vispārinājums
DNS vai dezoksiribonukleīnskābe ir daudzu dzīvu organismu, tostarp cilvēku ģenētiskais mantojums.
Vispārējs DNS veidojošais nukleotīds ietver 3 elementus: fosfātu grupu, dezoksiribozes cukuru un slāpekļa bāzi.
Organizējot hromosomas, DNS kalpo proteīnu paaudzei, kam ir būtiska loma visu šūnu mehānismu regulēšanā.
Kas ir DNS?
DNS ir bioloģiskā makromolekula, kas satur visu nepieciešamo informāciju dzīvas organisma šūnu pareizai attīstībai un pareizai funkcionēšanai.
TĀ IR NUKLEICĪGS
Pateicoties vispārēja nukleotīda attēlam, lasītājs var redzēt, ka pentoze ir elements, kuram ir piesaistīta fosfātu grupa (caur fosfodiestera saiti) un slāpekļa bāze (caur N-glikozīdu saiti).
Saīsinājums DNS ir deoksiribonukleīnskābe vai deoksiribonukleīnskābe .
Deoksiribonukleīnskābe pieder pie nukleīnskābju kategorijas, proti, bioloģiskās makromolekulas, kas sastāv no garām nukleotīdu ķēdēm.
Nukleotīds ir nukleīnskābes molekulārā vienība, kas rodas, savienojot trīs elementus:
- Fosfātu grupa ;
- Pentoze, tas ir, cukurs ar 5 oglekļa atomiem;
- Slāpekļa bāze .
Vēl viena ļoti svarīga nukleīnskābe: RNS
Vēl viena būtiska nukleīnskābe daudzu organismu šūnu pareizai funkcionēšanai ir RNS . Saīsinājums RNS apzīmē ribonukleīnskābi .
Ribonukleīnskābe atšķiras no dezoksiribonukleīnskābes attiecībā uz nukleotīdiem.
KĀPĒC IR PAREDZĒTS GENĒTISKO PAVASARU?
Ģenētikas un molekulārās bioloģijas grāmatas nosaka DNS ar ģenētiskā mantojuma terminoloģiju.
Lai pamatotu šī formulējuma izmantošanu, ir tas, ka DNS ir gēnu vieta . Gēni ir nukleotīdu sekvences, no kurām iegūti proteīni. Olbaltumvielas ir vēl viena bioloģisko makromolekulu klase, kas nepieciešama dzīvībai.
Katra no mums gēnos ir "rakstiska" daļa no tā, ko mēs esam un ko mēs kļūsim.
DNS DISCOVERY
DNS atklāšana ir daudzu zinātnisku eksperimentu rezultāts.
Pirmais un vissvarīgākais pētījums šajā jomā sākās 20. gadsimta 20. gadu beigās un piederēja angļu medicīnas darbiniekam Frederiks Griffits ( Griffita transformācijas eksperiments ). Griffits definēja to, ko mēs šodien saucam par DNS ar terminu " pārveidojošais princips " un domāju, ka tas ir proteīns.
Turpinot Griffith eksperimentus, amerikāņu biologs Oswald Avery, kopā ar saviem līdzstrādniekiem, no 1930. līdz 1940. gadam atklāja, ka Griffitha "pārveidojošais princips" nebija proteīns, bet cita veida makromolekula: nukleīnskābe .
DNS precīza struktūra palika nezināma līdz 1953. gadam, kad Džeimss Vatsons un Francis Kriks ierosināja tā saukto " dubultā spirāles modeli ", lai izskaidrotu nukleotīdu izvietojumu deoksiribonukleīnskābē.
Watson un Crick bija neticami intuīcija, kas atklāja visai zinātniskajai kopienai to, ko bioloģiķi un ģenētikas speciālisti meklē jau daudzus gadus.
Precīzas DNS struktūras atklāšana ļāva izpētīt un saprast bioloģiskos procesus, kuros ir iesaistīta dezoksiribonukleīnskābe: no tā, kā tā atkārtojas un veido RNS (citu nukleīnskābi) līdz tam, kā tā rada proteīnus.
