Biologi · ti trin
Alt levende på Jorden er skrevet med de samme fire bogstaver. Et træ, en bakterie, en blåhval og dig. Forskellen er ikke bogstaverne. Forskellen er rækkefølgen.
Inde i næsten hver eneste celle i din krop ligger der en opskrift. Den er skrevet med fire slags klodser, og de hedder A, T, C og G. Der er ikke flere.
Klodserne hedder baser, og deres rigtige navne er adenin, thymin, cytosin og guanin. Man siger bare bogstaverne.
Opskriften har også et navn, og det kender du: den hedder DNA. Det er en forkortelse for et ord, næsten ingen siger højt, deoxyribonukleinsyre, og derfor siger alle bare DNA. Når nogen taler om dit DNA, er det den her række af A, T, C og G, de taler om.
DNA ligger inde i cellekernen, pakket sammen i kromosomer. Du har seksogfyrre af dem, treogtyve fra din mor og treogtyve fra din far. Hele forløbet her handler om den ene ting: hvad der står i dem, og hvordan kroppen læser det.
Din opskrift er cirka tre milliarder klodser lang. Skrev man den ud med almindelig skriftstørrelse, ville den fylde omkring tusind tykke bøger. Alt det er pakket sammen inde i en celle, du ikke kan se med det blotte øje.
Byg en streng. Tryk på klodserne. Der er ikke noget rigtigt eller forkert endnu, for der er ingen regler i den her retning. Rækkefølgen er lige det, du vil.
Læg mærke til, hvor hurtigt det bliver til noget, ingen andre i klassen har lavet. Med bare ti klodser er der over en million muligheder.
DNA ligger ikke som én streng. Det ligger som to, side om side, og de holder fast i hinanden. Og her kommer den eneste regel, du skal kunne udenad i hele forløbet:
A og T er kærester. De findes aldrig med andre. De holder fast i hinanden med to arme.
C og G er kærester. Også dem, altid. Men de holder fast med tre arme, og derfor er det par sværere at rive fra hinanden.
Der er en grund til, at det lige er de to par. A og G er store baser. T og C er små. En stor skal altid sidde over for en lille, ellers passer stigen ikke sammen: to store buler ud, og to små når ikke hinanden. Derfor er DNA lige bredt hele vejen.
Prøv selv. Byg den øverste streng med klodserne, eller tryk bland tilfældigt. Tryk så på et spørgsmålstegn i den nederste række og derefter på den base, du mener skal sidde dér. Du kan også trække klodsen ned i hullet.
Siden siger ikke undervejs, om du rammer rigtigt. Først når hele den nederste streng er fyldt, og du trykker tjek, får du at vide, hvordan det gik, og hvilke pladser der eventuelt er gale. Prøv med vilje at sætte et A over for et G og se, hvad tjekket siger.
Det er også dét, der gør, at DNA kan kopieres. Hvis du kun har den ene streng, kan du regne den anden ud. Hver streng er en facitliste til den anden.
Stigen ligger ikke fladt. Den er snoet, som en vindeltrappe, og det er derfor DNA kaldes en dobbeltspiral. En hel omgang tager cirka ti trin.
Det er den samme streng på begge tegninger. Til venstre er den rullet ud som en stige, så du kan se, hvad der sidder over for hvad. Til højre er den snoet, som den faktisk ligger i cellen. Stigen er den model, man tegner, når man skal forstå den. Spiralen er formen, den har.
Det var ikke et gæt. I 1952 tog Rosalind Franklin et røntgenbillede af DNA, som er kendt som Foto 51. Krydset midt i billedet kan kun opstå, hvis molekylet er snoet, og afstanden mellem stregerne fortæller, hvor hurtigt det snor sig. Året efter blev strukturen offentliggjort af Watson og Crick. Franklins billede var med i afgørelsen, uden at hun havde givet lov.
Hun døde i 1958, syvogtredive år gammel, af kræft i æggestokkene. Nobelprisen for DNA blev uddelt i 1962, og den kan ikke gives til afdøde. Læs om Rosalind Franklin under Forskerne.
Ikke alle tre milliarder klodser betyder noget. Det meste af det er mellemrum, gentagelser og gammelt skrammel. Men nogle stykker af strengen betyder noget, og sådan et stykke kalder man et gen.
Et gen er en opskrift på ét bestemt protein. Proteiner er de maskiner, kroppen er bygget og drevet af: dem, der farver dine øjne, dem, der fordøjer din mad, dem, der bærer ilt rundt i dit blod.
