Sisu
- DNA struktuur
- Spetsiifiline aluspaari liimimine
- Kust leitakse DNA?
- DNA replikatsioon
- Intronid ja eksonid
- RNA transkriptsioon
- Kuidas avastati DNA struktuur?
DNAvõi desoksüribonukleiinhapeTermin "nukleiinhape" on nukleiinhape (üks kahest sellisest looduses leiduvast happest), mis on mõeldud organismi geneetilise teabe talletamiseks viisil, mida saab edastada järgmistele põlvkondadele. Teine nukleiinhape on RNAvõi ribonukleiinhape.
DNA kannab geneetilist koodi iga teie keha toodetava valgu jaoks ja toimib seega mallina kogu teie jaoks. DNA-stringi, mis kodeerib ühte valguprodukti, nimetatakse a-ks geen.
DNA koosneb väga pikkadest monomeersete ühikute polümeeridest, mida nimetatakse nukleotiidid, mis sisaldavad kolme erinevat piirkonda ja millel on DNA-s neli erinevat maitset, tänu nende kolmest piirkonnast koosneva struktuuri erinevustele.
Elustes asjades ühendatakse DNA koos valkudega, mida nimetatakse histoonideks, et moodustada aine, mida nimetatakse kromatiiniks. Kromatoiin eukarüootsetes organismides jaguneb mitmeks erinevaks tükiks, mida nimetatakse kromosoomideks. DNA antakse vanematelt nende järglastele, kuid osa teie DNA-st anti edasi ainult teie emalt, nagu näete.
DNA struktuur
DNA koosneb nukleotiididest ja iga nukleotiid sisaldab lämmastiku alust, ühte kuni kolme fosfaatrühma (DNA-s on neid ainult üks) ja viiesüsinikulist suhkru molekuli, mida nimetatakse desoksüboosiks. (Vastav suhkur RNA-s on riboos.)
Looduses eksisteerib DNA kahe komplementaarse ahelaga paarismolekulina. Need kaks ahelat on ühendatud iga nukleotiidi keskel ja saadud "redel" on keerutatud kaksikheeliksvõi nihutatud spiraalide paari.
Lämmastiku alused on ühes neljast sordist: adeniin (A), tsütosiin (C), guaniin (G) ja tümiin (T). Adeniin ja guaniin kuuluvad molekulide klassi, mida nimetatakse puriinideks, mis sisaldavad kahte ühendatud keemilist tsüklit, samas kui tsütosiin ja tümiin kuuluvad pürimidiinidena tuntud molekulide klassi, mis on väiksemad ja sisaldavad ainult ühte tsüklit.
Spetsiifiline aluspaari liimimine
See on aluste sidumine külgnevate ahelate nukleotiidide vahel, mis loob DNA "redeli" astmed. Nagu juhtub, võib puriin selles ühenduses seostuda ainult pürimidiiniga ja see on veelgi täpsem: A seondub ainult ja ainult T-ga, samas kui C seondub ainult ja ainult G-ga.
See üks-ühele aluse sidumine "Nukleotiidide järjestus" tähendab, et kui ühe DNA ahela nukleotiidide järjestus (mis on praktiliselt kasutatav "aluste jada" sünonüümina) on teada, saab teises, komplementaarses ahelas sisalduvate aluste järjestust hõlpsalt määrata.
Seondumine külgnevate nukleotiidide vahel samas DNA ahelas toimub vesiniksidemete moodustumisega ühe nukleotiidi suhkru ja järgmise fosfaatrühma vahel.
Kust leitakse DNA?
Prokarüootilistes organismides asub DNA raku tsütoplasmas, kuna prokarüootidel puuduvad tuumad. Eukarüootsetes rakkudes asub DNA tuumas. Siin on see sisse jaotatud kromosoomid. Inimestel on 46 erinevat kromosoomi, kummalgi vanemal on 23.
Need 23 erinevat kromosoomi on mikroskoobi all füüsilisel kujul eristatavad, nii et neid saab nummerdada 1 kuni 22 ja seejärel sugukromosoomi jaoks X või Y. Erinevate vanemate vastavaid kromosoome (nt teie ema 11. kromosoom ja isalt 11. kromosoom) nimetatakse homoloogilisteks kromosoomideks.
Samuti leitakse DNA mitokondrites eukarüootidest üldiselt kui ka taimerakkude kloroplastides konkreetselt. See iseenesest toetab valitsevat mõtet, et mõlemad organellid eksisteerisid iseseisvate bakteritena, enne kui need olid varasemate eukarüootide poolt üle kahe miljardi aasta tagasi neelanud.
