Zawartość
- Struktura DNA
- Specyficzne wiązanie par zasad
- Gdzie znajduje się DNA?
- Replikacja DNA
- Introny i egzony
- Transkrypcja RNA
- Jak odkryto strukturę DNA?
DNAlub kwas dezoksyrybonukleinowy, jest kwasem nukleinowym (jednym z dwóch takich kwasów występującym w naturze), który służy do przechowywania informacji genetycznej o organizmie w sposób, który można przekazać kolejnym pokoleniom. Drugi kwas nukleinowy to RNAlub kwas rybonukleinowy.
DNA przenosi kod genetyczny każdego białka wytwarzanego przez twoje ciało, a zatem działa jako szablon dla ciebie. Ciąg DNA, który koduje pojedynczy produkt białkowy, nazywa się gen.
DNA składa się z bardzo długich polimerów jednostek monomerycznych o nazwie nukleotydy, które zawierają trzy odrębne regiony i występują w czterech różnych smakach w DNA, dzięki różnicom w strukturze jednego z tych trzech regionów.
W żywych organizmach DNA łączy się z białkami zwanymi histonami, aby stworzyć substancję zwaną chromatyną. Chromatyna w organizmach eukariotycznych jest podzielona na wiele odrębnych części, zwanych chromosomami. DNA jest przekazywane rodzicom ich potomstwu, ale część twojego DNA została przekazana wyłącznie twojej matce, jak zobaczysz.
Struktura DNA
DNA składa się z nukleotydów, a każdy nukleotyd zawiera zasadę azotową, jedną do trzech grup fosforanowych (w DNA jest tylko jedna) i pięciowęglową cząsteczkę cukru zwaną deoksyrybozą. (Odpowiednim cukrem w RNA jest ryboza.)
W naturze DNA istnieje jako sparowana cząsteczka z dwoma komplementarnymi niciami. Te dwie nici są połączone przy każdym nukleotydzie w środku, a powstająca „drabina” jest skręcona do postaci podwójna helisalub para przesuniętych spiral.
Zasady azotowe występują w jednej z czterech odmian: adenina (A), cytozyna (C), guanina (G) i tymina (T). Adenina i guanina należą do klasy cząsteczek zwanych purynami, które zawierają dwa połączone pierścienie chemiczne, podczas gdy cytozyna i tymina należą do klasy cząsteczek zwanych pirymidynami, które są mniejsze i zawierają tylko jeden pierścień.
Specyficzne wiązanie par zasad
To wiązanie zasad między nukleotydami w sąsiednich niciach tworzy „szczeble” „drabiny” DNA. Tak się składa, że puryna może wiązać się tylko z pirymidyną w tym otoczeniu, a jest nawet bardziej specyficzna: A wiąże się tylko z T, a C wiąże się tylko z G.
To parowanie jeden do jednego oznacza, że jeśli znana jest sekwencja nukleotydów (dla celów praktycznych synonimiczna z „sekwencją zasad”) dla jednej nici DNA, można łatwo ustalić sekwencję zasad w drugiej nici komplementarnej.
Wiązanie między sąsiadującymi nukleotydami w tej samej nici DNA jest spowodowane tworzeniem wiązań wodorowych między cukrem jednego nukleotydu i grupą fosforanową następnego.
Gdzie znajduje się DNA?
W organizmach prokariotycznych DNA znajduje się w cytoplazmie komórki, ponieważ prokariota nie mają jąder komórkowych. W komórkach eukariotycznych DNA znajduje się w jądrze. Tutaj jest podzielony na chromosomy. Ludzie mają 46 różnych chromosomów po 23 od każdego rodzica.
Te 23 różne chromosomy różnią się wyglądem fizycznym pod mikroskopem, więc można je ponumerować od 1 do 22, a następnie X lub Y dla chromosomu płciowego. Odpowiadające chromosomy od różnych rodziców (np. Chromosom 11 od matki i chromosom 11 od ojca) są nazywane chromosomami homologicznymi.
Znaleziono również DNA w mitochondriach ogólnie eukariontów, a także w chloroplastach komórek roślinnych konkretnie. To samo w sobie potwierdza powszechną ideę, że obie te organelle istniały jako bakterie wolnostojące, zanim zostały pochłonięte przez wczesne eukarionty ponad dwa miliardy lat temu.
Fakt, że DNA w mitochondriach i chloroplastach koduje produkty białkowe, że jądrowy DNA nie nadaje jeszcze większej wiarygodności tej teorii.
