generalitet
DNA eller deoxyribonukleinsyre er den genetiske arv hos mange levende organismer, herunder mennesker.
Et generisk DNA-dannende nukleotid indbefatter 3 elementer: en phosphatgruppe, deoxyribosesukker og en nitrogenholdig base.
Organiseret i kromosomer tjener DNA generering af proteiner, som spiller en grundlæggende rolle i regulering af alle en mekanisme af en organisme.
Hvad er DNA?
DNA er det biologiske makromolekyle, som indeholder alle de oplysninger, der er nødvendige for korrekt udvikling og korrekt funktion af cellerne i en levende organisme.
Det er en nucleinsyre
Takket være billedet af et generisk nukleotid kan læseren se, at pentosen repræsenterer det element, hvortil phosphatgruppen (via en phosphodiesterbinding) og den nitrogenholdige base (gennem en N-glycosidbinding) er bundet.
Forkortelsen DNA betyder deoxyribonukleinsyre eller deoxyribonukleinsyre .
Deoxyribonukleinsyre tilhører kategorien af nukleinsyrer, der er biologiske makromolekyler, der består af lange kæder af nukleotider .
Et nukleotid er molekylenheden af en nukleinsyre, der er resultatet af foreningen af 3 elementer:
- En phosphatgruppe ;
- En pentose, det er et sukker med 5 carbonatomer;
- En nitrogenholdig base .
En anden meget vigtig nukleinsyre: RNA
En anden fundamental nukleinsyre til korrekt funktion af cellerne i mange organismer er RNA'et . Forkortelsen RNA står for ribonukleinsyre .
Ribonukleinsyre adskiller sig fra deoxyribonukleinsyre i form af nukleotider.
Hvorfor er det sagt genetisk arv?
Genetik og molekylærbiologi bøger definerer DNA med genetisk arv terminologi.
For at retfærdiggøre brugen af denne formulering er det faktum, at DNA er generens sæde . Gener er nukleotidsekvenser, hvorfra proteiner er afledt. Proteiner er en anden klasse af biologiske makromolekyler, der er uundværlige for livet.
I hver af os gener er der en "skrevet" del af, hvad vi er, og hvad vi bliver.
DNA DISCOVERY
Opdagelsen af DNA er resultatet af mange videnskabelige eksperimenter.
Den første og vigtigste forskning i denne henseende begyndte i slutningen af 1920'erne og tilhørte en engelsk læge med navnet Frederick Griffith ( Griffiths transformationseksperiment ). Griffith definerede, hvad vi i dag kalder DNA ved udtrykket " transformerende princip " og troede det var et protein.
Fortsat Griffiths eksperimenter var den amerikanske biolog Oswald Avery med sine samarbejdspartnere mellem 1930 og 1940. Avery viste, at Griffiths "transformerende princip" ikke var et protein, men en anden type af makromolekyl: en nukleinsyre .
Den præcise struktur af DNA forblev ukendt indtil 1953, da James Watson og Francis Crick foreslog den såkaldte " double helix model " for at forklare arrangementet af nukleotider inden for deoxyribonukleinsyren.
Watson og Crick havde en utrolig intuition, der afslørede for hele det videnskabelige samfund, hvilke biologer og genetikere havde søgt efter år.
Opdagelsen af den nøjagtige DNA-struktur muliggjorde undersøgelsen og forståelsen af de biologiske processer, hvor deoxyribonukleinsyre er involveret: fra hvordan det replikerer og former RNA (en anden nukleinsyre) til, hvordan den genererer proteiner.
Grundlæggende til beskrivelsen af Watson og Crick-modellen var nogle undersøgelser udført af Rosaling Franklin, Maurice Wilkins og Erwin Chargaff .
struktur
Den såkaldte "double helix model" af Watson og Crick viste, at DNA er et meget langt molekyle dannet af to nukleotidkerner (polynukleotidfilamenter). Forenet til hinanden men orienteret i modsatte retninger, pakker disse to polynukleotidfilamenter hinanden, som en spiral.
Da DNA-strukturen er et ret komplekst emne, vil vi forsøge at citere de vigtigste punkter uden at overskride detaljerne.
Hvad er DNA PENTOSO?
Sukkeret med 5 carbonatomer, der adskiller strukturen af DNA-nucleotider, er deoxyribose .
Af deoxycarbonatets 5 carbonatomer fortjener 3 en særlig omtale:
- Den såkaldte " carbon 1 ", fordi det er det, der forbinder den nitrogenholdige base ;
- Den såkaldte " carbon 2 ", fordi det er hvad der hedder deoxyribose til sukker (NB: Deoxyribose betyder "oxygenfri" og henviser til fraværet af iltatomer forbundet med kulstof);
- Den såkaldte " carbon 5 ", fordi det er det der binder til phosphatgruppen .
Sammenligning med RNA
Pentose er ribose i RNA molekyler. Ribose adskiller sig kun fra deoxyribose på grund af tilstedeværelsen på et carbonatom 2 af et oxygenatom.
Læseren kan sætte pris på denne ene forskel ved at se på nedenstående figur.
Typer af nucleotider og kvælstofbaser
DNA har 4 forskellige typer nukleotider .
