Innhold
- Strukturen til DNA
- Spesifikk base-par liming
- Hvor er DNA funnet?
- DNA-replikasjon
- Introns og Exons
- RNA-transkripsjon
- Hvordan ble DNA-strukturen oppdaget?
DNA, eller deoksyribonukleinsyre, er en nukleinsyre (en av to slike syrer som finnes i naturen) som tjener til å lagre genetisk informasjon om en organisme på en måte som kan overføres til påfølgende generasjoner. Den andre nukleinsyren er RNA, eller ribonukleinsyre.
DNA bærer den genetiske koden for hvert eneste protein kroppen din lager og fungerer dermed som en mal for hele deg. En streng DNA som koder for et enkelt proteinprodukt kalles a gen.
DNA består av veldig lange polymerer av monomere enheter som kalles nukleotider, som inneholder tre forskjellige regioner og kommer i fire forskjellige smaker i DNA, takket være avvik i strukturen til en av disse tre regionene.
I levende ting er DNA bundet sammen med proteiner som kalles histoner for å lage et stoff som kalles kromatin. Kromatinet i eukaryote organismer blir brutt i et antall forskjellige biter, kalt kromosomer. DNA sendes fra foreldre til deres avkom, men noe av DNA-et ditt ble utelukkende sendt fra moren din, som du vil se.
Strukturen til DNA
DNA er sammensatt av nukleotider, og hvert nukleotid inkluderer en nitrogenholdig base, en til tre fosfatgrupper (i DNA er det bare en) og et fem-karbon sukkermolekyl kalt deoxyribose. (Det tilsvarende sukkeret i RNA er ribose.)
I naturen eksisterer DNA som et parret molekyl med to komplementære tråder. Disse to strengene er sammenføyet ved hvert nukleotid på tvers av midten, og den resulterende "stigen" er vridd til form av en dobbeltspiralen, eller par forskjøvet spiral.
De nitrogenholdige basene kommer i en av fire varianter: adenin (A), cytosin (C), guanin (G) og timin (T). Adenin og guanin er i en klasse av molekyler som kalles puriner, som inneholder to sammenføyede kjemiske ringer, mens cytosin og tymin tilhører klassen molekyler kjent som pyrimidiner, som er mindre og inneholder bare en ring.
Spesifikk base-par liming
Det er bindingen av baser mellom nukleotider i tilstøtende tråder som skaper "rungene" til DNA-stigen. Når det skjer, kan en purin bare binde seg med en pyrimidin i denne innstillingen, og den er enda mer spesifikk enn det: A binder seg til og bare til T, mens C binder seg til og bare til G.
Dette en-til-en-baseparring betyr at hvis sekvensen av nukleotider (synonymt med "sekvens av baser" for praktiske formål) for en DNA-streng er kjent, kan sekvensen av baser i den andre, enkelt komplementær streng bestemmes.
Binding mellom tilstøtende nukleotider i den samme DNA-strengen oppnås ved dannelse av hydrogenbindinger mellom sukkeret til det ene nukleotid og fosfatgruppen til det neste.
Hvor er DNA funnet?
I prokaryote organismer sitter DNAet i cytoplasma av cellen, ettersom prokaryoter mangler kjerner. I eukaryote celler sitter DNA i kjernen. Her er det brutt inn kromosomer. Mennesker har 46 forskjellige kromosomer med 23 fra hver av foreldrene.
Disse 23 forskjellige kromosomene er alle forskjellige på fysisk utseende under et mikroskop, slik at de kan bli nummerert 1 til 22 og deretter X eller Y for sexkromosomet. Tilsvarende kromosomer fra forskjellige foreldre (f.eks. Kromosom 11 fra moren din og kromosom 11 fra faren din) kalles homologe kromosomer.
DNA er også funnet i mitokondriene av eukaryoter generelt så vel som i kloroplastene av planteceller nærmere bestemt. Dette støtter i seg selv den rådende ideen om at begge disse organellene eksisterte som frittstående bakterier før de ble oppslukt av tidlige eukaryoter for over to milliarder år siden.
At DNA i mitokondrier og kloroplaster koder for proteinprodukter som kjernefysisk DNA, gir ikke enda mer tro til teorien.
