Съдържание
- Структурата на ДНК
- Специфично свързване на базови двойки
- Къде е намерена ДНК?
- ДНК репликация
- Интрони и екзони
- РНК транскрипция
- Как беше открита структурата на ДНК?
ДНК, или Дезоксирибонуклеинова киселина, е нуклеинова киселина (една от двете такива киселини, открити в природата), която служи за съхраняване на генетична информация за организъм по начин, който може да бъде предаден на следващите поколения. Другата нуклеинова киселина е РНК, или рибонуклеинова киселина.
ДНК носи генетичния код за всеки един протеин, който тялото ви прави и по този начин действа като шаблон за цялото вас. Низ от ДНК, който кодира един единствен протеинов продукт, се нарича a ген.
ДНК се състои от много дълги полимери на мономерни единици, наречени нуклеотиди, които съдържат три различни региона и се предлагат в четири различни аромата в ДНК, благодарение на различията в структурата на един от тези три региона.
В живите същества ДНК се свързва заедно с протеини, наречени хистони, за да създаде вещество, наречено хроматин. Хроматинът в еукариотните организми се разгражда на няколко отделни парчета, наречени хромозоми. ДНК се предава от родителите на потомството им, но част от вашата ДНК се предава изключително от майка ви, както ще видите.
Структурата на ДНК
ДНК е изградена от нуклеотиди и всеки нуклеотид включва азотна основа, една до три фосфатни групи (в ДНК има само една) и пет-въглеродна захарна молекула, наречена дезоксирибоза. (Съответната захар в РНК е рибоза.)
В природата ДНК съществува като сдвоена молекула с две допълващи се вериги. Тези две нишки са свързани във всеки нуклеотид през средата и получената "стълба" е усукана под формата на двойна спиралаили двойка офсетни спирали.
Азотните основи се предлагат в една от четирите разновидности: аденин (A), цитозин (C), гуанин (G) и тимин (T). Аденинът и гуанинът са в клас молекули, наречени пурини, които съдържат два съединени химически пръстена, докато цитозинът и тиминът принадлежат към класа молекули, известни като пиримидини, които са по-малки и съдържат само един пръстен.
Специфично свързване на базови двойки
Именно свързването на основи между нуклеотиди в съседни нишки създава "стълбовете" на ДНК "стълбата". Както се случва, пуринът може да се свърже само с пиримидин в тази настройка и той е дори по-специфичен от този: A се свързва към и само към Т, докато C се свързва към и само към G.
Това едно двойно базово сдвояване означава, че ако последователността на нуклеотиди (синоним на "последователност от бази" за практически цели) за една ДНК верига е известна, последователността на базите в другата, комплементарната верига може лесно да бъде определена.
Свързването между съседни нуклеотиди в една и съща верига на ДНК се осъществява чрез образуването на водородни връзки между захарта на един нуклеотид и фосфатната група на следващия.
Къде е намерена ДНК?
В прокариотните организми ДНК седи в цитоплазмата на клетката, тъй като прокариотите нямат ядра. В еукариотните клетки ДНК седи в ядрото. Ето, тя е разбита хромозоми, Хората имат 46 различни хромозоми с по 23 от всеки родител.
Тези 23 различни хромозоми се различават по физически вид под микроскоп, така че те могат да бъдат номерирани от 1 до 22 и след това X или Y за половата хромозома. Съответстващите хромозоми от различни родители (например, хромозома 11 от майка ви и хромозома 11 от вашия баща) се наричат хомоложни хромозоми.
ДНК също се открива в митохондриите на еукариоти като цяло, както и в хлоропластите на растителните клетки конкретно. Това само по себе си подкрепя преобладаващата идея, че и двата органела са съществували като свободно стоящи бактерии, преди да бъдат погълнати от ранните еукариоти преди повече от два милиарда години.
Фактът, че ДНК в митохондриите и хлоропластите кодират протеинови продукти, които ядрената ДНК не дава още по-голямо доверие на теорията.
