Зміст
- Структура ДНК
- Конкретні базові пари
- Де знайдена ДНК?
- Реплікація ДНК
- Інтрони та Екзони
- Транскрипція РНК
- Як було виявлено структуру ДНК?
ДНК, або дезоксирибонуклеїнова кислота, являє собою нуклеїнову кислоту (одну з двох таких кислот, що зустрічаються в природі), яка служить для зберігання генетичної інформації про організм способом, який може передаватися наступним поколінням. Інша нуклеїнова кислота є РНК, або рибонуклеїнова кислота.
ДНК несе генетичний код кожного білка, який виробляє ваш організм, і, таким чином, виступає як шаблон для всього вас. Рядок ДНК, що кодує один білковий продукт, називається a ген.
ДНК складається з дуже довгих полімерів мономерних одиниць, званих нуклеотиди, які містять три чіткі області та входять у чотири чіткі аромати в ДНК, завдяки розбіжностям у структурі одного з цих трьох регіонів.
У живих істотах ДНК зв'язується разом з білками, які називаються гістонами, щоб створити речовину під назвою хроматин. Хроматин в еукаріотичних організмах розбивається на ряд чітких шматочків, званих хромосомами. ДНК передається від батьків їх нащадкам, але частина вашої ДНК передається виключно від вашої матері, як ви бачите.
Структура ДНК
ДНК складається з нуклеотидів, і кожен нуклеотид включає азотисту основу, одну-три фосфатні групи (у ДНК є лише одна) і п'ятивуглецеву молекулу цукру, що називається дезоксирибоза. (Відповідний цукор у РНК - це рибоза.)
У природі ДНК існує як парна молекула з двома взаємодоповнюючими ланцюгами. Ці дві нитки з'єднуються на кожному нуклеотиді по середині, і отримана "драбина" скручена у форму подвійна спіральабо пара зміщених спіралей.
Азотисті основи бувають одного з чотирьох різновидів: аденін (A), цитозин (C), гуанін (G) і тимін (T). Аденін та гуанін належать до класу молекул, які називаються пуринами, які містять два сполучені хімічні кільця, тоді як цитозин та тимін належать до класу молекул, відомих як піримідини, які менші та містять лише одне кільце.
Конкретні базові пари
Саме зв’язування підстав між нуклеотидами в сусідніх ланцюгах створює "стулки" ДНК "драбини". Як це буває, пурин може зв'язуватися лише з піримідином у цій обстановці, і він є навіть більш специфічним, ніж це: A пов'язується з Т і тільки з Т, тоді як С пов'язується з і тільки з Г.
Це один на один базове сполучення означає, що якщо послідовність нуклеотидів (синонім "послідовності підстав" для практичних цілей) для однієї ланцюга ДНК відома, послідовність підстав в іншій, комплементарна ланцюг може бути легко визначена.
Зв'язування між сусідніми нуклеотидами в одній ланцюзі ДНК відбувається шляхом утворення водневих зв’язків між цукром одного нуклеотиду і фосфатною групою наступного.
Де знайдена ДНК?
У прокаріотичних організмах ДНК сидить у цитоплазмі клітини, оскільки у прокаріотів не вистачає ядер. В еукаріотичних клітинах ДНК сидить у ядрі. Тут воно розбивається на хромосоми. У людини 46 чітко виражених хромосом, по 23 від кожного з батьків.
Ці 23 різні хромосоми відрізняються за фізичним виглядом під мікроскопом, тому їх можна пронумерувати від 1 до 22, а потім X або Y для статевої хромосоми. Відповідні хромосоми різних батьків (наприклад, хромосома 11 від вашої матері та хромосома 11 від вашого батька) називаються гомологічними хромосомами.
ДНК також виявлено в мітохондріях еукаріотів в цілому, а також в хлоропластах рослинних клітин конкретно. Це само по собі підтримує переважаючу думку про те, що обидва ці органели існували як вільно стоячі бактерії, перш ніж їх поглинали ранні еукаріоти більше двох мільярдів років тому.
Той факт, що ДНК у мітохондріях та хлоропластах кодує білкові продукти, що ядерна ДНК, не надає ще більшої довіри теорії.