Watson un Crick modeļa apraksta pamatā bija daži pētījumi, ko veica Rosaling Franklin, Maurice Wilkins un Erwin Chargaff .
struktūra
Watsona un Krika tā sauktais "dubultā spirāles modelis" parādīja, ka DNS ir ļoti garš molekula, ko veido divi nukleotīdu virzieni (polinukleotīdu pavedieni). Šie divi polinukleotīdu pavedieni, kas viens pret otru sakrīt, bet ir vērsti pretējā virzienā, viens otru aptver kā spirāli.
Tā kā DNS struktūra ir diezgan sarežģīta tēma, mēs centīsimies minēt svarīgākos punktus, nepārsniedzot detaļas.
KAS IR DNS PENTOSO?
Cukurs ar 5 oglekļa atomiem, kas atšķir DNS DNS nukleotīdu struktūru, ir dezoksiriboze .
No 5 dezoksiribozes oglekļa atomiem 3 ir īpaši jāpiemin:
- Tā sauktais " ogleklis 1 ", jo tas ir savienojums ar slāpekļa bāzi ;
- Tā sauktais " ogleklis 2 ", jo tas deva cukura dezoksiribozes nosaukumu (NB: dezoksiriboze nozīmē "bez skābekļa" un attiecas uz skābekļa atomu, kas saistīts ar oglekli, trūkumu;
- Tā sauktais " ogleklis 5 ", jo tas saistās ar fosfātu grupu .
Salīdzinājums ar RNS
Pentoze RNS molekulās ir riboze . Riboze atšķiras no deoksiribozes tikai tāpēc, ka "oglekļa 2" klātbūtnē ir skābekļa atoms.
Lasītājs var novērtēt šo atšķirību, aplūkojot zemāk redzamo attēlu.
NUKLEIDĒJU UN SITUĻU BĀZU VEIDI
DNS ir 4 dažādi nukleotīdu veidi .
Lai nošķirtu šos elementus, ir tikai slāpekļa bāze, kas saistīta ar pentozes-fosfātu grupas skeletu (kas atšķirībā no bāzes nekad nav atšķirīga).
Acīmredzamu iemeslu dēļ DNS slāpekļa bāzes ir 4: adenīns (A), guanīns (G), citozīns (C) un timīns (T).
Adenīns un guanīns pieder pie purīna, dubultgredzenu heterociklisko savienojumu klases.
No otras puses, citozīns un timīns ietilpst pirimidīnu, viena riņķa heterociklisko savienojumu kategorijā.
Watson un Crick dubultā spirāles modelis ļāva precizēt divus pilnīgi nezināmus aspektus:
- Katra slāpekļa bāze, kas atrodas DNS virknē, savienojas ar slāpekļa bāzi, kas atrodas citā DNS daļā, faktiski veidojot pāru, pārī savienojumu ar bāzēm.
- Pāra savienojums starp abu dzīslu slāpekļa bāzēm ir ļoti specifisks. Faktiski adenīns pievienojas tikai timīnam, bet citozīns saistās tikai ar guanīnu.
Pēc šī otrā sensacionālā atklājuma molekulārie biologi un ģenētikas speciālisti sauca par adenīna un timīna bāzēm un citozīnu un guanīnu bāzēm " savstarpēji papildinoši ".
Papildu savienojumu identificēšana starp slāpekļa bāzēm bija galvenais faktors, lai izskaidrotu DNS fiziskās dimensijas un īpašo stabilitāti, kas bija abām dzīslām.
Vispārējā cilvēka DNS molekulā ir aptuveni 3, 3 miljardi pamata slāpekļa pāru (kas ir aptuveni 3, 3 miljardi nukleotīdu uz vienu šķiedru).
Salīdzinājums ar RNS
RNS molekulās slāpekļa bāzes ir adenīns, guanīns, citozīns un uracils . Pēdējais ir pirimidīns un aizstāj timīnu.
