ДНА

општост

ДНК, или деоксирибонуклеинска киселина, је генетско наслеђе многих живих организама, укључујући и људе.

Садржана у језгру ћелија и упоредива са дугим ланцем, ДНК спада у категорију нуклеинских киселина, односно великих биолошких молекула (макромолекула) формираних мањим молекуларним јединицама које узимају назив нуклеотида .

Генерички нуклеотид који формира ДНК садржи 3 елемента: фосфатну групу, деоксирибозни шећер и азотну базу.

Организована у хромозомима, ДНК служи за генерисање протеина, који играју основну улогу у регулисању свих ћелијских механизама организма.

Шта је ДНК?

ДНК је биолошка макромолекула која садржи све информације неопходне за правилан развој и правилно функционисање ћелија живог организма.

То је нуклеинска киселина

Захваљујући слици генеричког нуклеотида, читалац може да види да пентоза представља елемент на који је везана фосфатна група (преко фосфодиестерске везе) и азотне базе (преко Н-гликозидне везе).

Скраћеница ДНА означава деоксирибонуклеинску киселину или деоксирибонуклеинску киселину .

Деоксирибонуклеинска киселина припада категорији нуклеинских киселина, односно биолошких макромолекула који се састоје од дугих ланаца нуклеотида .

Нуклеотид је молекуларна јединица нуклеинске киселине, која настаје из споја 3 елемента:

Група фосфата ;
Пентоза, која је шећер са 5 атома угљеника;
Азотна база .

Још једна веома важна нуклеинска киселина: РНК

Још једна фундаментална нуклеинска киселина за правилно функционисање ћелија многих организама је РНК . Скраћеница РНА означава рибонуклеинску киселину .

Рибонуклеинска киселина се разликује од деоксирибонуклеинске киселине у смислу нуклеотида.

ЗАШТО ЈЕ ГЕНЕТИЧКА БАШТИНА?

Књиге о генетици и молекуларној биологији дефинишу ДНК са терминологијом генетског наслеђа .

Оправдање употребе овог текста је чињеница да је ДНК седиште гена . Гени су нуклеотидне секвенце, од којих су изведени протеини. Протеини су друга класа биолошких макромолекула неопходних за живот.

У генима сваког од нас, постоји "писани" део онога што јесмо и шта ћемо постати.

ДНА ДИСЦОВЕРИ

Откриће ДНК је резултат бројних научних експеримената.

Прво и најважније истраживање у том смислу почело је крајем 1920-их и припадало је енглеском медицинском службенику Фредерику Гриффитху ( Гриффитхов експеримент трансформације ). Гриффитх је дефинисао оно што данас називамо ДНК појмом " принцип трансформације " и сматрао да је то протеин.

Наставак Гриффитхових експеримената био је амерички биолог Освалд Авери, са својим сарадницима, између 1930. и 1940. године. Авери је показао да Гриффитхов "трансформативни принцип" није био протеин, већ други тип макромолекуле: нуклеинска киселина .

Прецизна структура ДНК остала је непозната све до 1953. године, када су Јамес Ватсон и Францис Црицк предложили такозвани " модел двоструког хеликса ", како би објаснили распоред нуклеотида унутар деоксирибонуклеинске киселине.

Ватсон и Црицк су имали невероватну интуицију, откривајући читавој научној заједници оно што су биолози и генетичари тражили годинама.

Откриће тачне структуре ДНК омогућило је проучавање и разумевање биолошких процеса у којима је укључена деоксирибонуклеинска киселина: од начина на који се реплицира и формира РНА (друга нуклеинска киселина) до начина на који генерише протеине.

Основни за опис Ватсон-овог и Црицк-овог модела биле су неке студије које су спровели Росалинг Франклин, Маурице Вилкинс и Ервин Цхаргафф .

структура

Такозвани "модел двоструког хеликса" Ватсона и Црицка показали су да је ДНК веома дугачак молекул, формиран са два ланца нуклеотида (полинуклеотидних филамената). Уједињене једна са другом, али оријентисане у супротним правцима, ова два полинуклеотидна влакна се умотавају један у други, као спирала.

У "моделу двоструке спирале" нуклеотиди имају врло прецизну диспозицију: шећери и фосфатне групе чине спољашњи костур сваке спирале, док су азотне базе оријентисане према централној оси потоње. Доња слика помаже читаоцу да разуме оно што је управо речено.

Пошто је структура ДНК прилично сложена тема, покушаћемо да цитирамо најважније тачке, не прелазећи детаље.

ШТА ЈЕ ДНК ПЕНТОСО?

Шећер са 5 атома угљеника, који разликује структуру ДНК нуклеотида, је дезоксирибоза .

