bioloogia

DNA

üldsõnalisus

DNA või deoksüribonukleiinhape on paljude elusorganismide, sealhulgas inimeste geneetiline pärand.

DNA kuulub tuumasse ja on võrreldav pika ahelaga, mis kuulub nukleiinhapete kategooriasse, milleks on suured bioloogilised molekulid (makromolekulid), mille moodustavad väiksemad molekulühikud, mis võtavad nukleotiidide nime.

Geneeriline DNA moodustav nukleotiid sisaldab 3 elementi: fosfaatrühma, deoksüriboosi suhkrut ja lämmastikku.

Kromosoomides korraldatud DNA teenib valkude teket, millel on oluline roll organismi kõigi rakumehhanismide reguleerimisel.

Mis on DNA?

DNA on bioloogiline makromolekul, mis sisaldab kogu teavet, mis on vajalik elusorganismi rakkude nõuetekohaseks arenguks ja nõuetekohaseks toimimiseks.

See on NUCLEIC ACID

Tänu geneerilise nukleotiidi kujutisele näeb lugeja, et pentoos on element, millele fosfaatrühm (fosfodiestri sideme kaudu) ja lämmastiku alus (läbi N-glükosiidse sideme) on seotud.

Lühend DNA tähendab deoksüribonukleiinhapet või deoksüribonukleiinhapet .

Deoksüribonukleiinhape kuulub nukleiinhapete kategooriasse, st bioloogilistesse makromolekulidesse, mis koosnevad pikkadest nukleotiidide ahelatest.

Nukleotiid on nukleiinhappe molekulaarne ühik, mis tuleneb 3 elemendi liitumisest:

  • Fosfaatrühm ;
  • Pentoos, mis on 5 süsinikuaatomiga suhkur;
  • Lämmastiku alus .

Teine väga oluline nukleiinhape: RNA

Teine põhiline nukleiinhape paljude organismide rakkude nõuetekohaseks toimimiseks on RNA . Lühend RNA tähistab ribonukleiinhapet .

Ribonukleiinhape erineb desoksüribonukleiinhappest nukleotiidide poolest.

MIKS ON TÄHELEPANU GENEETILINE HÄVITUS?

Geneetika ja molekulaarbioloogia raamatud määratlevad geneetilise pärandi terminoloogiaga DNA.

Selle sõnastuse kasutamise põhjendamiseks on see, et DNA on geenide asukoht . Geenid on nukleotiidjärjestused, millest saadakse valke. Valgud on veel üks bioloogiliste makromolekulide klass, mis on eluks hädavajalik.

Igaühe geenides on "kirjalik" osa sellest, mida me oleme ja mida me saame.

DNA DISCOVERY

DNA avastamine on arvukate teaduslike katsete tulemus.

Esimene ja kõige olulisem uurimus selles valdkonnas algas 1920. aastate lõpus ja kuulus inglise arstile Frederick Griffithile ( Griffithi ümberkujunduskatse ). Griffith määratles, mida me täna DNA-ks nimetame terminiga " transformeeriv põhimõte " ja arvasime, et see on valk.

Jätkates Griffithi eksperimente oli Ameerika bioloog Oswald Avery koos oma kaaslastega aastatel 1930–1940. Avery näitas, et Griffithi "transformeeriv põhimõte" ei olnud valk, vaid teist tüüpi makromolekul: nukleiinhape .

DNA täpne struktuur jäi teadmata kuni 1953. aastani, kui James Watson ja Francis Crick pakkusid välja nn " topelthelixi mudeli ", et selgitada nukleotiidide paigutust desoksüribonukleiinhappes.

Watsonil ja Crickil oli uskumatu intuitsioon, mis avastas kogu teadlasele, mida bioloogid ja geneetikud olid aastaid otsinud.