Du har omkring tyve tusind gener. En banan har cirka det samme antal. Det er ikke antallet, der gør forskellen. Det er rækkefølgen.
Byg et gen. Det, der står her, er starten på et rigtigt gen fra dig selv, og du møder det igen senere i forløbet. Den nederste streng skriver sig selv, for du kender jo reglen nu.
DNA'et bliver liggende inde i cellekernen. Det går aldrig ud. Det er alt for værdifuldt, og det ville blive ødelagt.
I stedet bliver der taget en kopi af det ene gen, man har brug for lige nu. Kopien hedder mRNA, og den kan komme ud af kernen. Det svarer til, at man ikke tager hele kogebogen med ud i køkkenet, men skriver den ene opskrift af på en seddel.
Kopien laves på præcis den måde, du lige har lært: base for base efter parringsreglen. Cellen kører langs den ene DNA-streng, kaldet skabelonen, og sætter den base på, der passer over for hver enkelt. Med én eneste forskel, og den skal du kunne: i RNA findes T ikke. Der sidder U i stedet.
Bogstaverne er forkortelser for rigtige navne. Man siger næsten altid bare bogstavet, men navnene er værd at kende, for de dukker op i alt, hvad du læser om DNA.
| Bogstav | Navn | Findes i | Sidder over for |
|---|---|---|---|
| A | adenin | DNA og RNA | T i DNA, U i RNA |
| T | thymin | kun DNA | A |
| U | uracil | kun RNA | A |
| C | cytosin | DNA og RNA | G |
| G | guanin | DNA og RNA | C |
Læg mærke til, at T og U gør nøjagtig det samme arbejde: de sidder begge over for A. C og G er helt uberørte. Der er altså kun ét sted, du skal passe på, og det er over for et A.
Det virker som en unødvendig forskel, men den har en god grund, og den handler om at kunne opdage fejl.
C går nogle gange i stykker helt af sig selv, og når den gør det, bliver den til et U. Det sker tusindvis af gange i døgnet i hver eneste af dine celler.
Forestil dig nu, at U var det normale i DNA. Så ville cellens korrekturlæsere finde et U og ikke ane, om det hørte til, eller om det var en ødelagt C. Fejlen ville blive stående.
Men i DNA er U forbudt. Thymin er nemlig det samme molekyle som uracil med et lille ekstra håndtag på. Så ethvert U, der findes i DNA, er pr. definition en fejl, og så bliver det rettet med det samme.
I RNA er der ingen grund til det besvær. En mRNA-kopi lever kun nogle timer og bliver alligevel smidt væk, og uracil er billigere for cellen at fremstille. Så dér bruger den den enkle udgave.
Her er en skabelonstreng. Skriv den mRNA-kopi, cellen ville lave af den. Går du i stå, kan du få vist et eksempel, og så tager du en ny sekvens bagefter.
Nu skal opskriften bygges. Det gør en maskine, der hedder et ribosom. Den kravler hen ad mRNA-kopien og læser tre bogstaver ad gangen.
Et kodon er tre baser efter hinanden. Ikke tre bestemte baser, ikke tre særlige baser. Bare tre i træk.
Ribosomet deler mRNA-strengen op i sådan nogle klumper af tre og går videre en klump ad gangen:
AUGGUACAUUGA
bliver læst som AUG GUA CAU UGA
altså fire kodoner.
Hvert kodon betyder én aminosyre. Det er en fast oversættelse, og den er den samme i alt levende:
GUA betyder valin.
CAU betyder histidin.
AAA betyder lysin.
Så bliver GUA CAU AAA til perlerne valin, histidin, lysin.
Der findes tyve aminosyrer i alt, og alt levende bruger de samme tyve.
Fire af de fireogtres kodoner gør noget mere end at betyde en aminosyre. De siger også noget om selve læsningen: hvor den begynder, og hvor den holder op.
Det ene startkodon. Ribosomet begynder ved det første AUG, det møder på strengen, og læser tre og tre derfra. AUG betyder samtidig aminosyren methionin, så hvert eneste protein begynder med methionin.
De tre stopkodoner. Disse tre står ikke for nogen aminosyre. De betyder kun ét: her er proteinet færdigt. Rammer ribosomet et af dem, slipper det strengen og går sin vej.
Læser man AUG GUA CAU UGA, sker der altså
det her:
AUG start, og methionin på snoren →
GUA valin →
CAU histidin →
UGA stop.
Proteinet er tre perler langt: methionin, valin, histidin.
