splošnost
DNA ali deoksiribonukleinska kislina je genetska dediščina mnogih živih organizmov, vključno z ljudmi.
Generični nukleotid, ki tvori DNA, vsebuje 3 elemente: fosfatno skupino, deoksiribozni sladkor in dušikovo bazo.
DNA, ki je organizirana v kromosomih, služi generaciji beljakovin, ki igrajo temeljno vlogo pri uravnavanju celičnih mehanizmov organizma.
Kaj je DNA?
DNA je biološka makromolekula, ki vsebuje vse informacije, potrebne za pravilen razvoj in pravilno delovanje celic živega organizma.
JE JEDRSKA KISLINA
Zahvaljujoč podobi generičnega nukleotida lahko bralec vidi, da pentoza predstavlja element, na katerega se veže fosfatna skupina (preko fosfodiesterske vezi) in dušikova baza (preko N-glikozidne vezi).
Okrajšava DNA pomeni deoksiribonukleinsko kislino ali deoksiribonukleinsko kislino .
Deoksiribonukleinska kislina spada v kategorijo nukleinskih kislin, to je bioloških makromolekul, sestavljenih iz dolgih verig nukleotidov .
Nukleotid je molekulska enota nukleinske kisline, ki izhaja iz združitve treh elementov:
- Fosfatna skupina ;
- Pentoza, ki je sladkor s 5 atomi ogljika;
- Dušikova baza .
Druga zelo pomembna nukleinska kislina: RNA
Druga temeljna nukleinska kislina za pravilno delovanje celic mnogih organizmov je RNA . Kratica RNA pomeni ribonukleinska kislina .
Ribonukleinska kislina se razlikuje od deoksiribonukleinske kisline v smislu nukleotidov.
ZAKAJ JE GOVORSKA DEDIŠČINA?
Knjige o genetiki in molekularni biologiji določajo DNK s terminologijo genetske dediščine .
Za utemeljitev uporabe tega besedila je dejstvo, da je DNK sedež genov . Geni so nukleotidne sekvence, iz katerih izhajajo proteini. Beljakovine so še en razred bioloških makromolekul, ki so nepogrešljive za življenje.
V genih vsakega od nas obstaja "napisani" del tega, kar smo in kaj bomo postali.
ODKRIVANJE DNK
Odkritje DNK je rezultat številnih znanstvenih poskusov.
Prva in najpomembnejša raziskava v zvezi s tem se je začela konec dvajsetih let in je pripadala angleškemu zdravniku Fredericku Griffithu ( Griffithov eksperiment transformacije ). Griffith je opredelil, kar danes imenujemo DNK, z izrazom " načelo preoblikovanja " in mislil, da je protein.
Nadaljeval Griffithov poskus je bil ameriški biolog Oswald Avery s svojimi sodelavci med letoma 1930 in 1940. Avery je pokazal, da Griffithovo "načelo preoblikovanja" ni beljakovina, ampak druga vrsta makromolekul: nukleinska kislina .
Natančna struktura DNA je ostala neznana do leta 1953, ko sta James Watson in Francis Crick predlagala tako imenovani " model dvojne vijačnice ", da bi razložila razporeditev nukleotidov znotraj deoksiribonukleinske kisline.
Watson in Crick sta imela neverjetno intuicijo, ki je celotni znanstveni skupnosti razkrila tisto, kar so biologi in genetiki iskali že leta.
Odkritje natančne strukture DNK je omogočilo preučevanje in razumevanje bioloških procesov, v katere je vpletena deoksiribonukleinska kislina: od tega, kako se replicira in tvori RNA (druga nukleinska kislina) do tega, kako ustvarja beljakovine.
Osnove opisa modela Watson in Crick so bile temeljne študije, ki so jih opravili Rosaling Franklin, Maurice Wilkins in Erwin Chargaff .
struktura
Tako imenovani "model dvojne vijačnice" Watsona in Cricka je pokazal, da je DNA zelo dolga molekula, ki jo tvorijo dve vrsti nukleotidov (polinukleotidni filamenti). Združena drug z drugim, vendar usmerjena v nasprotni smeri, se ti dve polinukleotidni filamenti med seboj zavita, kot spiralo.
Ker je struktura DNK dokaj kompleksna tema, bomo skušali navesti najpomembnejše točke, ne da bi presegli podrobnosti.
KAJ JE DNK PENTOSO?
Sladkor s 5 atomi ogljika, ki ločuje strukturo nukleotidov DNA, je deoksiriboza .
Od 5 ogljikovih atomov deoksiriboze 3 si zaslužijo posebno omembo:
- Tako imenovani " ogljik 1 ", ker je to tisto, kar združuje dušikovo osnovo ;
- Tako imenovani " ogljik 2 ", ker je to, kar daje ime deoksiriboze sladkorju (opomba: deoksiriboza pomeni "brez kisika" in se nanaša na odsotnost kisikovih atomov, povezanih z ogljikom);
- Tako imenovani " ogljik 5 ", ker se veže na fosfatno skupino .
Primerjava z RNA
Pentoza je riboza v molekulah RNA. Riboza se razlikuje od deoksiriboze le zaradi prisotnosti kisika v "ogljiku 2".