Täpse DNA struktuuri avastamine võimaldas uurida ja mõista bioloogilisi protsesse, milles osaleb deoksiribonukleiinhape: sellest, kuidas see kordub ja moodustab RNA (teise nukleiinhappe) selle, kuidas see valke tekitab.

Watsoni ja Cricki mudeli kirjelduse aluseks oli mõned uuringud, mille viisid läbi Rosaling Franklin, Maurice Wilkins ja Erwin Chargaff .

struktuur

Watsoni ja Cricki nn "topelthelixi mudel" näitas, et DNA on väga pikk molekul, mis on moodustatud kahest nukleotiidide ahelast (polünukleotiidkiud). Need kaks polünukleotiidfilamenti üksteisega üksteise vastu, kuid orienteeritud üksteisele, nagu spiraal.

"Topelthelixi mudelis" on nukleotiididel väga täpne positsioon: suhkrud ja fosfaatrühmad moodustavad iga spiraali välise skeemi, samas kui lämmastiku alused on orienteeritud viimase kesktelje suunas. Allolev joonis aitab lugejal mõista, mida äsja öeldud.

Kuna DNA struktuur on üsna keeruline teema, püüame tsiteerida kõige olulisemaid punkte, ületamata seejuures üksikasju.

MIS ON DNA PENTOSO?

5 süsinikuaatomiga suhkur, mis eristab DNA nukleotiidide struktuuri, on deoksüriboos .

5 desoksüriboosi 5 süsinikuaatomist väärivad erilist märkust:

  • Nn " süsinik 1 ", sest see on see, mis ühendab lämmastiku baasi ;
  • Nn " süsinik 2 ", sest see annab suhkrule deoksüriboosi nime (NB: deoksüriboos tähendab "hapnikuvaba" ja viitab süsinikuga seotud hapniku aatomite puudumisele;
  • Nn " süsinik 5 ", sest see seondub fosfaatrühmaga .

Võrdlus RNAga

Pentoos on RNA molekulides riboos . Riboos erineb deoksüriboosist ainult hapniku aatomi juuresolekul "süsinikuaatomil".

Lugeja hindab seda ühte erinevust, vaadates allolevat joonist.

NUCLEOTIDS JA NITROGEN BASESi liigid

DNA-l on 4 erinevat tüüpi nukleotiide .

Nende elementide eristamiseks on ainult lämmastiku alus, mis on seotud pentoos-fosfaadi rühma skelettiga (mis erinevalt alusest ei muutu).

Ilmsetel põhjustel on DNA lämmastiku alused 4: adeniin (A), guaniin (G), tsütosiin (C) ja tümiin (T).

Adeniin ja guaniin kuuluvad puriini, kahekordse tsükli heterotsükliliste ühendite klassi.

Tsütosiin ja tümiin seevastu kuuluvad pürimidiinide, üheahelaliste heterotsükliliste ühendite kategooriasse.

Watsoni ja Cricki topelthelixi mudel võimaldas sel ajal selgitada kahte täiesti tundmatut aspekti:

  • Iga DNA ahelas olev lämmastiku alus ühendab teisel DNA ahelal oleva lämmastiku aluse, moodustades tõhusalt paaride, aluste paari .
  • Kahe kihi lämmastiku aluste vaheline sidumine on väga spetsiifiline. Tegelikult liitub adeniin ainult tümiiniga, samas kui tsütosiin seondub ainult guaniiniga.

    Pärast seda teist sensatsioonilist avastust nimetasid molekulaarbioloogid ja geneetikud adeniini ja tümiini aluseid ning tsütosiini ja guaniini aluseid " üksteist täiendavaks ".

Täiendava sidumise tuvastamine lämmastiku aluste vahel oli DNA füüsiliste mõõtmete ja kahe ahela erilise stabiilsuse selgitamise võti.

Üldine inimese DNA molekul sisaldab umbes 3, 3 miljardit aluselist lämmastiku paari (mis on umbes 3, 3 miljardit nukleotiidi filamenti kohta).

