Садржај
- Структура ДНК
- Специфична веза између основних парова
- Где је пронађена ДНК?
- ДНК репликација
- Интрони и егзони
- РНА транскрипција
- Како је откривена структура ДНК?
ДНК, или дезоксирибонуклеинска киселина, је нуклеинска киселина (једна од две такве киселине које се налазе у природи) која служи за складиштење генетских информација о организму на начин који се може пренети следећим генерацијама. Друга нуклеинска киселина је РНА, или рибонуклеинска киселина.
ДНК носи генетски код сваког појединог протеина који ваше тело прави и тако делује као образац за вас. Низ ДНК који кодира појединачни протеински производ назива се а ген.
ДНК се састоји од веома дугих полимера мономерних јединица које се називају нуклеотиди, који садрже три различита региона и долазе у четири различита укуса у ДНК, захваљујући одступањима у структури једног од ова три региона.
У живим бићима ДНК се веже заједно са протеинима званим хистони како би се створила супстанца која се зове хроматин. Хроматин у еукариотским организмима разбијен је у бројне различите комаде, назване хромозоми. ДНК се преноси са родитеља на потомство, али део ДНК се пренео искључиво од ваше мајке, као што ћете видети.
Структура ДНК
ДНК се састоји од нуклеотида и сваки нуклеотид садржи азотну базу, једну до три фосфатне групе (у ДНК постоји само једна) и молекул шећера са пет угљеника који се назива деоксирибоза. (Одговарајући шећер у РНА је рибоза.)
У природи, ДНК постоји као упарени молекул са две комплементарне нити. Ове две жице су спојене на сваком нуклеотиду преко средине, а резултирајућа „мердевина“ је уплетена у облик дупла спиралаили пар оффсет спирала.
Азотне базе су једне од четири врсте: аденин (А), цитозин (Ц), гванин (Г) и тимин (Т). Аденин и гванин спадају у класу молекула названих пурини, који садрже два спојена хемијска прстена, док цитозин и тимин припадају класи молекула познатих као пиримидини, који су мањи и садрже само један прстен.
Специфична веза између основних парова
Управо везивање база између нуклеотида у суседним ланцима ствара „траке“ ДНК „мердевина“. Као што се догађа, пурин се у овом окружењу може везати само за пиримидин и он је још специфичнији од оног: А веже се за и само за Т, док се Ц везује за и само за Г.
Ово основно упаривање један на један значи да ако је позната секвенца нуклеотида (синоним за "низ база" за практичне сврхе) за један ланац ДНК, редослед база у другом, комплементарни ланац се лако може одредити.
Везивање између суседних нуклеотида у истом ланцу ДНК настаје формирањем водоничних веза између шећера једног нуклеотида и фосфатне групе следећег.
Где је пронађена ДНК?
У прокариотским организмима ДНК седи у цитоплазми ћелије, пошто прокариоти немају језгра. У еукариотским ћелијама ДНК седи у језгру. Овде је проваљено у хромозоми. Људи имају 46 различита хромозома са по 23 од сваког родитеља.
Ова 23 различита хромозома су различита по физичком изгледу под микроскопом, па се могу означити бројевима од 1 до 22, а затим Кс или И за полни хромозом. Одговарајући хромозом различитих родитеља (нпр. Хромозом 11 од мајке и хромозом 11 од оца) називају се хомологни хромозоми.
ДНК је такође пронађен у митохондријама еукариота опћенито као и у хлоропластима биљних ћелија конкретно. То само по себи подржава превладавајућу идеју да су оба ова органела постојала као слободно стојеће бактерије пре него што су их прегазили рани еукариоти пре више од две милијарде година.
Чињеница да ДНК у митохондријама и хлоропластима кодира протеинске производе који нуклеарна ДНК не указује још више на теорију.
Будући да ДНК која улази у митохондрије стиже тамо само из јајне ћелије мајки, захваљујући начину на који се сперматозоиди и јајашца стварају и комбинују, сва митохондријска ДНК долази кроз мајчинску линију или од мајки било којих организама на које се ДНК испитује.
ДНК репликација
Пре сваке ћелијске деобе, цео ДНК у ћелијском језгру се мора копирати, или реплицирано, тако да свака нова ћелија створена у одељењу које ускоро треба да има копију. Будући да је ДНК дволанчан, потребно га је одмотати пре него што почне репликација, тако да ензими и други молекули који учествују у репликацији имају простора дуж ланца да раде свој посао.
Када се копира један прамен ДНК, производ је заправо нови ланац комплементарни ланцу предлошка (копиран). Стога има исту базну секвенцу ДНК као и лан који је био везан за образац пре него што је започела репликација.
Тако је сваки стари ланац ДНК упарен са једним новим ланцем ДНК у сваком новом реплицираном дволанчаном молекули ДНК. То се назива полуконзервативна репликација.
Интрони и егзони
ДНК се састоји од интрониили одсеке ДНК који не кодирају никакве протеинске производе и еконс, које су кодирајуће регије које производе протеинске производе.
Пут кроз који егзони преносе информације о протеинима је прошао транскрипција или прављење РНА поруке (мРНА) из ДНК.
Када се ДНК ланац преписује, резултирајући ланац мРНА има исту базну секвенцу као и надопуњавајући ДНК у шаблони, осим једне разлике: где се тимин налази у ДНК, урацил (У) јавља се у РНА.
Пре него што се мРНА може послати да се претвори у протеин, интрони (некодирајући део гена) морају се извадити из ланца. Ензими „спајају“ или „изрезују“ интроне из нити и везују све егзоне заједно да формирају коначни кодирајући ланац мРНА.
То се назива РНА пост-транскрипциона обрада.
РНА транскрипција
Током РНА транскрипције, рибонуклеинска киселина се ствара из ланца ДНК који је одвојен од њеног комплементарног партнера. ДНК ланац који се на тај начин користи познат је као образац. Сама транскрипција зависи од низа фактора, укључујући ензиме (нпр. РНА полимераза).
Транскрипција се јавља у језгру. Када је мРНА ланац готов, напушта језгро кроз нуклеарну овојницу док се не причврсти за а рибосоме, где се одвија превођење и синтеза протеина. Тако су транскрипција и превод физички одвојени један од другог.
Како је откривена структура ДНК?
Јамес Ватсон и Францис Црицк познати су по томе што су суоснивачи једне од најдубљих мистерија у молекуларној биологији: двоструке спирале структуре и облика ДНК, молекула одговорног за јединствени генетски код који сви носе.
Док је двојац заслужио своје место у пантеону сјајних научника, њихов рад је зависио од налаза разних других научника и истраживача, како прошлих тако и делујућих у Ватсонсу и Црицксу.
Средином 20. века, 1950. године, Аустријанац Ервин Цхаргафф открили су да су количина аденина у ланцима ДНК и количина присутног тимина увек идентичне и да је сличан однос за цитозин и гванин. Стога је количина присутних пурина (А + Г) била једнака количини присутних пиримидина.
Такође, британски научник Росалинд Франклин користио је рендгенску кристалографију да нагађа да ДНК ланци формирају фосфатне комплексе који се налазе дуж спољне стране ланца.
То је било у складу са двоструким спиралним моделом, али Франклин то није препознао јер нико није имао ваљаног разлога да посумња у овај облик ДНК. Али до 1953. године, Ватсон и Црицк су успели да споје све то користећи Франклинсово истраживање. Помогло им је и то што је сама изградња модела хемијских молекула у то време била нагло унапређење