Fordi DNAet som kommer inn i mitokondriene bare kommer dit fra mødrene eggcelle, takket være måten sæd og egg blir generert og kombinert, kommer all mitokondriell DNA gjennom morslinjen, eller mødrene til hva organismer DNA blir undersøkt.
DNA-replikasjon
Før hver celledeling må alt DNA i cellekjernen kopieres, eller replikert, slik at hver nye celle opprettet i divisjonen som snart kommer, kan ha en kopi. Fordi DNA er dobbeltstrenget, må det avvikles før replikasjon kan starte, slik at enzymene og andre molekyler som deltar i replikasjon har rom langs strengene til å gjøre sitt arbeid.
Når en enkelt DNA-streng kopieres, er produktet faktisk en ny streng som er komplementær til malen (kopiert) streng. Den har således den samme base-DNA-sekvensen som tråden som ble bundet til malen før replikasjonen startet.
Dermed er hver gamle DNA-streng parret med en ny DNA-streng i hver nye replikerte dobbeltstrengede DNA-molekyl. Dette blir referert til som semikonservativ replikasjon.
Introns og Exons
DNA består av introner, eller seksjoner med DNA som ikke koder for proteinprodukter og eksoner, som er kodende regioner som lager proteiner.
Måten eksoner gir informasjon om proteiner på er gjennom transkripsjon eller å lage messenger RNA (mRNA) fra DNA.
Når en DNA-streng blir transkribert, har den resulterende mRNA-strengen den samme basesekvensen som maler-strengene DNA-komplement, bortsett fra en forskjell: der timin forekommer i DNA, uracil (U) forekommer i RNA.
Før mRNA kan sendes for å bli oversatt til et protein, må intronene (den ikke-kodende delen av gener) tas ut av strengen. Enzymer "spleiser" eller "skjærer" intronene ut av strengene og fest alle eksonene sammen for å danne den endelige kodingsstrengen til mRNA.
Dette kalles RNA etter transkripsjonell behandling.
RNA-transkripsjon
Under RNA-transkripsjon dannes ribonukleinsyre fra en DNA-streng som er blitt separert fra dens komplementære partner. DNA-strengen som således blir brukt er kjent som malstrengen. Transkripsjonen i seg selv er avhengig av en rekke faktorer, inkludert enzymer (f.eks. RNA-polymerase).
Transkripsjon forekommer i kjernen. Når mRNA-strengen er fullstendig, forlater den kjernen gjennom kjernekonvolutten til den fester seg til en ribosom, der oversettelse og proteinsyntese utspiller seg. Dermed blir transkripsjon og oversettelse fysisk adskilt fra hverandre.
Hvordan ble DNA-strukturen oppdaget?
James Watson og Francis Crick er kjent for å være medoppdagerne av et av de dypeste mysteriene innen molekylærbiologi: DNA-strukturen og formen med dobbel helix, molekylet som er ansvarlig for den unike genetiske koden som alle har.
Mens duoen tjente sin plass i pantheonet til store forskere, var arbeidet deres betinget av funnene til en rekke andre forskere og forskere, både tidligere og opererte i Watsons og Cricks egen tid.
Midt på 1900-tallet, i 1950, østerrikeren Erwin Chargaff oppdaget at mengden adenin i DNA-tråder og mengden tymin til stede alltid var identisk, og at et lignende forhold ble holdt for cytosin og guanin. Mengden av tilstedeværende puriner (A + G) var således lik mengden tilstedeværende pyrimidiner.
Også, britisk vitenskapsmann Rosalind Franklin brukte røntgenkrystallografi for å spekulere i at DNA-strengene danner fosfatholdige komplekser som ligger langs utsiden av strengen.
Dette stemte overens med en dobbel helixmodell, men Franklin anerkjente ikke dette siden ingen hadde noen god grunn til å mistenke denne DNA-formen. Men i 1953 hadde Watson og Crick klart å sette sammen alt ved å bruke Franklins-forskning. De ble hjulpet av det faktum at kjemisk molekylmodellbygging i seg selv var en raskt forbedrende bestrebelse på den tiden