Оскільки ДНК, яка пробивається в мітохондрії, потрапляє туди лише з яєчної клітини матері, завдяки способу генерування та поєднання сперми та яйцеклітини, вся ДНК мітохондрій надходить по материнській лінії, або матері ДНК будь-яких організмів.
Реплікація ДНК
Перед кожним поділом клітини вся ДНК у клітинному ядрі повинна бути скопійована, або тиражувати, так що кожна нова комірка, створена в підрозділі, який найближчим часом може мати копію. Оскільки ДНК є дволанцюговою, її потрібно розмотати перед тим, як розпочнеться реплікація, щоб ферменти та інші молекули, які беруть участь у реплікації, мали місце уздовж ланцюгів для виконання своєї роботи.
Коли копіюється один ланцюг ДНК, продукт є фактично новою ланцюгом, доповнює шаблону (скопійовану) ланцюжок. Таким чином, вона має ту саму послідовність базової ДНК, що і ланцюжок, яка була прив'язана до шаблону до початку реплікації.
Таким чином, кожна стара нитка ДНК поєднується з однією новою ланцюгом ДНК у кожній новій реплікації дволанцюжкової молекули ДНК. Це позначається як напівконсервативна реплікація.
Інтрони та Екзони
ДНК складається з інтрониабо ділянки ДНК, які не кодують жодних білкових продуктів та екзони, які кодують регіони, які роблять білкові продукти.
Шлях, яким екзони передають інформацію про білки, проходить транскрипція або створення месенджер РНК (мРНК) з ДНК.
Коли транскрибується ланцюг ДНК, отримана нитка мРНК має ту саму послідовність основ, що і шаблонна нитка комплементу ДНК, за винятком однієї різниці: де тимін зустрічається в ДНК, урацил (U) зустрічається в РНК.
Перед тим, як мРНК може бути відправлена для перекладу в білок, інтрони (частина, що не кодує гени) повинні бути виведені з ланцюга. Ферменти "зрощують" або "вирізають" інтрони з ниток і з'єднують усі екзони разом, щоб утворити кінцеву ланцюг кодування мРНК.
Це називається пост-транскрипційною обробкою РНК.
Транскрипція РНК
Під час транскрипції РНК рибонуклеїнова кислота створюється з нитки ДНК, яка була відокремлена від її комплементарного партнера. Використовувана таким чином нитка ДНК відома як ланцюжок шаблону. Сама транскрипція залежить від ряду факторів, включаючи ферменти (наприклад, РНК-полімераза).
Транскрипція відбувається в ядрі. Коли нитка мРНК завершена, вона залишає ядро через ядерну оболонку, поки не приєднається до a рибосома, де розгортається трансляція та синтез білка. Таким чином транскрипція та трансляція фізично відокремлені одна від одної.
Як було виявлено структуру ДНК?
Джеймс Уотсон і Френсіс Крик відомі тим, що є співвідкривачами однієї з найглибших таємниць молекулярної біології: структури і форми ДНК з подвійною спіраллю, молекули, відповідальної за унікальний генетичний код, який несе кожен.
Хоча дует заробив своє місце в пантеоні великих вчених, їхня робота залежала від висновків багатьох інших вчених та дослідників, як минулого, так і власного часу у Ватсонах та Криках.
У середині 20 століття, у 1950 році, австрійський Ервін Чаргафф виявило, що кількість аденіну в ланцюгах ДНК та кількість присутнього тиміну завжди були однаковими, і що стосується цитозину та гуаніну. Таким чином, кількість пуринів (A + G) було дорівнює кількості присутнього піримідинів.
Також британський учений Розалінд Франклін використовували рентгенівську кристалографію, щоб припустити, що нитки ДНК утворюють фосфатсодержащіе комплекси, розташовані вздовж зовнішньої сторони ланцюга.
Це відповідало моделі подвійної спіралі, але Франклін цього не визнавав, оскільки ніхто не мав вагомих причин запідозрити цю форму ДНК. Але до 1953 року Ватсону та Крику вдалося зібрати все це за допомогою Франклінського дослідження. Їм допоміг той факт, що побудова хіміко-молекулярних моделей сама по собі була тим часом, що швидко вдосконалюється