Sisältö
- DNA: n rakenne
- Erityinen pohjaparin sitoutuminen
- Mistä DNA löytyy?
- DNA kopiointi
- Intronit ja eksonit
- RNA-transkriptio
- Kuinka DNA: n rakenne löydettiin?
DNA-tai deoksiribonukleiinihappo, on nukleiinihappo (yksi kahdesta sellaisesta luonnossa löydetystä haposta), jonka tehtävänä on tallentaa organismin geneettistä tietoa tavalla, joka voidaan siirtää seuraaville sukupolville. Toinen nukleiinihappo on RNAtai ribonukleiinihappo.
DNA kantaa geneettisen koodin jokaiselle kehosi tuottamalle proteiinille ja toimii siten mallina koko teille. DNA-juostetta, joka koodaa yhtä proteiinituotetta, kutsutaan a: ksi geeni.
DNA koostuu erittäin pitkistä monomeeriyksiköiden polymeereistä, joita kutsutaan nukleotidin, jotka sisältävät kolme erillistä aluetta ja joissa on neljä erillistä makua DNA: ssa, näiden kolmen alueen rakenteen erojen ansiosta.
Elävissä asioissa DNA on niputettu histoneiksi kutsuttujen proteiinien kanssa, jolloin muodostuu kromatiiniksi kutsuttu aine. Eukaryoottisissa organismeissa oleva kromatiini hajoaa lukuisiksi erillisiksi paloiksi, joita kutsutaan kromosomeiksi. DNA: ta siirretään vanhemmilta jälkeläisilleen, mutta osa DNA: stasi siirrettiin yksin äidiltäsi, kuten näette.
DNA: n rakenne
DNA koostuu nukleotideistä, ja kukin nukleotidi sisältää typpipohjaisen emäksen, yhden tai kolme fosfaattiryhmää (DNA: ssa on vain yksi) ja viiden hiilen sokerimolekyylin, jota kutsutaan deoksiriboosiksi. (Vastaava sokeri RNA: ssa on riboosi.)
Luonnossa DNA esiintyy parillisena molekyylinä, jolla on kaksi komplementaarista juostetta. Nämä kaksi juostetta on liitetty jokaisessa nukleotidissa keskellä, ja tuloksena oleva "tikkaat" on kierretty kaksoiskierre, tai pari siirtospiraalia.
Typpipitoisia emäksiä on yksi neljästä lajikkeesta: adeniini (A), sytosiini (C), guaniini (G) ja tymiini (T). Adeniini ja guaniini kuuluvat puriinien luokkaan kuuluvaan molekyyliryhmään, jotka sisältävät kaksi yhdistettyä kemiallista rengasta, kun taas sytosiini ja tymiini kuuluvat pyrimidiiniksi kutsuttuun molekyyliluokkaan, jotka ovat pienempiä ja sisältävät vain yhden renkaan.
Erityinen pohjaparin sitoutuminen
Se on emästen sitominen vierekkäisten juosteiden nukleotidien välille, mikä luo DNA-"tikkaiden" rungot ". Kuten tapahtuu, puriini voi sitoutua vain pyrimidiiniin tässä ympäristössä, ja se on vielä tarkempi kuin: A sitoutuu vain T: hen, kun taas C sitoutuu vain ja G: hen.
Tämä yksi-yhteen kantaparien muodostaminen tarkoittaa, että jos yhden DNA-juosteen nukleotidisekvenssi (synonyymi "emässekvenssille" käytännöllisissä tarkoituksissa) tunnetaan, emässekvenssi toisessa, komplementaarisessa juosteessa voidaan helposti määrittää.
Sitoutuminen vierekkäisten nukleotidien välillä samassa DNA-juosteessa saadaan aikaan muodostamalla vety sidoksia yhden nukleotidin sokerin ja seuraavan fosfaattiryhmän välille.
Mistä DNA löytyy?
Prokaryoottisissa organismeissa DNA sijoittuu solun sytoplasmaan, koska prokaryooteista puuttuu ytimiä. Eukaryoottisoluissa DNA sijaitsee ytimessä. Tässä se on murtunut kromosomit. Ihmisillä on 46 erillistä kromosomia, joista kummassakin vanhemmista on 23.
Nämä 23 erilaista kromosomia ovat kaikki erillisiä fysikaalisessa ulkonäössä mikroskoopilla, joten ne voidaan numeroida 1 - 22 ja sitten sukupuolikromosomissa X tai Y. Eri vanhempien vastaavia kromosomeja (esim. Äitisi kromosomi 11 ja isänne kromosomi 11) kutsutaan homologisiksi kromosomeiksi.
DNA: ta löytyy myös mitokondrioissa eukaryooteista yleensä samoin kasvisolujen klooriplasteissa erityisesti. Tämä itsessään tukee vallitsevaa ajatusta, jonka mukaan molemmat näistä organelleista olivat olemassa itsenäisinä bakteereina ennen varhaisten eukaryoottien imeytymistä yli kaksi miljardia vuotta sitten.
