mellem forskellige personer og mellem forskellige arter? Det afhænger af, hvor tæt vi er på hinanden evolutionsmæssigt, altså hvor længe det er siden, at vores slægtslinjer delte sig og gik i hver sin retning.

Vi mennesker ligner hinanden. 99,9 % af vores gener er fælles for alle mennesker. Vi har altså stort set de samme gener, men dog varianter af dem. Derfor er vi så forskellige, som vi trods alt er.

Neandertalere var en af vores nærmeste slægtninge. Den nu uddøde art deler vi 99,8 % af vores gener med. Og vi kunne få børn sammen! Det kan vi ikke med vores nærmeste nulevende slægtning, chimpansen, selvom vi har 99 % af vores gener tilfælles.

Gener tilfælles med mennesket

• Neandertalere: 99,8 %
• Chimpanser: 99 %
• Gorillaer: 98 %
• Orangutanger: 97 %
• Hunde: 94 %
• Markmus og rotter: 70-80 %
• Bananfluer: 61 %
• Bananer: 60 %
• Træer: 25 %

Arvematerialet hos bakterier og virus

Arvematerialet hos bakterier og virus adskiller sig på nogle områder fra arvematerialet hos dyr og planter.

Bakterier

Bakterier en encellede organismer uden cellekerne. Deres DNA er enkeltstrenget, og det er cirkulært. Desuden er der hos mange bakterier små, cirkulære DNA-stykker, plasmider, med særlige gener, bl.a. gener, der kan gøre dem resistente overfor antibiotika. 

Virus

Visse virus har i stedet for DNA et molekyle, der minder om DNA, nemlig RNA, ribonucleic acid, på dansk ribonukleinsyre. Det gælder fx hiv-virus, der forårsager sygdommen aids, og SARS-CoV-2, som er skyld i Covid-19.

RNA er et meget vigtigt molekyle i alle organismer, hvor det har forskellige centrale funktioner, dog ikke som arvemateriale. 

Arvematerialet hos såvel DNA-virus som RNA-virus kan være enkelt- eller dobbeltstrenget.

Virus opfattes ikke som egentlige levende organismer. De kan nemlig ikke selv formere sig. Det kan de ikke, fordi de mangler de enzymer mv., der skal bruges til at kopiere (replikere) arvematerialet og oversætte det til proteiner. De bruger andre cellers mekanismer til dette. Fx vores celler, når vi inficeres med en virus. Udenfor disse værtsceller er virus en livløs organisme, der ikke har et stofskifte. 

DNA i retsgenetiske undersøgelser

I visse straffesager benytter man DNA-undersøgelser med det formål at afklare, om der er sandsynlighed for, at en person er skyldig eller ej. Selv meget små mængder af DNA fra fx spyt, hår eller sæd kan undersøges og sammenlignes med DNA fra en mistænkt. Det er ikke hele DNA’et, der undersøges, men udvalgte, velegnede DNA-områder. 

Med velbevaret DNA vil en sådan undersøgelses bevismæssige vægt være stor.

Også i faderskabssager og familiesammenføringssager anvendes DNA-undersøgelser, som her kan sige noget om sandsynligheden for, at de undersøgte personer er i familie med hinanden.