Tartalom
- A DNS szerkezete
- Specifikus alap-párosítás
- Hol található a DNS?
- DNS replikáció
- Intronok és exonok
- RNS transzkripció
- Hogyan fedezték fel a DNS szerkezetét?
DNSvagy dezoxiribonukleinsav"A nukleinsav (a természetben található két ilyen sav közül egy), amely arra szolgál, hogy egy organizmusról genetikai információkat tároljon oly módon, hogy az a következő generációkra átvihető legyen. A másik nukleinsav RNSvagy ribonukleinsav.
A DNS hordozza a test minden egyes fehérjéjének genetikai kódját, és így sablonként működik az egész ön számára. Az a DNS sorozat, amely egyetlen fehérjeterméket kódol, a gén.
A DNS nagyon hosszú, monomer egységek nevű polimerekből áll nukleotidok, amelyek három különálló régiót tartalmaznak, és a DNS négy különálló ízében vannak, a három régió egyikének szerkezetének eltéréseinek köszönhetően.
Az élő dolgokban a DNS-t a hisztonoknak nevezett fehérjékkel együtt csomagolják, hogy egy kromatin nevű anyagot hozzanak létre. Az eukarióta szervezetekben a kromatin számos különféle darabból feloszlik, úgynevezett kromoszómákká. A DNS-t átadják a szülõktõl az utódoknak, de a DNS-é egy részét kizárólag az anyád adja át, mint látnád.
A DNS szerkezete
A DNS nukleotidokból áll, és mindegyik nukleotid tartalmaz nitrogénbázist, egy-három foszfátcsoportot (a DNS-ben csak egy van) és egy öt széntartalmú cukormolekulát, az úgynevezett dezoxiribózt. (Az RNS-ben a megfelelő cukor ribóz.)
A természetben a DNS két komplementer szálú, párosított molekulaként létezik. Ez a két szál a középső rész minden nukleotidjával össze van kötve, és a kapott "létrát" egy dupla spirál, vagy pár eltolt spirál.
A nitrogén bázisok négyféle fajta egyikét tartalmazzák: adenin (A), citozin (C), guanin (G) és timin (T). Az adenin és a guanin a purineknek nevezett molekulák osztályába tartozik, amelyek két összekapcsolt kémiai gyűrűt tartalmaznak, míg a citozin és a timin a pirimidinek néven ismert molekulák osztályába tartoznak, amelyek kisebbek és csak egy gyűrűt tartalmaznak.
Specifikus alap-párosítás
A bázisok kötése a szomszédos szálakban levő nukleotidok között hozza létre a DNS létra "lépcsőit". Amint történik, a purin csak ebben a helyzetben kötődik egy pirimidinnel, és ennél is specifikusabb: A kötődik csak és csak a T-hez, míg C kötődik csak és csak a G-hez.
Ez egy-egy alap párosítás azt jelenti, hogy ha az egyik DNS-szál ismert nukleotidok szekvenciája (gyakorlati célokra szinonimája a "bázisok szekvenciájának"), akkor a másik, komplementer szál bázissorrendje könnyen meghatározható.
A szomszédos nukleotidok közötti kötést ugyanabban a DNS-szálban az egyik nukleotid cukorja és a másik foszfátcsoportja között hidrogénkötések kialakulása hozza létre.
Hol található a DNS?
A prokarióta szervezetekben a DNS a sejt citoplazmájában helyezkedik el, mivel a prokariótákban nincs mag. Az eukarióta sejtekben a DNS a magban helyezkedik el. Itt betörtek kromoszómák. Az embereknek 46 különbözõ kromoszóma van, mindegyik szülõbõl 23-ban.
Ez a 23 különböző kromoszóma különbözik a mikroszkóp alatt kialakult fizikai megjelenésüktől, tehát számozhatók 1-től 22-ig, majd X vagy Y a nemi kromoszómához. A különböző szülők megfelelő kromoszómáit (például az anyád 11. kromoszómáját és az apád 11. kromoszómáját) homológ kromoszómáknak nevezzük.
A DNS-t szintén megtalálják a mitokondriumokban az eukarióták száma általában a növényi sejtek kloroplasztjaiban kifejezetten. Ez önmagában alátámasztja azt az uralkodó elképzelést, miszerint ezek a szervelek mind önálló baktériumként léteztek, mielőtt a korai eukarióták elnyelik őket több mint két milliárd évvel ezelőtt.
Az a tény, hogy a mitokondriumokban és a kloroplasztokban levő DNS olyan fehérjetermékeket kódol, amelyek nukleáris DNS-ét nem adja még inkább az elmélet hitelességét.
