Sadržaj
- Struktura DNK
- Specifično spajanje osnovnih i parova
- Gdje se nalazi DNK?
- Replikacija DNA
- Introni i egzoni
- RNA transkripcija
- Kako je otkrivena struktura DNK?
DNA, ili deoksiribonukleinska kiselina, je nukleinska kiselina (jedna od dvije takve kiseline koje se nalaze u prirodi) koja služi za pohranu genetskih podataka o organizmu na način koji se može prenijeti na sljedeće generacije. Druga nukleinska kiselina je RNK, ili ribonukleinska kiselina.
DNK nosi genetski kod svakog pojedinog proteina koji vaše tijelo stvara i tako djeluje kao predložak za cijelu vas. Niz DNK koji kodira pojedinačni proteinski proizvod naziva se a gen.
DNK se sastoji od vrlo dugih polimera monomernih jedinica zvanih nukleotidi, koji sadrže tri različita područja i dolaze u četiri različita ukusa u DNA, zahvaljujući varijanci u strukturi jedne od ove tri regije.
U živim bićima DNK se veže zajedno sa proteinima zvanim histoni kako bi se stvorila tvar koja se zove kromatin. Hromatin u eukariotskim organizmima razbijen je u nekoliko različitih dijelova, nazvanih kromosomi. DNK se prenosi s roditelja na njihovo potomstvo, ali neki se vaš DNK prenosio isključivo s vaše majke, kao što ćete vidjeti.
Struktura DNK
DNA je sastavljena od nukleotida, a svaki nukleotid uključuje dušičnu bazu, jednu do tri fosfatne skupine (u DNK postoji samo jedna) i molekulu šećera sa pet ugljika koja se naziva deoksiriboza. (Odgovarajući šećer u RNA je riboza.)
U prirodi, DNA postoji kao uparena molekula s dvije komplementarne niti. Ove dvije žice spojene su na svakom nukleotidu preko sredine, a rezultirajuća "ljestvica" je upletena u oblik dvostruka spiralaili par offset spirala.
Dušične baze su jedne od četiri vrste: adenin (A), citozin (C), gvanin (G) i timin (T). Adenin i gvanin spadaju u klasu molekula nazvanih purini, koji sadrže dva spojena kemijska prstena, dok citozin i timin pripadaju klasi molekula poznatih kao pirimidini, koji su manji i sadrže samo jedan prsten.
Specifično spajanje osnovnih i parova
Povezivanje baza između nukleotida u susjednim žicama stvara "prečke" DNK "ljestvice". Kao što se događa, purin se u ovom okruženju može vezati samo s pirimidinom, a on je još specifičniji od onog: A veže se za i samo za T, dok se C veže na i samo na G.
Ovaj spajanje s jednim na jedan osnovnim znači da ako je poznat slijed nukleotida (sinonim za "slijed baza" za praktične svrhe) za jedan niz DNA, lako se može odrediti slijed baza u drugom, komplementarni lanac.
Vezivanje između susjednih nukleotida u istom lancu DNA nastaje formiranjem vodikovih veza između šećera jednog nukleotida i fosfatne skupine sljedećeg.
Gdje se nalazi DNK?
U prokariotskim organizmima DNK sjedi u citoplazmi stanice jer prokarioti nemaju jezgre. U eukariotskim stanicama DNK sjedi u jezgri. Ovdje je provaljeno u kromosomi, Ljudi imaju 46 različita kromosoma sa 23 od svakog roditelja.
Ova 23 različita kromosoma razlikuju se po fizičkom izgledu pod mikroskopom, tako da se mogu označiti brojevima od 1 do 22, a zatim X ili Y za spolni kromosom. Odgovarajući kromosom različitih roditelja (npr. Kromosom 11 od majke i kromosom 11 od oca) nazivaju se homolognim kromosomima.
Pronalazi se i DNK u mitohondrijama eukariota općenito kao i u kloroplastima biljnih stanica posebno. To samo po sebi podupire prevladavajuću ideju da su oba ova organela postojala kao slobodno stojeće bakterije prije nego što su ih progutali rani eukarioti prije više od dvije milijarde godina.
Činjenica da DNK u mitohondrijama i kloroplastima kodira proteinske proizvode koji nuklearna DNK ne daje još veću vjerodostojnost teoriji.
