Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- DNA struktuur
- Rosalind Franklin ja Double Helix
- Baaside sidumise trendikas avastus
- DNA replikatsioon
1953. aastal lahendasid kaks teadlast nimega James Watson ja Francis Crick monumentaalse mõistatuse. Nad avastasid desoksüribose nukleiinhappeks kutsutud molekuli - või nagu enamik inimesi seda teab - DNA struktuuri. Peaaegu kõik elusorganismid, sealhulgas inimesed, sõltuvad geenide pakendamiseks ja kopeerimiseks DNA-st. Kuigi teadlased kahtlustasid seda enne 1953. aastat, ei teadnud nad veel, kuidas DNA ise kopeeris või pärilikkuse andmeid pakkis. Võti DNA võimekusse ennast jagada ja kopeerida oli ka Watsoni ja Cricki läbimurre võti: aluspaaride avastamine.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
James Watson ja Francis Crick arendasid mudeleid, kasutades papist väljalõikeid, mis aitasid neil katse-eksituse teel serendipitaalselt aluspaare avastada.
DNA struktuur
Kujutage DNA topeltheeliksi mudelit keerutatud redelina, mille raam on valmistatud ühendist, mida nimetatakse suhkru-fosfaadiks. Redeli trepid koosnevad ühenditest, mida nimetatakse nukleotiidideks või alusteks. DNA molekulis on neli alust: adeniin, tsütosiin, guaniin ja tümiin. Redeli igas astmes seostuvad neljast nukleotiidist kaks vesiniksidemega. Need on aluspaarid. DNA molekulis sisalduv aluspaaride konkreetne järjestus on erinevused geneetilistes omadustes.
Rosalind Franklin ja Double Helix
Sel ajal, kui Watson ja Crick uurisid DNA struktuuri, töötas teadlane nimega Rosalind Franklin välja eduka meetodi DNA röntgenifotode tegemiseks. Tema piltidelt selgus kaks risti asetsevat joont, mis moodustasid molekuli keskel risttahuka kuju. Kui Franklin lahkus oma ametikohalt King’s College'is, jättis ta fotod koos kolleegi nimega Maurice Wilkins. Vahetult pärast seda andis Wilkins need esemed Watsonile ja Crickile. Niipea, kui Watson nägi Franklini fotosid, mõistis ta, et ristikujuline kuju tähendas, et DNA molekul peab olema kahekordne spiraal. Kuid nende läbimurre polnud kaugeltki täielik.
Baaside sidumise trendikas avastus
Watson ja Crick teadsid, et DNA sisaldab nelja alust ja et nad on mingil viisil üksteisega seotud, moodustades kahekordse spiraali kuju. Siiski nägid nad vaeva, et kontseptualiseerida sujuva ja tüvedeta DNA mudelit, millel oleks biokeemiline mõte. Watson ehitas alustest papist väljalõiked ja veetis aega nende lauale ümberkorraldamiseks, et aidata tal võimalikke struktuure ette kujutada. Ühel hommikul, liikudes tükke ümber, komistas ta aluste paigutuse, millel oli mõistlik. Aastaid hiljem kirjeldas Crick seda pöördelist hetke toimununa „mitte loogika, vaid suundumuse järgi“.
Teadlased mõistsid, et adeniini ja tümiini üksteisega sidumisel moodustasid nad redeli sammu täpselt sama pikkusega kui tsütosiini-guaniini paarist koosnev trepp. Kui kõik astangud koosneksid ühest neist kahest paarist, oleksid nad kõik ühepikkused, mis hoiab ära topeltheeliksi tüved ja punnid, mida Watson ja Crick teadsid, et tegelikus molekulis ei võiks olla.
DNA replikatsioon
Watson ja Crick mõistsid ka aluspaaride olulisust DNA replikatsioonil. Topelt-heeliks "koormab" replikatsiooni ajal kaheks eraldi ahelaks, jagades iga aluspaari. Seejärel on DNA võimeline ehitama uusi ahelaid, et seostuda iga algselt eraldatud ahelaga, mille tulemuseks on kaks molekuli, mis mõlemad on identsed algupärase kaksikheeliksiga.
Watson ja Crick väitsid, et kui kõik neli alust suudavad seostuda ainult ühe teise alusega, siis saab DNA molekul replikatsiooni ajal kiiresti ise kopeerida. Ajakirjas Nature avaldatud avastuste kohta 1953. aastal kirjutasid nad: “... kui antakse ühe ahela aluste jada, siis määratakse automaatselt teise ahela järjestus.” Watsoni ja Cricki topeltheeliksi DNA mudel käivitas käimasoleva revolutsiooni bioteaduste alal ja vastutab loendamatu arengu eest sellistes õppevaldkondades nagu geneetika, meditsiin ja evolutsioonibioloogia.