Se tosiasia, että mitokondrioissa ja kloroplasteissa oleva DNA koodaa proteiinituotteita, että ydin-DNA ei anna vielä enemmän uskoa teoriaan.
Koska DNA, joka kulkee mitokondrioihin, pääsee sinne vain äitien munasoluista, sen ansiosta, että siittiöt ja muna muodostuvat ja yhdistyvät, kaikki mitokondriaalinen DNA kulkee äitiyslinjan kautta tai minkä tahansa organismin DNA: n äitejä tutkitaan.
DNA kopiointi
Ennen jokaista solujakoa kaikki solun ytimen DNA on kopioitava, tai monistaa, jotta jokaisella pian syntyvässä jaostossa luodulla solulla voi olla kopio. Koska DNA on kaksijuosteinen, se on purettava, ennen kuin replikaatio voi alkaa, jotta entsyymeillä ja muilla replikaatioon osallistuvilla molekyyleillä on tilaa säikeiden varrella työskennellä.
Kun yksi DNA-juoste kopioidaan, tuote on tosiasiallisesti uusi juoste, joka täydentää templaatti (kopioitu)-juostetta. Sillä on siis sama emäs-DNA-sekvenssi kuin juoste, joka oli sitoutunut templaattiin ennen replikaation alkamista.
Siten jokainen vanha DNA-juoste paritaan yhden uuden DNA-juosteen kanssa jokaisessa uudessa replikoituneessa kaksijuosteisessa DNA-molekyylissä. Tätä kutsutaan puolijohtava replikaatio.
Intronit ja eksonit
DNA koostuu intronittai DNA-osia, jotka eivät koodita mitään proteiinituotteita ja eksonit, jotka ovat koodaavia alueita, jotka tekevät proteiinituotteita.
Tapa, jolla eksonit kulkevat tietoa proteiineista, on läpi transkriptio tai lähetti-RNA: n (mRNA:) DNA: sta.
Kun DNA-juoste transkriptoidaan, tuloksena olevalla mRNA-juosteella on sama emässekvenssi kuin templaattilankojen DNA-komplementilla, paitsi yksi ero: missä tymiini esiintyy DNA: ssa, urasiili (U) esiintyy RNA: ssa.
Ennen kuin mRNA voidaan lähettää translaatioon proteiiniksi, intronit (geenien koodaamaton osa) on poistettava juosteesta. Entsyymit "silmukoivat" tai "leikkaavat" intronit juosteista ja kiinnittävät kaikki eksonit toisiinsa mRNA: n lopullisen koodaavan juosteen muodostamiseksi.
Tätä kutsutaan RNA-transkription jälkeiseksi prosessoimiseksi.
RNA-transkriptio
RNA-transkription aikana ribonukleiinihappo luodaan DNA-juosteesta, joka on erotettu sen komplementaarisesta kumppanista. Siten käytetty DNA-juoste tunnetaan templaattiketjuna. Itse transkriptio on riippuvainen useista tekijöistä, mukaan lukien entsyymit (esim. RNA-polymeraasi).
Transkriptio tapahtuu ytimessä. Kun mRNA-juoste on valmis, se poistuu ytimestä ydinkuoren läpi, kunnes se kiinnittyy ribosomien, jossa translaatio ja proteiinisynteesi alkavat. Siten transkriptio ja translaatio on fyysisesti erotettu toisistaan.
Kuinka DNA: n rakenne löydettiin?
James Watson ja Francis Crick ovat tunnettuja molekyylibiologian syvimpien mysteereiden löytäjistä: kaksoiskierre-DNA: n rakenteesta ja muodosta, molekyylistä, joka vastaa kaikkien kuljettamasta ainutlaatuisesta geneettisestä koodista.
Vaikka duo ansaitsi paikkansa suurten tutkijoiden panteonissa, heidän työnsä riippui useiden muiden tiedemiesten ja tutkijoiden havainnoista, jotka olivat sekä menneitä että toimivat Watsonin ja Cricksin omalla ajalla.
1900-luvun puolivälissä, vuonna 1950, itävaltalainen Erwin Chargaff havaitsi, että adeniinin määrä DNA-juosteissa ja läsnä olevan tymiinin määrä olivat aina identtisiä ja että sytosiinilla ja guaniinilla oli samanlainen suhde. Siten läsnä olevien puriinien määrä (A + G) oli yhtä suuri kuin läsnä olevien pyrimidiinien määrä.
Myös brittiläinen tiedemies Rosalind Franklin käytettiin röntgenkristallografiaa spekuloimaan, että DNA-juosteet muodostavat fosfaattia sisältäviä komplekseja, jotka sijaitsevat juosteen ulkopuolella.
Tämä oli yhdenmukaista kaksoiskierremallin kanssa, mutta Franklin ei tunnistanut tätä, koska kukaan ei ollut syytä epäillä tätä DNA-muotoa. Mutta vuoteen 1953 mennessä Watson ja Crick olivat onnistuneet koottamaan kaiken yhteen käyttämällä Franklins-tutkimusta. Niitä auttoi se, että kemiallisten molekyylien mallien rakentaminen oli sinänsä nopeasti parantuva pyrkimys tuolloin