Budući da DNK koja ulazi u mitohondrije stiže tamo samo iz jajne ćelije majki, zahvaljujući načinu na koji se sperma i jaje stvaraju i kombiniraju, sva mitohondrijska DNK dolazi majčinskom linijom ili majkama bilo kojeg organizma iz kojeg se DNK ispituje.
Replikacija DNA
Prije svake diobe stanice mora se kopirati sav DNK u staničnoj jezgri, ili replicirati, tako da svaka nova ćelija stvorena u odjeljenju koje uskoro dolazi može imati primjerak. Budući da je DNK dvolančan, potrebno ga je odviti prije nego što počne replikacija kako bi enzimi i druge molekule koje sudjeluju u replikaciji imali prostora duž lanca da rade svoj posao.
Kada se kopira jedan pramen DNK, proizvod je zapravo novi niz koji nadopunjuje predložak (kopiran). Stoga ima isti slijed bazne DNA kao i lan koji je bio vezan za predložak prije nego što je započela replikacija.
Tako je svaki stari lanac DNA uparen s jednim novim lancem DNA u svakoj novoj ponovljenoj dvolančanoj molekuli DNK. To se naziva polukonzervativna replikacija.
Introni i egzoni
DNK se sastoji od intronaili dijelove DNA koji ne označavaju nikakve proteinske proizvode i eksona, koje su kodirajuće regije koje proizvode proteinske proizvode.
Prolazi se putem kojim egzoni prenose informacije o proteinima transkripcija ili izradu messenger RNA (mRNA) iz DNK.
Kada se transkribira DNA lanac, rezultirajući lanac mRNA ima istu baznu sekvencu kao komplement DNA komplementa, osim jedne razlike: gdje se timin pojavljuje u DNK, uracil (U) javlja se u RNA.
Prije nego što se mRNA može prevesti u protein, introni (nekodirajući dio gena) trebaju se izvaditi iz lanca. Enzimi "spajaju" ili "izrezuju" introne iz niti i spajaju sve egzone zajedno kako bi tvorili konačni kodirajući niz mRNA.
To se naziva obrada RNA post-transkripcije.
RNA transkripcija
Tijekom RNK transkripcije, ribonukleinska kiselina nastaje iz lanca DNA koji je odvojen od svog komplementarnog partnera. Tako korišteni lanac DNA poznat je pod nazivom predloška. Sama transkripcija ovisi o brojnim čimbenicima, uključujući enzime (npr. RNA polimeraza).
Transkripcija se događa u jezgri. Kad je mRNA lanac gotov, napušta jezgro kroz nuklearnu ovojnicu dok se ne pričvrsti na a ribosom, gdje se odvijaju prevođenje i sinteza proteina. Tako su transkripcija i prijevod fizički odvojeni jedan od drugog.
Kako je otkrivena struktura DNK?
James Watson i Francis Crick poznati su po tome što su suosnivači jedne od najdubljih misterija u molekularnoj biologiji: dvostruke spirale strukture i oblika DNK, molekule odgovorne za jedinstveni genetski kod koji svi nose.
Dok je dvojac zaradio svoje mjesto u panteonu velikih znanstvenika, njihov je rad ovisio o nalazima mnogih drugih znanstvenika i istraživača, kako prošlih tako i vlastitih vremena u Watsonsu i Cricksu.
Sredinom 20. stoljeća, 1950. godine, austrijski Erwin Chargaff otkrili su da su količina adenina u lancima DNK i količina prisutnog timina uvijek identične i da je sličan odnos za citozin i guanin. Stoga je količina prisutnih purina (A + G) bila jednaka količini prisutnih pirimidina.
Također, britanski znanstvenik Rosalind Franklin upotrijebio je rendgensku kristalografiju da nagađa da DNA niti stvaraju komplekse koji sadrže fosfat smještene duž vanjske strane lanca.
To je u skladu s dvostrukim spiralnim modelom, ali Franklin to nije prepoznao jer nitko nije imao dobar razlog da posumnja u ovaj oblik DNK. No do 1953. Watson i Crick uspjeli su sve to spojiti koristeći Franklinsovo istraživanje. Pomoglo im je i to što je tada stvaranje modela kemijskih molekula bilo brzo poboljšavajući