yleisyys
DNA tai deoksiribonukleiinihappo on monien elävien organismien, myös ihmisten, geneettinen perintö.
Geneerinen DNA: ta muodostava nukleotidi sisältää kolme elementtiä: fosfaatti- ryhmä, deoksiribososokeri ja typpipohjainen emäs.
Kromosomeihin järjestetty DNA palvelee proteiinien muodostumista, joilla on keskeinen rooli organismin kaikkien solumekanismien säätelyssä.
Mikä on DNA?
DNA on biologinen makromolekyyli, joka sisältää kaikki tiedot, jotka ovat tarpeen elävän organismin solujen asianmukaista kehittämistä ja asianmukaista toimintaa varten.
SINÄ ON NUCLEIC ACID
Yleisen nukleotidin kuvan ansiosta lukija voi nähdä, että pentoosi edustaa elementtiä, johon fosfaatti- ryhmä (fosfodiesterisidoksen kautta) ja typpipohja (N-glykosidisidoksen kautta) ovat sitoutuneet.
Lyhenne DNA tarkoittaa deoksiribonukleiinihappoa tai deoksiribonukleiinihappoa .
Deoksiribonukleiinihappo kuuluu nukleiinihappojen luokkaan eli biologisiin makromolekyyleihin, jotka koostuvat pitkistä nukleotidiketjuista .
Nukleotidi on nukleiinihapon molekyyliyksikkö, joka muodostuu kolmen elementin liitoksesta:
- Fosfaattiryhmä ;
- Pentoosi, joka on sokeri, jossa on 5 hiiliatomia;
- Typpipohjainen emäs .
Toinen hyvin tärkeä nukleiinihappo: RNA
Toinen perus nukleiinihappo monien organismien solujen moitteettoman toiminnan kannalta on RNA . Lyhenne RNA tarkoittaa ribonukleiinihappoa .
Ribonukleiinihappo eroaa deoksiribonukleiinihaposta nukleotidien suhteen.
MIKSI ON TUNNETTU GENETISIA HERITAGEJA?
Geneettiset ja molekyylibiologiset kirjat määrittelevät DNA: n, jolla on geneettisen perinnön terminologia.
Tämän sanamuodon käytön oikeuttamiseksi on se, että DNA on geenien paikka . Geenit ovat nukleotidisekvenssejä, joista saadaan proteiineja. Proteiinit ovat toinen biologisten makromolekyylien luokka, jotka ovat välttämättömiä elämälle.
Kunkin meidemme geeneissä on "kirjoitettu" osa siitä, mitä olemme ja mitä me tulemme.
DNA DISCOVERY
DNA: n löytäminen on lukuisten tieteellisten kokeiden tulos.
Ensimmäinen ja tärkein tutkimus tältä osin alkoi 1920-luvun lopulla ja kuului englantilaiselle lääkäreelle nimeltä Frederick Griffith ( Griffithin muunnoskoe ). Griffith määritteli, mitä kutsumme tänään DNA: ksi termillä " muuntava periaate " ja ajattelin, että kyseessä oli proteiini.
Jatkuva Griffithin kokeilu oli amerikkalainen biologi Oswald Avery yhdessä työtovereidensa kanssa vuosina 1930–1940. Avery osoitti, että Griffithin "muuntoperiaate" ei ollut proteiini, vaan eräänlainen makromolekyyli: nukleiinihappo .
DNA: n tarkka rakenne säilyi tuntemattomana vuoteen 1953, jolloin James Watson ja Francis Crick ehdottivat ns. " Kaksoiskierremallia " selittämään nukleotidien järjestystä deoksiribonukleiinihapossa.
Watsonilla ja Crickillä oli uskomaton intuitio, joka paljasti koko tiedeyhteisölle, mitä biologit ja geneettikot olivat etsineet vuosia.
Tarkan DNA-rakenteen löytäminen mahdollisti sellaisten biologisten prosessien tutkimisen ja ymmärtämisen, joissa deoksiribonukleiinihappo on mukana: miten se replikoituu ja muodostaa RNA: n (toisen nukleiinihapon) siihen, miten se tuottaa proteiineja.