Ponieważ DNA, które przedostaje się do mitochondriów, dociera tam tylko z komórki jajowej matki, dzięki temu, że plemniki i komórki jajowe są wytwarzane i łączone, całe mitochondrialne DNA przechodzi przez linię matczyną lub matki dowolnego organizmu, który jest badany.
Replikacja DNA
Przed każdym podziałem komórki całe DNA w jądrze komórkowym musi zostać skopiowane, lub replikowane, aby każda nowa komórka utworzona w najbliższym podziale mogła mieć kopię. Ponieważ DNA jest dwuniciowy, należy go rozwinąć przed rozpoczęciem replikacji, aby enzymy i inne cząsteczki uczestniczące w replikacji miały miejsce wzdłuż nici do wykonania swojej pracy.
Po skopiowaniu pojedynczej nici DNA produkt jest w rzeczywistości nową nicią komplementarną do nici szablonu (skopiowanej). Ma zatem tę samą zasadową sekwencję DNA, co nić związana z matrycą przed rozpoczęciem replikacji.
Zatem każda stara nić DNA jest sparowana z jedną nową nicią DNA w każdej nowej replikowanej dwuniciowej cząsteczce DNA. Jest to określane jako półkonserwatywna replikacja.
Introny i egzony
DNA składa się z intronylub sekcje DNA, które nie kodują żadnych produktów białkowych i eksony, które są regionami kodującymi, które wytwarzają produkty białkowe.
Przeszedł sposób, w jaki eksony przekazują informacje o białkach transkrypcja lub tworzenie informacyjnego RNA (mRNA) z DNA.
Gdy transkrybowana jest nić DNA, otrzymana nić mRNA ma tę samą sekwencję zasad, co nici matrycy matrycowe, uzupełnienie DNA, z wyjątkiem jednej różnicy: gdzie tymina występuje w DNA, uracyl (U) występuje w RNA.
Przed wysłaniem mRNA do translacji na białko introny (niekodująca część genów) muszą zostać usunięte z nici. Enzymy „łączą” lub „wycinają” introny z nici i łączą wszystkie egzony razem, tworząc ostateczną nić kodującą mRNA.
Nazywa się to przetwarzaniem potranskrypcyjnym RNA.
Transkrypcja RNA
Podczas transkrypcji RNA kwas rybonukleinowy powstaje z nici DNA, która została oddzielona od swojego komplementarnego partnera. Tak używana nić DNA jest znana jako nić matrycowa. Sama transkrypcja zależy od wielu czynników, w tym od enzymów (np. Polimeraza RNA).
Transkrypcja zachodzi w jądrze. Kiedy nić mRNA jest kompletna, opuszcza jądro przez otoczkę jądrową, aż dołączy do rybosom, gdzie rozwija się translacja i synteza białek. W ten sposób transkrypcja i tłumaczenie są fizycznie oddzielone od siebie.
Jak odkryto strukturę DNA?
James Watson i Francis Crick są znani jako odkrywcy jednej z najgłębszych tajemnic w biologii molekularnej: struktury i kształtu podwójnej helisy DNA, cząsteczki odpowiedzialnej za unikalny kod genetyczny przenoszony przez wszystkich.
Podczas gdy duet zasłużył na miejsce w panteonie wielkich naukowców, ich praca zależała od ustaleń wielu innych naukowców i badaczy, zarówno z przeszłości, jak i działających w czasach Watsonów i Cricka.
W połowie XX wieku, w 1950 r. Austriak Erwin Chargaff odkrył, że ilość adeniny w niciach DNA i ilość tyminy jest zawsze identyczna i że podobny związek utrzymuje się dla cytozyny i guaniny. Zatem ilość obecnych puryn (A + G) była równa ilości obecnych pirymidyn.
Również brytyjski naukowiec Rosalind Franklin zastosował krystalografię rentgenowską, aby spekulować, że nici DNA tworzą kompleksy zawierające fosforany znajdujące się na zewnątrz nici.
Było to zgodne z modelem podwójnej helisy, ale Franklin tego nie rozpoznał, ponieważ nikt nie miał żadnego dobrego powodu, aby podejrzewać ten kształt DNA. Ale do 1953 roku Watson i Crick udało się to wszystko połączyć, wykorzystując badania Franklins. Pomógł im fakt, że samo budowanie modeli cząsteczek chemicznych było wówczas bardzo szybkim postępem