Bralec lahko to razliko oceni tako, da pogleda spodnjo sliko.
VRSTE NUKLEOTIDOV IN DUŠIČNIH OSNOV. \ T
DNA ima 4 različne tipe nukleotidov .
Za razlikovanje med temi elementi je le dušikova baza, povezana s skeletom skupine pentoznih fosfatov (ki se za razliko od baze nikoli ne spreminja).
Iz očitnih razlogov so dušikove baze DNA 4: adenin (A), gvanin (G), citozin (C) in timin (T).
Adenin in gvanin spadata v razred purinskih, dvojno obročnih heterocikličnih spojin.
Po drugi strani citozin in timin spadata v kategorijo pirimidinov, heterocikličnih spojin z enim obročem.
Model dvojne vijačnice Watsona in Cricka je omogočil pojasnitev dveh popolnoma neznanih vidikov v tistem času:
- Vsaka dušična baza, ki je prisotna na verigi DNK, se pridruži dušikovi bazi, prisotni na drugi verigi DNK, ki učinkovito tvori par, združevanje baz.
- Seznanjanje med dušikovimi bazami obeh verig je zelo specifično. V resnici se adenin pridruži samo timinu, medtem ko se citozin veže samo na gvanin.
Po tem drugem senzacionalnem odkritju so molekularni biologi in genetiki imenovali adeninske in timinske baze ter citosinske in gvaninske baze " komplementarne druga drugi ".
Identifikacija komplementarnega povezovanja med dušikovimi bazami je bila ključna za razlago fizičnih razsežnosti DNK in posebne stabilnosti obeh verig.
Generična molekula človeške DNA vsebuje približno 3, 3 milijarde osnovnih dušikovih parov (ki so približno 3, 3 milijarde nukleotidov na filament).
Primerjava z RNA
V molekulah RNA so dušikove baze adenin, gvanin, citozin in uracil . Slednji je pirimidin in nadomešča timin.
BOND MED NUCLEOTIDI
Za zadrževanje nukleotidov vsake posamezne verige DNA so vezave fosfodiestrskega tipa, med fosfatno skupino nukleotida in tako imenovanim "ogljikom 5" takoj naslednjega nukleotida.
FILAMENTI imajo nasprotno orientacijo
Pramenov DNK ima dva konca, ki se imenujejo 5 '(beri "prvi pet") in 3 "(branje" prvi tri "). Po dogovoru so biologi in genetiki ugotovili, da 5 ' konec predstavlja glavo verige DNA, 3' konec pa rep .
Watson in Crick sta predlagala svoj model "dvojne vijačnice" in trdila, da imata obe vrsti DNK nasprotno usmeritev. To pomeni, da glava in rep filamenta medsebojno delujeta z repom in glavo druge žarilne nitke.
Kratek pregled 5 'konca in 3' konca
Fosfatna skupina, vezana na "ogljik 5" nukleotida, je njen 5 'konec, medtem ko hidroksilna skupina, vezana na "ogljik 3" (-OH na sliki), predstavlja njen konec 3'.
Zveza več nukleotidov ohranja to razporeditev in zato so zapisi DNK v knjigah genetike in molekularne biologije opisani takole: P-5 '→ 3'-OH
* Opomba: Velika črka P označuje fosforjev atom fosfatne skupine.
SEDEŽ v celici in kromosomih
Eukariotski organizmi (med njimi je človek) imajo v središču vsake celice enako (in osebno) molekulo DNA .
V jedru (vedno v eukariotskem organizmu) je DNA organizirana v različnih kromosomih . Vsak kromosom vsebuje natančen odsek DNA, ki je povezan s specifičnimi beljakovinami (histoni, koeksini in kondenzira). Povezava med DNA in kromosomskimi beljakovinami se imenuje kromatin .
Kromosomi pri ljudeh
Organizem je diploiden, kadar je DNK znotraj celičnega jedra organizirana v parih kromosomov (ti homologni kromosomi ).
Človek je diploidni organizem, saj ima v somatskih celicah 23 parov homolognih kromosomov (torej skupaj 46 kromosomov).
Kot pri mnogih drugih organizmih ima vsak od teh parov kromosom materinega izvora in kromosom očetovskega izvora.
V tej opisani sliki je predstavitev primera sama po sebi spolne celice (ali gamete): te imajo polovico kromosomov normalne somatske celice (torej 23, v človeku) in se zato imenujejo haploidne. .
Človeška spolna celica doseže normalni nabor 46 kromosomov med oploditvijo.
funkcija
DNA služi za generiranje beljakovin, makromolekul, ki so nepogrešljive pri uravnavanju celičnih mehanizmov organizma.
Človeški kromosomi
Postopek, ki vodi do tvorbe beljakovin, je zelo kompleksen in vključuje temeljni vmesni korak: transkripcijo DNA v RNA .
Molekula RNA je primerljiva s slovarjem, saj omogoča prevod DNK nukleotidov v aminokisline beljakovin .
Obravnavanje sinteze beljakovin - proces, ki se ne preseneča, se imenuje prevod - so nekatere majhne celične organele, znane kot ribosomi .
DNA → RNA → protein je tisto, kar strokovnjaki imenujejo osrednja dogma molekularne biologije.