Strengen er bare bogstaver i en lang række. Skubber man startstedet én enkelt plads, bliver alle klumperne af tre forskudt, og hele resten bliver læst forkert:
AUG GUA CAU bliver til methionin, valin,
histidin.
A UGG UAC AU bliver til tryptofan, tyrosin. Samme bogstaver,
et helt andet protein.
Det er derfor, der skal stå et startkodon. Uden det ville cellen ikke vide, hvor den skulle sætte den første streg.
Alle fireogtres kodoner kan stå på ét hjul. Du læser det indefra og ud, og det er den samme vej, ribosomet læser: første bogstav i midten, så det andet, så det tredje, og yderst står den aminosyre, det hele betyder.
Her er et lille gen skrevet som mRNA. Det begynder med et startkodon og slutter med et stopkodon, som et rigtigt gen gør. Sig selv, hvad hvert kodon betyder, før du får det at vide.
Hjulet står længere oppe på siden, men du kan også hente det ned her, så du ikke skal rulle frem og tilbage.
Til sidst kan du bygge din egen streng og se hele kæden på én gang: DNA, kopien og proteinet. Læg mærke til, hvad der sker, hvis du sætter et stopkodon ind midt i det hele.
Et protein er ikke en klump. Det er en snor med perler på. Hver perle er en aminosyre, og der findes tyve slags perler. Snoren folder sig bagefter sammen til en bestemt form, og det er formen, der gør arbejdet.
Det eneste, genet bestemmer, er hvilke perler der kommer på, og i hvilken rækkefølge. Alt andet følger af sig selv. To proteiner kan bestå af nøjagtig de samme perler og alligevel gøre vidt forskellige ting, hvis rækkefølgen er en anden.
Her skal du selv trække perlerne på. Du har ikke perlerne, du har kun bogstaverne, så du må bygge hver enkelt perle af tre baser.
Ingen kan huske fireogtres kodoner udenad, og det er heller ikke meningen. Hent hjulet frem, når du har brug for det, og luk det igen, når du vil prøve uden.
Læg mærke til én ting, mens du bygger: der er som regel flere rigtige svar. Der er fireogtres kodoner og kun tyve aminosyrer, så flere kodoner må betyde det samme. Det er ikke sjusk. Det er en sikkerhed: rammer en mutation det tredje bogstav, sker der ofte ingenting.
Genet herunder er ægte. Det hedder HBB og er opskriften på en del af hæmoglobin, det protein i dine røde blodlegemer, der bærer ilt rundt i kroppen. Du har det selv, lige nu.
Herunder står de treogtredive første baser af det. Du kan ikke tilføje eller slette noget, for det er et rigtigt gen. Du kan kun gøre det, naturen selv gør: lave én base om.
Tryk på en klods. Så skifter den til den næste base, og du kan trykke igen for at komme videre rundt. Hold øje med proteinet nedenunder, mens du gør det, og med beskeden, der fortæller, hvad ændringen betød. Knappen sætter altid genet tilbage, som det ser ud hos de fleste mennesker.
Nogle gange sker der ingenting. Flere kodoner kan betyde den samme aminosyre, så en ændring i det tredje bogstav er ofte ligegyldig. Det kaldes en stum mutation.
Nogle gange skifter én aminosyre. Og nogle gange rammer man et stopkodon, og så stopper hele proteinet midt i det hele. Så er der ikke noget hæmoglobin.
Én af ændringerne er særlig. Den sidder på plads 20, og den er den mest kendte enkeltbogstavsmutation, der findes. Se, om du kan finde den. Du får besked, når du rammer den.
De mutationer, du har leget med her, er sket én gang og bliver siddende. Men mutationer sker også hele tiden, mens du lever, i celler der deler sig. Det er dét, kræft handler om, og det er det næste trin.
Du har lige lavet en mutation med vilje. I virkeligheden sker de af sig selv, hele tiden. Hver gang en celle deler sig, skal tre milliarder baser kopieres, og der bliver lavet skrivefejl. Det sker i dig, mens du læser det her.
Det går næsten altid godt, af to grunde. Det meste af DNA er ikke gener, så fejlen lander som regel et sted, hvor der ikke står noget vigtigt. Og cellen har reparationsgener, hvis eneste opgave er at læse korrektur og rette. Langt de fleste fejl bliver fanget, inden nogen når at opdage dem.
En celle deler sig ikke, når den har lyst. Den bliver styret af gener, og de kan deles i to slags:
Gener, der sætter delingen i gang. De skal tændes, når der er brug for nye celler, for eksempel når du får et sår, der skal hele. Går sådan et gen i stykker på den forkerte måde, kan det sidde fast i bund.