Watson- ja Crick-mallin kuvauksen perustana oli Rosaling Franklinin, Maurice Wilkinsin ja Erwin Chargaffin tekemät tutkimukset .
rakenne
Watsonin ja Crickin ns. "Kaksoiskierremalli" osoitti, että DNA on hyvin pitkä molekyyli, joka muodostuu kahdesta nukleotidisäikeestä (polynukleotidifilamentit). Nämä kaksi polynukleotidifilamenttia kietoutuvat toisiinsa keskenään, mutta suuntautuvat vastakkaisiin suuntiin, kuten spiraali.
Koska DNA: n rakenne on melko monimutkainen aihe, yritämme mainita tärkeimmät kohdat ylittämättä yksityiskohtia.
MIKÄ ON DNA PENTOSO?
5 hiiliatomia sisältävä sokeri, joka erottaa DNA-nukleotidien rakenteen, on deoksiribroosi .
Deoksiribroosin 5 hiiliatomista 3 ansaitsee erityisen maininnan:
- Niin sanottu " hiili 1 ", koska se liittyy siihen typpipohjaiseen emäksen ;
- Niin sanottu " hiili 2 ", koska se antaa nimen doksiribroosista sokerille (NB: deoksiriboosi tarkoittaa "happitonta" ja viittaa siihen, että hiilen atomeja ei ole;
- Niin sanottu " hiili 5 ", koska se sitoutuu fosfaatiryhmään .
Vertailu RNA: han
Pentoosi on riboosi RNA-molekyyleissä. Riboosi eroaa deoksiribroosista vain hapen atomin läsnä ollessa "hiilessä 2".
Lukija voi arvostaa tätä eroa tarkastelemalla alla olevaa kuvaa.
NUCLEOTIDS- JA NITROGEN-PERUSTEET
DNA: lla on 4 erilaista nukleotidityyppiä .
Näiden elementtien erottamiseksi on vain typpipohja, joka on kytketty pentoosifosfaatti- ryhmän luurankoon (joka toisin kuin emäs ei muutu koskaan).
Ilmeisistä syistä DNA: n typpipohjaiset emäkset ovat 4: adeniini (A), guaniini (G), sytosiini (C) ja tymiini (T).
Adeniini ja guaniini kuuluvat puriini-, kaksirengas- heterosyklisten yhdisteiden luokkaan.
Sytosiini ja tymiini kuuluvat toisaalta pyrimidiinien, yksirenkaisten heterosyklisten yhdisteiden luokkaan.
Watsonin ja Crickin kaksinkertainen helix-malli mahdollisti kahden täysin tuntemattoman näkökohdan selventämisen:
- Jokainen typpipohja, joka on läsnä DNA-juosteessa, liittyy toiseen DNA-juosteeseen läsnä olevaan typpipohjaan, muodostaen tehokkaasti parin, parin muodostamisen emäksistä.
- Kahden säikeen typpipohjaisten emästen välinen pariliitos on erittäin spesifinen. Itse asiassa adeniini liittyy vain tymiiniin, kun taas sytosiini sitoutuu vain guaniiniin.
Tämän toisen sensaatiomaisen löydön jälkeen molekyylibiologit ja geneettikot nimittivät adeniini- ja tymiiniemäkset ja sytosiini- ja guaniinialustat " toisiaan täydentäviksi ".
Typpipohjaisten komplementaaristen pariliitosten tunnistaminen oli avain DNA: n fyysisten ulottuvuuksien ja kahden säikeen erityisen vakauden selittämiseksi.
Yleinen ihmisen DNA-molekyyli sisältää noin 3, 3 miljardia emäksistä typpeä paria (jotka ovat noin 3, 3 miljardia nukleotidia filamenttia kohti).
Vertailu RNA: han
RNA-molekyyleissä typpipohjaiset emäkset ovat adeniini, guaniini, sytosiini ja urasiili . Jälkimmäinen on pyrimidiini ja korvaa tymiinin.