Fakt, et mitokondrites ja kloroplastides sisalduv DNA kodeerib valguprodukte, tuuma-DNA ei anna teooriale veelgi tõestust.
Kuna DNA, mis viib mitokondritesse, jõuab sinna vaid ema munarakkudest, tänu sperma ja munaraku genereerimisele ja ühinemisele, tuleb kogu mitokondriaalne DNA emaliini kaudu või mis tahes organismide emade DNA-d uuritakse.
DNA replikatsioon
Enne iga rakujagunemist tuleb kogu raku tuumas olev DNA kopeerida, või kordus, nii et kõigil varsti saabuvas jaotuses loodud uutel lahtritel oleks koopia. Kuna DNA on kaheahelaline, tuleb see enne replikatsiooni alustamist lahti keerata, nii et replikatsioonil osalevatel ensüümidel ja teistel molekulidel oleks oma tegevuseks ruumi piki ahelat.
Üksiku DNA ahela kopeerimisel on produkt tegelikult uus ahel, mis täiendab matriitsi (kopeeritud) ahelat. Seega on sellel sama alus-DNA järjestus kui ahel, mis oli matriitsi külge seotud enne replikatsiooni algust.
Seega paaritatakse iga vana DNA ahel ühe uue DNA ahelaga igas uues replitseeritud kaheahelalises DNA molekulis. Sellele viidatakse kui poolkonservatiivne replikatsioon.
Intronid ja eksonid
DNA koosneb intronidvõi DNA lõigud, mis ei kodeeri ühtegi valguprodukti ja eksonid, mis on kodeerivad piirkonnad, mis teevad valguprodukte.
See, kuidas eksonid valkude kohta teavet edastavad, on läbi transkriptsioon või Messenger RNA (mRNA) DNA-st.
Kui DNA ahel transkribeeritakse, on saadud mRNA ahelal sama alusjärjestus kui matriitside DNA komplemendi ahelal, välja arvatud üks erinevus: kui tümiin asub DNA-s, uratsiil (U) toimub RNA-s.
Enne kui mRNA saab saata valku transleerimiseks, tuleb intronid (geenide mittekodeeriv osa) ahelast välja viia. Ensüümid "liimivad" või "lõikavad" intronid aheladest välja ja kinnitavad kõik eksonid kokku, moodustades mRNA lõpliku kodeeriva ahela.
Seda nimetatakse RNA transkriptsioonijärgseks töötlemiseks.
RNA transkriptsioon
RNA transkriptsiooni ajal luuakse ribonukleiinhape DNA ahelast, mis on selle komplementaarsest partnerist eraldatud. Sel viisil kasutatavat DNA ahelat tuntakse matriits ahelana. Transkriptsioon ise sõltub paljudest teguritest, sealhulgas ensüümidest (nt RNA polümeraas).
Transkriptsioon toimub tuumas. Kui mRNA ahel on täielik, lahkub see tuumast läbi tuumaümbrise, kuni see kinnitub a-le ribosoomi, kus toimub translatsioon ja valkude süntees. Seega on transkriptsioon ja translatsioon füüsiliselt üksteisest eraldatud.
Kuidas avastati DNA struktuur?
James Watson ja Francis Crick on teada, et nad on molekulaarbioloogia ühe sügavaima mõistatuse kaas avastajad: topeltheeliksi DNA struktuur ja kuju, molekul, mis vastutab ainulaadse geneetilise koodi eest, mida kannavad kõik.
Kui duo teenis oma koha suurte teadlaste panteonis, sõltus nende töö paljude teiste teadlaste ja uurijate avastustest, nii minevikus kui ka Watsoni ja Cricksi omal ajal tegutsenud.
20. sajandi keskel, 1950. aastal, austerlane Erwin Chargaff avastasid, et DNA ahelate adeniini ja esineva tümiini kogus olid alati identsed ning tsütosiini ja guaniini suhtes oli sarnane suhe. Seega oli kohal olevate puriinide (A + G) kogus võrdne esinevate pürimidiinide kogusega.
Samuti Briti teadlane Rosalind Franklin kasutas röntgenkristallograafiat spekuleerimaks, kas DNA ahelad moodustavad fosfaate sisaldavaid komplekse, mis paiknevad ahela välisküljel.
See oli kooskõlas topeltheeliksi mudeliga, kuid Franklin ei teadnud seda, kuna kellelgi polnud mõjuvat põhjust seda DNA kuju kahtlustada. Kuid 1953. aastaks olid Watson ja Crick suutnud Franklinsi uurimistöö abil selle kõik kokku panna. Neile aitas kaasa asjaolu, et keemiliste molekulide mudeli koostamine oli ise toona kiiresti paranenud ettevõtmine