For at skelne mellem disse elementer er kun den nitrogenholdige base forbundet med pentosphosphatgruppeskeletet (som i modsætning til basen aldrig varierer).
Af indlysende årsager er de kvælstofbaserede baser af DNA 4: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) og thymin (T).
Adenin og guanin tilhører klassen af purin, heterocykliske forbindelser med dobbelt ring.
Cytosin og thymin falder derimod ind i kategorien af pyrimidiner, heterocykliske forbindelser med en ring.
Den dobbelte helix model af Watson og Crick gjorde det muligt at præcisere to helt ukendte aspekter på det tidspunkt:
- Hver kvælstofbaseret base, som er til stede på en DNA-streng, forbinder en nitrogenbaseret base, der er til stede på den anden streng af DNA, der effektivt danner et par, en parring af baser.
- Parringen mellem de to strengers kvælstofbaser er yderst specifik. Faktisk slutter adenin kun thymin, mens cytosin binder kun til guanin.
Efter denne anden sensationelle opdagelse kaldte molekylærbiologer og genetikere adenin- og thyminbaser og cytosin- og guaninbaser " komplementære til hinanden ".
Identifikationen af komplementær sammenkobling mellem nitrogenholdige baser var nøglen til at forklare de fysiske dimensioner af DNA og den særlige stabilitet, der blev nydt af de to tråde.
Et generisk humant DNA molekyle indeholder ca. 3, 3 milliarder basiske nitrogenholdige par (som er ca. 3, 3 milliarder nukleotider pr. Filament).
Sammenligning med RNA
I RNA-molekyler er de nitrogenholdige baser adenin, guanin, cytosin og uracil . Sidstnævnte er en pyrimidin og erstatter thyminen.
BOND LANG NUCLEOTIDERNE
For at holde sammen nukleotiderne af hver enkelt DNA - streng er phosphodiester-type bindinger mellem phosphatgruppen af et nukleotid og det såkaldte "carbon 5" af det umiddelbart efterfølgende nukleotid.
FILAMENTER HAR OPPOSIT ORIENTATION
DNA-strengene har to ender, kaldet 5 '(læs "fem først") og 3' (læs "tre først"). Efter konvention har biologer og genetikere fastslået, at 5' - enden repræsenterer hovedet af en DNA-streng, mens 3'-enden repræsenterer halen .
Ved at foreslå deres "double helix model" hævdede Watson og Crick, at de to tråde, der udgør DNA'et, har modsat orientering. Dette betyder, at hovedet og halen af et filament interagerer med halen og hovedet på den anden filament.
Kort undersøgelse af 5'-enden og 3'-enden
Fosfatgruppen bundet til "carbon 5" af et nukleotid er dens 5'-ende, medens hydroxylgruppen bundet til "carbon 3" (-OH i figuren) repræsenterer sin ekstremitet 3 '.
Forbindelsen af adskillige nukleotider opretholder denne disposition, og det er af denne grund, at DNA-sekvenserne i bøgerne om genetik og molekylærbiologi beskrives som følger: P-5 '→ 3'-OH
* Bemærk venligst: B-bogstavet P identificerer fosfatgruppen.
SAT I CELLEN OG KROMOSOMERNE
Eukaryote organismer (mennesket er blandt dem) har i kernen i hver af deres celler et lige (og personligt) DNA-molekyle .
I kernen (altid i en eukaryot organisme) er DNA organiseret i forskellige kromosomer . Hvert kromosom indeholder en præcis DNA-strækning i forbindelse med specifikke proteiner (histoner, coexiner og kondenserer). Forbindelsen mellem DNA og kromosomale proteiner kaldes chromatin .
Kromosomer hos mennesker
En organisme er diploid, når DNA'et inde i den cellulære kerne er organiseret i par af kromosomer (kaldet homologe kromosomer ).
Mennesket er en diploid organisme, da den har 23 par homologe kromosomer (derfor 46 kromosomer i alt) i dets somatiske celler.
Som i mange andre organismer har hvert af disse par et kromosom af moderlig oprindelse og et kromosom af fædre oprindelse.
I dette billede, der netop er beskrevet, er det seksuelle celler (eller gameter), der repræsenterer en sag i sig selv: disse har halvdelen af kromosomerne af en normal somatisk celle (derfor 23 i mennesket) og kaldes derfor af haploid .
En human sexcelle når det normale sæt 46 kromosomer under befrugtning.
funktion
DNA tjener til generering af proteiner, makromolekyler uundværlige til regulering af en organismes cellulære mekanismer.
Humane kromosomer
Processen, der fører til dannelsen af proteiner, er meget kompleks og indeholder et grundlæggende mellemliggende trin: transkription af DNA til RNA .
RNA-molekylet kan sammenlignes med en ordbog, da det tillader oversættelse af DNA-nukleotider i proteinernes aminosyrer .
At beskæftige sig med proteinsyntese - en proces, der ikke overraskende kaldes en oversættelse - er nogle små cellulære organeller, kendt som ribosomer .
DNA → RNA → protein er, hvad eksperter kalder central dogma for molekylærbiologi.
