Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- DNA: n rakenne
- Rosalind Franklin ja Tuplahelix
- Kehittyvä löytö kantaparien muodostamisesta
- DNA kopiointi
Vuonna 1953 kaksi tutkijaa nimeltä James Watson ja Francis Crick ratkaisivat monumentaalisen palapelin. He löysivät deoksiriboosi-nukleiinihappo-nimisen molekyylin rakenteen - tai kuten useimmat ihmiset tietävät sen - DNA. Lähes kaikki elävät organismit, mukaan lukien ihmiset, luottavat DNA: han geenien pakkaamiseksi ja kopioimiseksi. Tutkijat epäilivät tätä ennen vuotta 1953, mutta he eivät vielä tienneet kuinka DNA kopioi itsensä tai pakattiin perintötietoja. Avain DNA: n kykyyn jakaa ja kopioida itsensä oli myös avain Watsonin ja Crickin läpimurtoon: emäsparien löytämiseen.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
James Watson ja Francis Crick kehittivät malleja käyttämällä pahvin leikkauksia, jotka auttoivat heitä löytämään tukipareja tyypillisesti kokeilun ja virheen kautta.
DNA: n rakenne
Kuvittele DNA-kaksoishelix-malli kierretyllä tikkaalla, jonka runko on valmistettu yhdisteestä, jota kutsutaan sokerifosfaatiksi. Tikkaiden kehykset koostuvat yhdisteistä, joita kutsutaan nukleotideiksi tai emäksiksi. DNA-molekyylissä on neljä emästä: adeniini, sytosiini, guaniini ja tymiini. Jokaisessa tikkaiden vaiheessa kaksi neljästä nukleotidistä sitoutuu yhdessä vety sidoksen kanssa. Nämä ovat perustapareja. Erityinen emäsparien sekvenssi DNA-molekyylissä on se, joka vastaa eroista geneettisissä ominaisuuksissa.
Rosalind Franklin ja Tuplahelix
Watson ja Crick tutkivat DNA: n rakennetta, mutta tutkija nimeltä Rosalind Franklin kehitti onnistuneen menetelmän DNA: n röntgenkuvien ottamiseksi. Hänen kuvat paljastivat kaksi kohtisuoraa viivaa, jotka muodostivat ristikkäisen muodon molekyylin keskelle. Kun Franklin lähti tehtävästään King's Collegessa, hän jätti valokuvansa kollegansa nimeltä Maurice Wilkins. Pian sen jälkeen Wilkins antoi nämä esineet Watsonille ja Crickille. Heti kun Watson näki Franklinin valokuvat, hän ymmärsi, että ristikkäin muoto tarkoitti, että DNA-molekyylin on oltava kaksoiskierre. Mutta heidän läpimurto ei ollut kaukana täydellisestä.
Kehittyvä löytö kantaparien muodostamisesta
Watson ja Crick tiesivät, että DNA sisälsi neljä emästä ja että ne sitoutuivat toisiinsa jollain tavalla kaksoiskierremuodon luomiseksi. Silti he pyrkivät käsitteellistämään mallia DNA: sta, joka oli sileä ja ilman kantoja - sellainen, jolla oli biokemiallinen merkitys. Watson rakensi tukikohtaista pahvin leikkauksia ja vietti aikaa järjestämällä ne pöydälle auttaakseen häntä kuvittelemaan mahdollisia rakenteita. Eräänä aamuna liikuttaessa palasia ympäri, hän kompastui pohjajärjestelyyn, jolla oli järkeä. Vuosia myöhemmin Crick kuvasi tämän keskeisen hetken tapahtuneeksi ”ei logiikan, vaan suuntauksen kautta”.
Tutkijat ymmärsivät, että kun adeniini ja tymiini sitoutuivat toisiinsa, he muodostivat tikkaat askeleen saman tarkan pituuden kuin sytosiini-guaniini-parista valmistettu varsi. Jos kaikki rungot koostuisivat yhdestä näistä kahdesta parista, ne kaikki olisivat samanpituisia, mikä estäisi kaksoiskierressä olevia venymiä ja kohoumia, joita Watson ja Crick tiesivät, etteivät voineet olla olemassa oikeassa molekyylissä.
DNA kopiointi
Watson ja Crick ymmärsivät myös emäsparien merkityksen DNA: n replikaatiolle. Kaksinkertainen kierre “purkaa” kahteen erilliseen säikeeseen replikaation aikana jakaen kumpikin tukiparin. Sitten DNA pystyy rakentamaan uusia juosteita sitoutumaan jokaiseen alkuperäiseen erotettuun juosteeseen, jolloin saadaan kaksi molekyyliä, jotka ovat molemmat identtisiä alkuperäisen kaksoisheeliksin kanssa.
Watson ja Crick perustelivat, että jos kukin neljästä emäksestä pystyisi sitoutumaan vain toiseen emäkseen, niin DNA-molekyyli pystyisi kopioimaan itsensä nopeasti replikaation aikana. Nature-lehden havainnoistaan vuonna 1953 julkaistuissa artikkeleissa he kirjoittivat ”jos yhden ketjun emässekvenssi annetaan, toisen ketjun emäsjärjestys määritetään automaattisesti.” Watsonin ja Crickin kaksoisheeliksin DNA-malli käynnisti jatkuvan vallankumouksen. ja on vastuussa lukemattomista edistyksistä sellaisilla tutkimusaloilla kuten genetiikka, lääketiede ja evoluutiobiologia.