všeobecnosť
DNA alebo deoxyribonukleová kyselina je genetickým dedičstvom mnohých živých organizmov, vrátane ľudí.
Generický nukleotid tvoriaci DNA obsahuje 3 elementy: fosfátovú skupinu, deoxyribózový cukor a dusíkatú bázu.
DNA organizovaná v chromozómoch slúži na generovanie proteínov, ktoré zohrávajú zásadnú úlohu pri regulácii všetkých bunkových mechanizmov organizmu.
Čo je DNA?
DNA je biologická makromolekula, ktorá obsahuje všetky informácie potrebné pre správny vývoj a správne fungovanie buniek živého organizmu.
Je to JADROVÁ KYSELINA
Vďaka obrazu generického nukleotidu môže čitateľ vidieť, že pentóza predstavuje prvok, ku ktorému je viazaná fosfátová skupina (cez fosfodiesterovú väzbu) a dusíkatú bázu (prostredníctvom N-glykozidovej väzby).
Skratka DNA znamená deoxyribonukleovú kyselinu alebo deoxyribonukleovú kyselinu .
Kyselina deoxyribonukleová patrí do kategórie nukleových kyselín, to znamená biologických makromolekúl tvorených dlhými reťazcami nukleotidov .
Nukleotid je molekulová jednotka nukleovej kyseliny, ktorá je výsledkom spojenia 3 prvkov:
- Fosfátová skupina ;
- Pentóza, to znamená cukor s 5 atómami uhlíka;
- Dusíkatá báza .
Ďalšia veľmi dôležitá nukleová kyselina: RNA
Ďalšou základnou nukleovou kyselinou na správne fungovanie buniek mnohých organizmov je RNA . Skratka RNA znamená ribonukleovú kyselinu .
Ribonukleová kyselina sa líši od kyseliny deoxyribonukleovej v zmysle nukleotidov.
PREČO SA URČIL GENETICKÉ DEDIČSTVO?
Genetika a knihy molekulárnej biológie definujú DNA s terminológiou genetického dedičstva .
Na odôvodnenie použitia tohto znenia je skutočnosť, že DNA je sídlom génov . Gény sú nukleotidové sekvencie, z ktorých sú odvodené proteíny. Proteíny sú ďalšou triedou biologických makromolekúl nevyhnutných pre život.
V génoch každého z nás je „písomná“ časť toho, čo sme a čo sa stane.
DNA DISCOVERY
Objav DNA je výsledkom mnohých vedeckých experimentov.
Prvý a najdôležitejší výskum v tomto ohľade sa začal koncom dvadsiatych rokov a patril anglickému lekárovi menom Frederick Griffith ( Griffithov transformačný experiment ). Griffith definoval, čo dnes nazývame DNA, termínom " transformačný princíp " a myslel, že je to proteín.
Pokračovanie Griffithových experimentov bol americký biológ Oswald Avery so svojimi spolupracovníkmi v rokoch 1930 až 1940. Avery ukázal, že Griffithov "transformačný princíp" nebol proteín, ale iný typ makromolekuly: nukleová kyselina,
Presná štruktúra DNA zostala neznáma až do roku 1953, kedy James Watson a Francis Crick navrhli takzvaný " model dvojitej špirály ", aby vysvetlili usporiadanie nukleotidov v deoxyribonukleovej kyseline.
Watson a Crick mali neuveriteľnú intuíciu, ktorá celej vedeckej komunite odhalila, čo biológovia a genetici hľadajú roky.
Objav presnej štruktúry DNA umožnil štúdium a pochopenie biologických procesov, v ktorých je prítomná deoxyribonukleová kyselina: od toho, ako sa replikuje a vytvára RNA (iná nukleová kyselina), ako generuje proteíny.
Základom opisu modelu Watson a Crick boli štúdie Rosaling Franklin, Maurice Wilkins a Erwin Chargaff .
štruktúra
Takzvaný "model dvojitej špirály" od Watsona a Cricka ukázal, že DNA je veľmi dlhá molekula tvorená dvoma vláknami nukleotidov (polynukleotidové vlákna). Tieto dva polynukleotidové filamenty sa navzájom spájajú, ale orientujú sa v opačných smeroch, ako špirála.
Keďže štruktúra DNA je pomerne zložitá téma, pokúsime sa citovať najdôležitejšie body bez toho, aby sme prekročili podrobnosti.
ČO JE DNA PENTOSO?
Cukor s 5 atómami uhlíka, ktorý odlišuje štruktúru nukleotidov DNA, je deoxyribóza .
Z 5 atómov uhlíka deoxyribózy, 3 si zaslúžia osobitnú zmienku:
- Takzvaný " uhlík 1 ", pretože je to to, čo spája dusíkatú bázu ;
- Takzvaný " uhlík 2 ", pretože to je to, čo dáva názov deoxyribózy cukru (Poznámka: deoxyribóza znamená "bez kyslíka" a označuje neprítomnosť atómov kyslíka viazaných na uhlík);
- Takzvaný " uhlík 5 ", pretože sa viaže na fosfátovú skupinu .
Porovnanie s RNA
Pentose je ribóza v molekulách RNA. Ribosa sa líši od deoxyribózy len v dôsledku prítomnosti atómu kyslíka na "uhlíku 2".
Čitateľ si môže uvedomiť tento rozdiel tým, že sa pozrie na nasledujúci obrázok.
DRUHY NUKLEOTIDOV A DUSÍKOVÝCH ZÁKLADOV. \ T
DNA má 4 rôzne typy nukleotidov .