Gener, der stopper delingen igen. De holder øje med, om cellen er klar, og standser den, hvis noget er galt. Går de i stykker, forsvinder stoppet. Du har to udgaver af hvert gen, én fra hver forælder, så begge skal ødelægges.
Kræft er ikke én fejl. Det er flere fejl i den samme celle: speederen skal sidde fast, og begge bremser skal være væk. Derfor tager det tid, og derfor er alder den største risikofaktor af dem alle. Jo flere gange dine celler har delt sig, jo flere chancer har fejlene haft for at samle sig i den samme celle.
Herunder deler du en celle. Hver deling laver et par skrivefejl, cellen retter det meste selv, og en gang imellem rammer en fejl et af de gener, der betyder noget. Du kan slå risikofaktorer til og se, hvad de gør ved tallene.
Hold især øje med reparationsgenerne. Går de i stykker, går alt det andet pludselig meget hurtigere, for nu bliver skrivefejlene ikke rettet mere. Den ene fejl gør altså de næste mere sandsynlige, og det er en af grundene til, at det kan gå stærkt, når det først går.
Og så det vigtigste ved at undersøge noget, der er tilfældigt: én kørsel beviser ingenting. Kør den samme celle to gange, og du får to vidt forskellige tal. Derfor er der en knap, der kører tyve celler og tager gennemsnittet. Det er dét, man skal sammenligne, ikke to enkelte kørsler.
Læg så mærke til, hvad rygning og sol gør: de laver ikke en ny slags fejl. De laver flere af de samme fejl, og så skal der færre delinger til, før tre af dem tilfældigvis rammer den samme celle. Og prøv arvelig fejl i en bremse. Det er dét, det betyder at have det i familien: man er ikke syg, men man begynder med én brik mindre at miste. Det er den slags, gentest som BRCA leder efter.
Kræft smitter ikke. Det er ikke noget, man kan gøre noget forkert nok til at fortjene, og de fleste, der får det, har ikke gjort noget særligt. Det er celler i din egen krop, der er holdt op med at høre efter, og det begyndte som en skrivefejl i præcis den kode, du har bygget i de foregående trin.
Derfor virker behandling også så forskelligt fra person til person: to mennesker med kræft det samme sted i kroppen kan have fejl i vidt forskellige gener. I dag læser man tit tumorens DNA for at finde ud af, præcis hvilket gen der er gået i stykker, og vælger medicinen efter det.
Og så det ærlige om modellen ovenfor: tallene er skruet op. En rigtig celle deler sig langt flere gange, og fejlene er langt sjældnere, end vi har gjort dem her. Havde vi brugt de rigtige tal, skulle du trykke i flere uger. Modellen viser mekanismen rigtigt og hastigheden forkert, og det er værd at vide, hver gang man ser en model.
Alt, hvad du har bygget indtil nu, har ligget fladt på skærmen. Sådan ligger DNA ikke. Her er den samme model i rummet, og du kan gå hele vejen rundt om den.
Læg mærke til gelænderet. Det er den samme to ting hele vejen, sukker og fosfat, sukker og fosfat, og det er derfor det hedder et sukker-fosfat-skelet. Det skifter aldrig. Det er kun trinnene indeni, der skifter, og det er dem, der er opskriften. Sluk for baserne med knappen, så står de to tomme vindeltrapper tilbage.
Prøv også se lige ned gennem den. Den udsigt kan man ikke få i en bog: de ti trin ligger som en stjerne hele vejen rundt, og gelænderet er en ring udenom.
Og så er der opgaverne. Under molekylet står der en given streng, og du bygger svaret med baseknapperne. Vælg byg modstrengen, hvis det er DNA, du vil øve, eller byg mRNA, hvis det er kopien med U. Hver gang du trykker ny tilfældig sekvens, får du en ny at prøve på, og molekylet vokser, mens du bygger, så du kan se dit eget svar snurre rundt.
Fem rigtige i træk giver en fuld stjernerække. Rækken tæller kun, når den er ubrudt, så en enkelt fejl starter forfra. Det er med vilje: pointen er ikke at ramme rigtigt en gang imellem, men at kunne det.
Modellen er tegnet lidt pænere end virkeligheden. De to strenge sidder præcis over for hinanden her, så trinnene er lige. I en rigtig dobbeltspiral er de forskudt, og det er derfor den har en bred og en smal fure. Det er værd at vide, at en model altid vælger noget fra.
Nu ved du, hvad der står i dig. Her kan du tjekke, om det sidder fast.