Võrdlus RNAga

RNA molekulides on lämmastiku alused adeniin, guaniin, tsütosiin ja uratsiil . Viimane on pürimidiin ja asendab tümiini.

NUCLEOTIDESE KOHTA

Iga DNA üksiku ahela nukleotiidide koos hoidmiseks on fosfodiestri tüüpi sidemed nukleotiidi fosfaatrühma ja vahetult järgneva nukleotiidi niinimetatud "süsiniku 5" vahel.

FILAMENTSID ON VÕIMALIKE ORIENTATSIOONI

DNA ahelatel on kaks otsa, nimega 5 '(loe "viis esimest") ja 3' (loe "kolm esimest"). Kokkuleppel on bioloogid ja geneetikud kindlaks teinud, et 5'- ots kujutab endast DNA ahela pea, samas kui 3'-ots tähistab saba .

Watson ja Crick väitsid oma "topelthelixi mudeli" esitamisel, et kaks DNA moodustavat ahelat on vastupidises suunas. See tähendab, et hõõgniidi pea ja saba mõjutavad vastavalt saba ja teise hõõgniidi pead.

5 'otsa ja 3' otsa lühiülevaade

Nukleotiidi "süsiniku 5" -ga seotud fosfaatrühm on selle 5'-ots, samas kui "süsinik-3" -ga (joonis -OH) seotud hüdroksüülrühm kujutab endast selle otsa 3 '.

Mitmete nukleotiidide liit säilitab selle dispositsiooni ja sel põhjusel on geneetika ja molekulaarbioloogia raamatutes kirjeldatud DNA järjestusi järgmiselt: P-5 '→ 3'-OH

* Pange tähele: suurtäht P tähistab fosfaatrühma fosforiaatomit.

SOO JA KROMOSOOMID

Eukarüootsed organismid (nende hulgas on inimene) omavad iga oma raku südamikus võrdset (ja isiklikku) DNA molekuli .

Tuumas (alati eukarüootses organismis) on DNA järjestatud erinevatesse kromosoomidesse . Iga kromosoom sisaldab spetsiifiliste valkude (histoonid, koeksiinid ja kondenseerumine) seotud DNA täpset venitust. DNA ja kromosoomvalkude seost nimetatakse kromatiiniks .

Kromosoomid inimestel

Organism on diploid, kui DNA on raku tuuma sees järjestatud kromosoomipaaridena (nimetatakse homoloogseteks kromosoomideks ).

Inimene on diploidne organism, kuna selle somaatilistes rakkudes on 23 homoloogse kromosoomi paari (seega 46 kromosoomi).

Nagu paljudes teistes organismides, on igal neist paaridest ema päritolu kromosoom ja isa päritolu kromosoom.

Kirjeldatud pildi puhul kujutab juhtum iseenesest endast suguelundeid (või sugurakke): neil on pool normaalse somaatilise raku kromosoomidest (seega 23 inimeses) ja sel põhjusel kutsutakse haploidi .

Inimese suguelund jõuab viljastamise ajal normaalse 46 kromosoomi kogumini.

funktsioon

DNA teenib valkude teket, makromolekule, mis on organismi rakumehhanismide reguleerimiseks hädavajalikud.

Inimeste kromosoomid

Protsess, mis viib valkude moodustumiseni, on väga keeruline ja sisaldab olulist vaheetappi: DNA transkriptsiooni RNA-ks .

RNA molekul on võrreldav sõnaraamatuga, kuna see võimaldab DNA nukleotiidide translatsiooni valkude aminohapeteks .

Valgu sünteesiga tegelemiseks - protsessiks, mida ei ole üllatavaks nimetuseks tõlge - mõned väikesed rakulised organellid, mida tuntakse ribosoomidena .

DNA → RNA → valk on see, mida eksperdid nimetavad molekulaarbioloogia keskseks dogmaks.