NUCLEOTIDESIN KANSSA
DNA: n kunkin yksittäisen juosteen nukleotidien pitämiseksi yhdessä ovat fosfodiesteri-tyyppiset sidokset, nukleotidin fosfaatti- ryhmän ja välittömästi seuraavan nukleotidin niin sanotun "hiilen 5" välillä.
FILAMENSSIT OLEVAT OMAISUUDEN
DNA-säikeillä on kaksi päätä, nimeltään 5 '(luetaan "viisi ensin") ja 3' (luetaan "kolme ensin"). Yleisesti ottaen biologit ja geneettikot ovat todenneet, että 5'-pää edustaa DNA-juosteen päätä, kun taas 3'-pää edustaa häntä .
Watson ja Crick väittivät "kaksoiskierremallinsa" ehdottaessa, että kaksi DNA: ta muodostavalla säikeellä on vastakkaiseen suuntaan. Tämä tarkoittaa, että hehkulangan pää ja häntä ovat vuorovaikutuksessa toisen hehkulangan hännän ja pään kanssa.
Lyhyt tutkimus 5'-päästä ja 3'-päästä
Nukleotidin "hiili-5": een sitoutunut fosfaatti- ryhmä on sen 5'-pää, kun taas "hiilen 3": een sitoutunut hydroksyyliryhmä (-OH kuviossa) edustaa sen reunaa 3 '.
Useiden nukleotidien liitto ylläpitää tätä erottelua, ja tästä syystä DNA-sekvenssejä kuvataan geneettisen ja molekyylibiologian kirjoissa seuraavasti: P-5 '→ 3'-OH
* Huomaa: isossa kirjaimessa P tunnistetaan fosfaattiryhmän fosforiatomi.
SEAT TUULLA JA CHROMOSOMESSA
Eukaryoottisilla organismeilla (ihminen on niiden joukossa) on jokaisen solunsa ytimessä sama (ja henkilökohtainen) DNA-molekyyli .
Ytimessä (aina eukaryoottisessa organismissa) DNA on järjestetty eri kromosomeihin . Kukin kromosomi sisältää tarkan DNA-venytyksen, joka liittyy spesifisiin proteiineihin (histonit, koeksiinit ja kondenssit). DNA: n ja kromosomaalisten proteiinien välistä yhteyttä kutsutaan kromatiiniksi .
Kromosomit ihmisissä
Organismi on diploidi, kun DNA, joka on solun ytimen sisällä, on järjestetty kromosomipareiksi (kutsutaan homologisiksi kromosomeiksi ).
Ihminen on diploidinen organismi, koska sen somaattisissa soluissa on 23 paria homologisia kromosomeja (siis 46 kromosomia).
Kuten monissa muissa organismeissa, kullakin näistä pariskunnista on äidin alkuperän kromosomi ja isän alkuperän kromosomi.
Tässä kuvatussa kuvassa edustamaan tapausta sinänsä ovat sukupuolisolut (tai sukusoluja): niillä on puolet normaalin somaattisen solun kromosomeista (siis 23, ihmisessä), ja niitä kutsutaan tästä syystä haploidiksi .
Ihmisen sukupuolisolu saavuttaa normaalin 46 kromosomin joukon lannoituksen aikana.
toiminto
DNA toimii proteiinien, makromolekyylien tuottamiseksi, jotka ovat välttämättömiä organismin solumekanismien säätämiseksi.
Ihmisen kromosomit
Prosessi, joka johtaa proteiinien muodostumiseen, on hyvin monimutkainen ja sisältää perustavanlaatuisen välivaiheen: DNA : n transkription RNA: han .
RNA-molekyyli on verrattavissa sanakirjaan, koska se mahdollistaa DNA-nukleotidien kääntämisen proteiinien aminohappoihin .
Käsittelemään proteiinisynteesiä - prosessia, jota ei yllättäen kutsuta kääntymiseksi, ovat joitakin pieniä solukkoelimiä, jotka tunnetaan ribosomeina .
DNA → RNA → proteiini on se, mitä asiantuntijat kutsuvat molekyylibiologian keskeiseksi dogmaksi.
