Obsah
- Štruktúra DNA
- Špecifické spájanie párov báz
- Kde sa nachádza DNA?
- Replikácia DNA
- Intróny a Exóny
- RNA transkripcia
- Ako bola objavená štruktúra DNA?
DNAalebo deoxyribonukleová kyselinaje nukleová kyselina (jedna z dvoch takýchto kyselín nachádzajúcich sa v prírode), ktorá slúži na ukladanie genetických informácií o organizme spôsobom, ktorý je možné preniesť na ďalšie generácie. Ďalšou nukleovou kyselinou je RNAalebo kyselina ribonukleová.
DNA nesie genetický kód pre každý jednotlivý proteín, ktorý vaše telo vytvára, a teda pôsobí ako šablóna pre vás všetkých. Reťazec DNA, ktorý kóduje jeden proteínový produkt, sa nazýva a gen.
DNA pozostáva z veľmi dlhých polymérov nazývaných monomérne jednotky nukleotidy, ktoré obsahujú tri odlišné oblasti a prichádzajú v DNA do štyroch rôznych príchutí vďaka rozdielom v štruktúre jednej z týchto troch oblastí.
V živých veciach je DNA zviazaná spolu s proteínmi nazývanými históny, aby sa vytvorila látka nazývaná chromatín. Chromatín v eukaryotických organizmoch je rozdelený na množstvo rôznych častí, ktoré sa nazývajú chromozómy. DNA je prenášaná z rodičov na ich potomstvo, ale časť vašej DNA bola odovzdaná výlučne z vašej matky, ako uvidíte.
Štruktúra DNA
DNA je tvorená nukleotidmi a každý nukleotid obsahuje dusíkatú bázu, jednu až tri fosfátové skupiny (v DNA je len jedna) a molekulu cukru s 5 atómami uhlíka nazývanú deoxyribóza. (Zodpovedajúcim cukrom v RNA je ribóza.)
V prírode DNA existuje ako párovaná molekula s dvoma komplementárnymi vláknami. Tieto dve vlákna sú spojené na každom nukleotide v strede a výsledný „rebrík“ je skrútený do podoby Dvojitý helix, alebo pár ofsetových špirál.
Dusíkaté bázy sa dodávajú v jednej zo štyroch odrôd: adenín (A), cytozín (C), guanín (G) a tymín (T). Adenín a guanín patria do triedy molekúl nazývaných puríny, ktoré obsahujú dva spojené chemické kruhy, zatiaľ čo cytozín a tymín patria do triedy molekúl známych ako pyrimidíny, ktoré sú menšie a obsahujú iba jeden kruh.
Špecifické spájanie párov báz
„Spojenie báz medzi nukleotidmi v susedných reťazcoch vytvára„ priečky “rebríka DNA. V takomto prípade sa purín môže v tomto prostredí viazať iba s pyrimidínom a je to ešte konkrétnejšie: A sa viaže iba na T, zatiaľ čo C sa viaže iba na G.
toto dvojica bázových párov znamená, že ak je známa sekvencia nukleotidov (synonymná so „sekvenciou báz“ pre praktické účely) pre jedno vlákno DNA, je možné ľahko určiť sekvenciu báz v druhom komplementárnom vlákne.
Väzba medzi susednými nukleotidmi v rovnakom reťazci DNA je spôsobená tvorbou vodíkových väzieb medzi cukrom jedného nukleotidu a fosfátovou skupinou nasledujúceho.
Kde sa nachádza DNA?
V prokaryotických organizmoch DNA sedí v cytoplazme bunky, pretože prokaryoty nemajú jadrá. V eukaryotických bunkách sedí DNA v jadre. Tu je to rozdelené na chromozómy, Ľudia majú 46 rôznych chromozómov s 23 od každého z rodičov.
Týchto 23 rôznych chromozómov sa líši fyzikálnym vzhľadom pod mikroskopom, takže môžu byť očíslované 1 až 22 a potom X alebo Y pre pohlavný chromozóm. Zodpovedajúce chromozómy od rôznych rodičov (napr. Chromozóm 11 od vašej matky a chromozóm 11 od vášho otca) sa nazývajú homológne chromozómy.
DNA sa tiež nachádza v mitochondriách eukaryotov všeobecne, ako aj v chloroplastoch rastlinných buniek špecificky. To samo osebe podporuje prevládajúcu myšlienku, že obe tieto organely existovali ako voľne stojace baktérie predtým, ako ich pred dvoma miliardami rokov pohltili skoré eukaryoty.
Skutočnosť, že DNA v mitochondriách a chloroplastoch kóduje proteínové produkty, že jadrová DNA neprináša teórii ešte väčšiu dôveryhodnosť.