Тъй като ДНК, която проправя път в митохондриите, стига до там само от яйчната клетка на майките, благодарение на начина, по който се генерират и комбинират спермата и яйцеклетката, цялата митохондриална ДНК идва през майчината линия или от майките на каквито и да било организми ДНК.
ДНК репликация
Преди всяко клетъчно деление, цялата ДНК в клетъчното ядро трябва да бъде копирана, или повторен, така че всяка нова клетка, създадена в разделението, което предстои, да има копие. Тъй като ДНК е двуверижна, тя трябва да се развие, преди да започне репликацията, така че ензимите и другите молекули, които участват в репликацията, да имат място по протежение на нишките.
Когато се копира една единствена верига ДНК, продуктът всъщност е нова, допълваща шаблона (копирана) верига. По този начин тя има същата база на ДНК последователност като нишката, която е свързана към шаблона, преди да започне репликацията.
По този начин всяка стара верига ДНК е сдвоена с по една нова верига ДНК във всяка нова репликирана двуверижна молекула ДНК. Това е посочено като полуконсервативна репликация.
Интрони и екзони
ДНК се състои от интрониили секции от ДНК, които не кодират никакви протеинови продукти и екзони, които са кодиращи региони, които правят протеинови продукти.
Начинът, по който екзоните предават информация за протеините, е чрез транскрипция или създаването на месинджър РНК (иРНК) от ДНК.
Когато ДНК верига се транскрибира, получената верига от мРНК има същата основна последователност като комплекта ДНК комплемент, с изключение на една разлика: където тиминът се среща в ДНК, урацил (U) възниква в РНК.
Преди да може да бъде изпратена тРНК да бъде трансформирана в протеин, интроните (некодиращата част от гените) трябва да бъдат извадени от нишката. Ензимите "сплитат" или "изрязват" интроните от нишките и свързват всички екзони заедно, за да образуват крайната кодираща верига на тРНК.
Това се нарича пост-транскрипционна обработка на РНК.
РНК транскрипция
По време на транскрипцията на РНК рибонуклеиновата киселина се създава от нишка ДНК, която е отделена от нейния допълващ партньор. Така използваната ДНК верига е известна като шаблонната верига. Самата транскрипция зависи от редица фактори, включително ензими (напр. РНК полимераза).
Транскрипцията се случва в ядрото. Когато ивицата на мРНК е завършена, тя напуска ядрото през ядрената обвивка, докато се прикрепи към a рибозомата, където се развиват транслацията и синтеза на протеини. По този начин транскрипцията и преводът са физически разделени една от друга.
Как беше открита структурата на ДНК?
Джеймс Уотсън и Франсис Крик са известни с това, че са съоткриватели на една от най-дълбоките мистерии в молекулярната биология: структурата и формата на ДНК с двойна спирала, молекулата, отговорна за уникалния генетичен код, носен от всеки.
Докато дуетът спечели мястото си в пантеона на големи учени, работата им зависи от откритията на различни други учени и изследователи, както минали, така и опериращи в Watsons и Cricks собствено време.
В средата на 20 век, през 1950 г., австриецът Ервин Чаргаф откриха, че количеството на аденина в нишките на ДНК и количеството на присъстващия тимин винаги са били идентични и че подобна връзка има за цитозин и гуанин. По този начин количеството пурини (A + G) беше равно на количеството на наличните пиримидини.
Също така, британски учен Розалинд Франклин използва рентгенова кристалография, за да предположи, че нишките на ДНК образуват фосфат-съдържащи комплекси, разположени по протежение на външната страна на нишката.
Това беше в съответствие с модел с двойна спирала, но Франклин не призна това, тъй като никой нямаше основателна причина да подозира тази форма на ДНК. Но до 1953 г. Уотсън и Крик успяха да съберат всичко това, използвайки изследванията на Франклин. Помогнато им беше от факта, че по това време изграждането на модели с химически молекули е било бързо подобряващо се начинание