Na rozlíšenie týchto prvkov je to len dusíkatá báza, spojená s kostrou pentózovo-fosfátovej skupiny (ktorá sa na rozdiel od bázy nikdy nemení).
Zo zrejmých dôvodov sú dusíkaté bázy DNA 4: adenín (A), guanín (G), cytozín (C) a tymín (T).
Adenín a guanín patria do triedy purínových, dvojkruhových heterocyklických zlúčenín.
Na druhej strane cytozín a tymín patria do kategórie pyrimidínov, heterocyklických zlúčenín s jedným kruhom.
Model dvojitej špirály od Watsona a Cricka umožnil v tom čase objasniť dva úplne neznáme aspekty:
- Každá dusíkatá báza prítomná na reťazci DNA sa pripojí k dusíkatej báze prítomnej na druhom vlákne DNA, čím sa účinne vytvorí pár, párovanie báz.
- Párovanie medzi dusíkatými bázami dvoch reťazcov je vysoko špecifické. V skutočnosti sa adenín spája len tymín, zatiaľ čo cytozín sa viaže len na guanín.
Po tomto druhom senzačnom objave molekulárni biológovia a genetici nazvali adenín a tymínové bázy a cytozínové a guanínové bázy " navzájom sa dopĺňajú ".
Identifikácia komplementárneho párovania medzi dusíkatými bázami bola kľúčom k vysvetleniu fyzikálnych rozmerov DNA a konkrétnej stability, ktorú majú tieto dve vetvy.
Všeobecná molekula ľudskej DNA obsahuje približne 3, 3 miliardy základných dusíkatých párov (čo je približne 3, 3 miliardy nukleotidov na vlákno).
Porovnanie s RNA
V molekulách RNA sú dusíkatými bázami adenín, guanín, cytozín a uracil . Posledne uvedený je pyrimidín a nahrádza tymín.
BOND MEZI NUKLEOTIDMI
Na udržanie nukleotidov v každom jednotlivom reťazci DNA sú fosfodiesterové väzby medzi fosfátovou skupinou nukleotidu a takzvaným "uhlíkom 5" bezprostredne nasledujúceho nukleotidu.
FILAMENTY MÁ OPPOSITE ORIENTATION
Pramene DNA majú dva konce, nazývané 5 '(čítaj "päť prvých") a 3' (čítaj "tri prvé"). Podľa konvencie biológovia a genetici zistili, že 5 ' koniec predstavuje hlavu DNA reťazca, zatiaľ čo 3' koniec predstavuje chvost .
Pri navrhovaní svojho "modelu dvojitej špirály" Watson a Crick tvrdili, že dve vlákna tvoriace DNA majú opačnú orientáciu. To znamená, že hlava a chvost vlákna vzájomne reagujú s chvostom a hlavou druhého vlákna.
Stručná štúdia 5 'konca a 3' konca
Fosfátová skupina viazaná na "uhlík 5" nukleotidu je jeho 5 'koniec, zatiaľ čo hydroxylová skupina viazaná na "uhlík 3" (-OH na obrázku) predstavuje jeho koniec 3'.
Spojenie niekoľkých nukleotidov si zachováva túto dispozíciu a je to z toho dôvodu, že v knihách genetiky a molekulárnej biológie sú sekvencie DNA opísané nasledovne: P-5 '→ 3'-OH
* Upozornenie: veľké písmeno P označuje atóm fosforu fosfátovej skupiny.
SEDADLO V BUNKE A CHROMOSÓMACH
Eukaryotické organizmy (medzi nimi je aj ľudská bytosť) majú v jadre každej svojej bunky rovnakú (a osobnú) molekulu DNA .
V jadre (vždy v eukaryotickom organizme) je DNA organizovaná v rôznych chromozómoch . Každý chromozóm obsahuje presný úsek DNA spojený so špecifickými proteínmi (históny, koexíny a kondenzáty). Spojenie medzi DNA a chromozomálnymi proteínmi sa nazýva chromatín .
Chromozómy u ľudí
Organizmus je diploidný, keď je DNA vo vnútri bunkového jadra organizovaná v pároch chromozómov (nazývaných homológne chromozómy ).
Ľudská bytosť je diploidný organizmus, pretože má 23 párov homológnych chromozómov (teda 46 chromozómov vo všetkých) vo svojich somatických bunkách.
Tak ako v mnohých iných organizmoch, každý z týchto párov má chromozóm materského pôvodu a chromozóm otcovského pôvodu.
V tomto obrázku, ktorý je práve opísaný, reprezentovať prípad sám o sebe sú pohlavné bunky (alebo gamety): tieto majú polovicu chromozómov normálnej somatickej bunky (teda 23, v ľudskej bytosti), a preto sa nazývajú haploidné,
Ľudská pohlavná bunka dosiahne pri oplodnení normálny súbor 46 chromozómov.
funkcie
DNA slúži na tvorbu proteínov, makromolekúl nevyhnutných pri regulácii bunkových mechanizmov organizmu.
Ľudské chromozómy
Proces, ktorý vedie k tvorbe proteínov, je veľmi komplexný a zahŕňa základný medzikrok: transkripciu DNA do RNA .
Molekula RNA je porovnateľná so slovníkom, pretože umožňuje transláciu nukleotidov DNA do aminokyselín proteínov .
Ak chcete riešiť syntézu bielkovín - proces, ktorý nie je prekvapivo nazývaný preklad - sú niektoré malé bunkové organely, známe ako ribozómy .
DNA → RNA → proteín je to, čo odborníci nazývajú centrálnou dogmou molekulárnej biológie.