BOND PAR NUCLEOTIDES
Katras DNS atsevišķās virknes nukleotīdu aizturēšana ir fosfodiesteru tipa saites, starp nukleotīda fosfātu grupu un tā saucamā "oglekļa 5" sekojošo nukleotīdu.
FILAMENTIEM IR NEPIECIEŠAMĀ AIZSARDZĪBA
DNS virzieniem ir divi galdi, ko sauc par 5 '(lasīt "pieci pirmie") un 3' (lasīt "trīs pirmie"). Pēc vienošanās biologi un ģenētikas speciālisti ir konstatējuši, ka 5'- gals ir DNS virknes galva, bet 3'- gals - astes daļa .
Piedāvājot savu "dubultā spirāles modeli", Vatsons un Kriks apgalvoja, ka divām DNS veidojošajām daļām ir pretēja orientācija. Tas nozīmē, ka kvēldiega galvas un astes mijiedarbojas attiecīgi ar astes un citas kvēldiega galvu.
Īss pētījums par 5 'galu un 3' galu
Fosfātu grupa, kas saistīta ar nukleotīda "oglekli 5", ir tās 5 'gals, bet hidroksilgrupa, kas saistīta ar "oglekļa 3" (-OH attēlā), ir tā gala 3'.
Vairāku nukleotīdu savienība saglabā šo nostāju, un tieši tādēļ ģenētikas un molekulārās bioloģijas grāmatās DNS sekvences apraksta šādi: P-5 '→ 3'-OH
* Lūdzu, ņemiet vērā: lielais burts P identificē fosfātu grupas fosfora atomu.
MĒBELES SĒRĀ UN CHROMOSOMĒM
Eukariotiskajiem organismiem (starp tiem ir cilvēks) katras šūnas kodolā ir vienāda (un personīgā) DNS molekula .
Kodolā (vienmēr eukariotu organismā) DNS tiek organizēta dažādās hromosomās . Katrā hromosomā ir precīzs DNS posms, kas saistīts ar specifiskiem proteīniem (histoniem, koeksīniem un kondensācijām). Saistību starp DNS un hromosomu proteīniem sauc par hromatīnu .
Hromosomas cilvēkiem
Organisms ir diploīds, kad DNS, kas atrodas šūnu kodola iekšienē, ir sakārtota hromosomu pāriem (ko sauc par homologām hromosomām ).
Cilvēks ir diploīds organisms, jo tā somatiskajās šūnās ir 23 homologu hromosomu pāri (tātad 46 hromosomas).
Tāpat kā daudzos citos organismos, katram no šiem pāriem ir mātes izcelsmes hromosoma un tēva izcelsmes hromosoma.
Šajā tikko aprakstītajā attēlā, lai attēlotu lietu pati par sevi, ir dzimuma šūnas (vai gametas): tām piemīt puse no normālas somatiskās šūnas hromosomām (tātad 23, cilvēkam), un tāpēc tās sauc par haploīdiem. .
Cilvēka dzimuma šūnu mēslošanas laikā sasniedz normālu 46 hromosomu kopumu.
funkcija
DNS kalpo proteīnu radīšanai, makromolekulas, kas ir nepieciešamas organisma šūnu mehānismu regulēšanai.
Cilvēka hromosomas
Process, kas izraisa proteīnu veidošanos, ir ļoti sarežģīts un ietver būtisku starpposmu: DNS transkripciju RNS .
RNS molekula ir salīdzināma ar vārdnīcu, jo tā ļauj pārvērst DNS nukleotīdus proteīnu aminoskābēs .
Lai risinātu olbaltumvielu sintēzi - procesu, kas, pārsteidzoši, tiek saukts par tulkojumu, ir dažas nelielas šūnu organelas, kas pazīstamas kā ribosomas .
DNS → RNS → proteīns ir tas, ko eksperti sauc par molekulārās bioloģijas centrālo dogmu.