Од 5 атома угљеника дезоксирибозе, 3 заслужују посебан помен:

Такозвани " угљеник 1 ", јер је то оно што се придружује азотној бази ;
Такозвани " угљеник 2 ", јер је оно што даје назив деоксирибозе шећеру (НБ: деоксирибоза значи "без кисеоника" и односи се на одсуство атома кисеоника везаних за угљеник);
Такозвани " угљеник 5 ", јер се то везује за фосфатну групу .

Поређење са РНК

Пентоза је рибоза у РНК молекулима. Рибоза се разликује од деоксирибозе само због присуства, на "угљенику 2", атома кисеоника.

Читатељ може увидјети ову разлику ако погледа доњу слику.

ВРСТЕ НУКЛЕОТИДА И АЗОТНИХ БАЗА

ДНК има 4 различита типа нуклеотида .

Разликовати ове елементе је само азотна база, повезана са скелетом пентозно-фосфатне групе (за разлику од базе никада не варира).

Из очигледних разлога, азотне базе ДНК су 4: аденин (А), гванин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т).

Аденин и гванин спадају у класу пуринских, двоструко прстенастих хетероцикличних једињења.

Цитозин и тимин, с друге стране, спадају у категорију пиримидина, хетероцикличних једињења са једним прстеном.

Модел двојне спирале Ватсона и Црицка омогућио је да се у том тренутку разјасне два потпуно непозната аспекта:

Свака азотна база присутна на ланцу ДНК спаја се са азотном базом присутном на другом ланцу ДНК, ефективно формирајући пар, упаривање база.
Упаривање између азотних база двеју линија је веома специфично. У ствари, аденин се придружује само тимину, док се цитозин веже само за гванин.
Након овог другог сензационалног открића, молекуларни биолози и генетичари су назвали аденинске и тиминске базе и цитозинске и гванинске базе " комплементарне једна другој ".

Идентификација комплементарног упаривања између азотних база била је кључна за објашњавање физичких димензија ДНК и посебне стабилности коју уживају ова два ланца.

Генерички молекул људске ДНК садржи око 3, 3 милијарде основних азотних парова (који су око 3, 3 милијарде нуклеотида по филаменту).

Поређење са РНК

У молекулама РНК, азотне базе су аденин, гванин, цитозин и урацил . Ово последње је пиримидин и замењује тимин.

Бонд међу нуклеотидима

Да би се држали заједно нуклеотиди сваког појединачног ланца ДНК су везе фосфодиестарског типа, између фосфатне групе нуклеотида и такозваног "угљеника 5" следећег нуклеотида.

ФИЛАМЕНТИ ИМАЈУ ОПОЗИСАНУ ОРИЈЕНТАЦИЈУ

Праменови ДНК имају два краја, назива се 5 '(прво се чита "пет прво") и 3' (прочитајте "прва три"). По договору, биолози и генетичари су утврдили да 5 ' крај представља главу ДНК ланца, док 3' крај представља реп .

Предлажући свој "модел двоструког хеликса", Ватсон и Црицк су тврдили да два ланца који чине ДНК имају супротну оријентацију. То значи да глава и реп влакна интерагују, односно, са репом и главом другог филамента.

Кратка студија 5 'краја и 3' краја

Фосфатна група везана за "угљеник 5" нуклеотида је њен 5 'крај, док хидроксилна група везана за "угљеник 3" (-ОХ на слици) представља њен крај 3'.

Сједињавање неколико нуклеотида одржава ову диспозицију и управо из тог разлога, у књигама генетике и молекуларне биологије, секвенце ДНК су описане на следећи начин: П-5 '→ 3'-ОХ

* Напомена: велико слово П означава атом фосфора групе фосфата.

СЕДИШТЕ У ЋЕЛИЈИ И ХРОМОЗОМИМА

Еукариотски организми (људско биће је међу њима) поседују, у језгру сваке од својих ћелија, једнаку (и личну) молекулу ДНК .

У нуклеусу (увек у еукариотском организму), ДНК је организована у различитим хромозомима . Сваки хромозом садржи прецизно растезање ДНК повезане са специфичним протеинима (хистони, коексини и кондензира). Веза између ДНК и хромозомских протеина назива се кроматин .

Хромозоми код људи

Организам је диплоидан када је ДНК унутар ћелијског језгра организована у парове хромозома (названих хомологни хромозоми ).

Људско биће је диплоидни организам, јер има 23 пара хомологних хромозома (дакле укупно 46 хромозома) у соматским ћелијама.

Као и код многих других организама, сваки од ових парова има хромозом материнског порекла и хромозом патерналног порекла.

На овој управо описаној слици, представљање случаја само по себи су полне ћелије (или гамете): оне поседују половину хромозома нормалне соматске ћелије (дакле 23, у људском бићу) и због тога се називају хаплоидним .

Људска полна ћелија достигне нормалан скуп од 46 хромозома током оплодње.