Obsah
- TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
- Štruktúra DNA
- Rosalind Franklin a Double Helix
- Závažný objav párovania báz
- Replikácia DNA
V roku 1953 dvaja vedci menom James Watson a Francis Crick vyriešili monumentálnu hádanku. Objavili štruktúru molekuly nazývanej nukleová kyselina deoxyribózy - alebo ako to väčšina ľudí vie - DNA. Takmer všetky živé organizmy vrátane ľudí sa spoliehajú na DNA pri balení a kopírovaní génov. Vedci sa domnievali, že to bolo pred rokom 1953, zatiaľ však nevedeli, ako DNA sama kopíruje alebo balí informácie o dedičnosti. Kľúčom k schopnosti DNA rozdeliť sa a kopírovať sa bol tiež kľúč k prielomu Watsona a Cricka: objav párov báz.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
James Watson a Francis Crick vyvinuli modely využívajúce kartónové výrezy, ktoré im pomohli objaviť dvojice báz serendipitously pomocou pokusu a omylu.
Štruktúra DNA
Predstavte si model dvojitej špirály DNA ako skrútený rebrík s rámom vyrobeným zo zlúčeniny nazývanej cukor-fosfát. Priečky rebríka pozostávajú zo zlúčenín nazývaných nukleotidy alebo bázy. V molekule DNA sú štyri bázy: adenín, cytozín, guanín a tymín. V každej priečke rebríka sa dva zo štyroch nukleotidov spájajú spolu s vodíkovou väzbou. Toto sú základné páry. Konkrétna postupnosť párov báz v molekule DNA je príčinou rozdielov v genetických vlastnostiach.
Rosalind Franklin a Double Helix
Zatiaľ čo Watson a Crick študovali štruktúru DNA, vedec menom Rosalind Franklin vyvinul úspešnú metódu na snímanie rôntgenových fotografií DNA. Jej obrázky odhalili dve kolmé čiary, ktoré v strede molekuly vytvorili krížový tvar. Keď Franklin opustila svoje miesto na King's College, nechala svoje fotografie u kolegyne Maurice Wilkinsovej. Krátko nato Wilkins dal tieto veci Watsonovi a Crickovi. Hneď ako Watson uvidel Franklinove fotografie, pochopil, že krížový tvar znamenal, že molekula DNA musí byť dvojitou špirálou. Ich prielom však nebol ani zďaleka úplný.
Závažný objav párovania báz
Watson a Crick vedeli, že DNA obsahuje štyri bázy a že sa nejakým spôsobom spojili, aby vytvorili dvojitý tvar špirály. Napriek tomu sa snažili konceptualizovať model DNA, ktorý bol hladký a bez kmeňov - taký, ktorý dal biochemický zmysel. Watson postavil kartónové výrezy základne a trávil čas ich prestavovaním na stole, aby mu pomohol predstaviť si možné štruktúry. Jedného rána, pohybujúc kúsky okolo, narazil na usporiadanie podstavcov, ktoré dávalo zmysel. O niekoľko rokov neskôr Crick opísal tento kľúčový okamih ako udalosť „nie logicky, ale serendipitou“.
Vedci si uvedomili, že keď sa adenín a tymín navzájom spojili, vytvorili priečny rebrík s rovnakou presnou dĺžkou ako priečka vyrobená z cytozín-guanínového páru. Keby všetky priečky pozostávali z jedného z týchto dvoch párov, všetky by mali rovnakú dĺžku, čo by zabránilo kmeňom a vydutiam dvojitej špirály, o ktorých Watson a Crick vedeli, že v skutočnej molekule nemôžu existovať.
Replikácia DNA
Watson a Crick si tiež uvedomili význam párov báz pre replikáciu DNA. Dvojitá špirála sa počas replikácie „rozzipuje“ do dvoch samostatných vlákien, pričom rozdelí každý pár báz. DNA je potom schopná zostaviť nové vlákna, aby sa naviazala na každý z pôvodných oddelených vlákien, čo vedie k dvom molekulám, ktoré sú rovnaké ako pôvodné dvojité špirály.
Watson a Crick usúdili, že ak by sa každá zo štyroch báz mohla spojiť iba s jednou ďalšou bázou, potom by sa molekula DNA mohla rýchlo replikovať počas replikácie. Vo svojej publikácii z roku 1953 o svojich nálezoch v časopise Nature napísali: „… ak je daná sekvencia báz na jednom reťazci, potom je automaticky určená sekvencia na druhom reťazci.“ Model DNA s dvojitou skrutkovicou Watson a Cricka spustil prebiehajúcu revolúciu v biologických vedách a je zodpovedný za nespočetné pokroky v študijných odboroch, ako je genetika, medicína a evolučná biológia.