Pretože sa DNA, ktorá sa dostáva do mitochondrií, dostane iba z vajíčkových buniek matiek, vďaka spôsobu, akým sa tvoria spermie a vajíčka, ktoré sa kombinujú, všetka mitochondriálna DNA prechádza materskou líniou alebo matkami akýchkoľvek organizmov, v ktorých sa DNA skúma.
Replikácia DNA
Pred každým delením buniek sa musí skopírovať všetka DNA v bunkovom jadre alebo replikované, aby každá nová bunka vytvorená v divízii, ktorá sa má čoskoro prísť, mohla mať kópiu. Pretože DNA je dvojvláknová, musí sa pred začatím replikácie rozvinúť, aby enzýmy a ďalšie molekuly, ktoré sa zúčastňujú replikácie, mali priestor pozdĺž vlákien, aby mohli pracovať.
Keď sa skopíruje jediný reťazec DNA, produkt je v skutočnosti nový reťazec komplementárny k templátovému (kopírovanému) vláknu. Má teda rovnakú základnú DNA sekvenciu ako vlákno, ktoré bolo naviazané na templát pred začatím replikácie.
Každý starý reťazec DNA je teda spárovaný s jedným novým reťazcom DNA v každej novej replikovanej dvojreťazcovej molekule DNA. Toto sa označuje ako polokonzervatívna replikácia.
Intróny a Exóny
DNA pozostáva z IntronAalebo časti DNA, ktoré nekódujú žiadne proteínové produkty a exóny, čo sú kódujúce oblasti, ktoré vyrábajú proteínové produkty.
Spôsob, akým exóny prenášajú informácie o proteínoch, je transkripcie alebo výroba messengerovej RNA (mRNA) z DNA.
Ak je reťazec DNA transkribovaný, výsledné vlákno mRNA má rovnakú bázickú sekvenciu ako komplement templátového vlákna DNA, s výnimkou jedného rozdielu: kde sa tymín vyskytuje v DNA, uracil (U) vyskytuje sa v RNA.
Predtým, ako môže byť mRNA zaslaná na transláciu do proteínu, musia byť z vlákna odstránené intróny (nekódujúca časť génov). Enzýmy „zostrihnú“ alebo „vystrihnú“ intróny z prameňov a spoja všetky exóny dohromady, aby vytvorili finálny kódujúci prúžok mRNA.
Toto sa nazýva RNA post-transkripčné spracovanie.
RNA transkripcia
Počas transkripcie RNA sa kyselina ribonukleová vytvára z vlákna DNA, ktoré bolo oddelené od svojho komplementárneho partnera. Takto použité vlákno DNA je známe ako templátové vlákno. Samotná transkripcia závisí od mnohých faktorov vrátane enzýmov (napr. RNA polymeráza).
K transkripcii dochádza v jadre. Keď je vlákno mRNA kompletné, opúšťa jadro jadrovým obalom, kým sa nepripája k a ribozómu, kde dochádza k translácii a syntéze proteínov. Transkripcia a preklad sú teda fyzicky oddelené jeden od druhého.
Ako bola objavená štruktúra DNA?
James Watson a Francis Crick sú známe tým, že sú spoluobjaviteľmi jednej z najhlbších záhad molekulárnej biológie: štruktúra a tvar dvojitej špirály DNA, molekula zodpovedná za jedinečný genetický kód, ktorý nesú všetci.
Zatiaľ čo duo si získalo svoje miesto v panteóne veľkých vedcov, ich práca bola podmienená zisteniami mnohých ďalších vedcov a výskumných pracovníkov, minulých aj pôsobiacich vo vlastnom čase vo Watsons a Cricks.
V polovici 20. storočia, v roku 1950, boli Rakúi Erwin Chargaff zistili, že množstvo adenínu v reťazcoch DNA a množstvo prítomného tymínu boli vždy rovnaké a že podobný vzťah platí pre cytozín a guanín. Množstvo prítomných purínov (A + G) sa teda rovnalo množstvu prítomných pyrimidínov.
Tiež britský vedec Rosalind Franklinová použili rôntgenovú kryštalografiu na špekuláciu, že vlákna DNA tvoria komplexy obsahujúce fosfáty umiestnené pozdĺž vonkajšej strany vlákna.
Bolo to v súlade s modelom s dvojitou špirálou, ale Franklin to neuznal, pretože nikto nemal žiadny dobrý dôvod na podozrenie z tohto tvaru DNA. Ale do roku 1953 sa Watsonovi a Crickovi podarilo dať všetko dohromady pomocou Franklinsovho výskumu. Pomohlo im to, že tvorba modelu chemických molekúl bola v tom čase rýchlo sa zlepšujúcim úsilím