Mivel a mitokondriumokba vezető DNS csak az anya petesejtből jut oda, köszönhetően annak, hogy a sperma és a tojás hogyan képződött és kombinálódnak, minden mitokondriális DNS az anyai vonalon keresztül jut, vagy bármilyen organizmus anyjainak DNS-ét vizsgálják.
DNS replikáció
Minden sejtosztás előtt a sejtmagban lévő összes DNS-t lemásolni kell, vagy többszörözött, így a hamarosan megjelenő osztályban létrehozott minden új cellának lehet másolata. Mivel a DNS kettős szálú, a replikáció megkezdése előtt meg kell boncolni, hogy az enzimek és más molekulák, amelyek részt vesznek a replikációban, helyet foglaljanak el a szálak mentén munkájuk elvégzéséhez.
Ha egyetlen DNS-szálat lemásolunk, a termék valójában egy új szál, kiegészítve a templát (másolva) szálat. Tehát ugyanazzal a bázis-DNS-szekvenciával rendelkezik, mint a szálon, amely a replikáció megkezdése előtt a templáthoz volt kötve.
Így minden régi DNS-szál párosul egy új DNS-szálral minden új, replikált kettős szálú DNS-molekulában. Erre utalnak félvezető replikáció.
Intronok és exonok
A DNS áll intronvagy olyan DNS-szakaszok, amelyek nem kódolnak semmilyen fehérjeterméket és exon, amelyek olyan kódoló régiók, amelyek fehérjetermékeket képeznek.
Az a mód, ahogyan az exonok átjutnak a fehérjékkel kapcsolatos információk mentén, átjutnak átírás vagy messenger RNS előállítása (mRNS) a DNS-ből.
Amikor egy DNS-szálat átírunk, az így kapott mRNS-szál azonos bázisszekvenciájú, mint a templát-szál DNS-komplement, kivéve egy különbséget: ahol a timin fordul elő a DNS-ben, uracil (U) előfordul az RNS-ben.
Mielőtt az mRNS-t el lehet küldeni fehérjé történő transzlációra, az introneket (a gének nem kódoló része) ki kell venni a szálból. Az enzimek "összekapcsolják" vagy "kivágják" az intronokat a szálakból, és az összes exont összekapcsolják, hogy az mRNS végső kódoló szálát képezzék.
Ezt RNS poszt-transzkripciós feldolgozásnak nevezzük.
RNS transzkripció
Az RNS transzkripciója során a ribonukleinsavat olyan DNS szálból hozzák létre, amelyet elválasztottak a komplementer partnerétől. Az így alkalmazott DNS-szálat templát-szálnak nevezzük. Maga a transzkripció számos tényezőtől függ, beleértve az enzimeket (pl. RNS polimeráz).
Az átírás történik a magban. Amikor az mRNS szál elkészült, akkor elhagyja a magot a nukleáris burkolón keresztül, amíg az a-hoz nem kapcsolódik riboszóma, ahol a transzláció és a fehérje szintézis kibontakozik. Így az átírás és a transzláció fizikailag el vannak választva egymástól.
Hogyan fedezték fel a DNS szerkezetét?
James Watson és Francis Crick ismertek arról, hogy a molekuláris biológia egyik legmélyebb misztériumának felfedezői: a kettős spirál DNS szerkezete és alakja, a molekula felelős az egyedülálló genetikai kódért, amelyet mindenki hordoz.
Miközben a duó megszerezte a helyét a nagy tudósok panteonjában, munkájuk számos más tudós és kutató eredményétől függött, mind a múlt, mind a Watsons és a Cricks saját időben tevékenykedő területein.
A 20. század közepén, 1950-ben, az osztrák Erwin Chargaff felfedezte, hogy a DNS-szálakban az adenin mennyisége és a jelen lévő timin mennyisége mindig azonos volt, és hasonló kapcsolat áll fenn a citozin és a guanin esetében. Így a jelen lévő purinek mennyisége (A + G) megegyezett a jelen lévő pirimidinek mennyiségével.
Is, a brit tudós Rosalind Franklin röntgenkrisztallográfiával azt spekuláltuk, hogy a DNS-szálak foszfáttartalmú komplexeket képeznek-e a szál mentén.
Ez összhangban állt a kettős spirál modelljével, ám Franklin ezt nem ismerte fel, mivel senkinek nem volt megfelelő oka feltételezni ezt a DNS-formát. De 1953-ra Watson és Crick Franklins kutatásainak segítségével mindent összetett. Segített nekik az a tény, hogy a kémiai molekulák modellépítése maga egy gyorsan javuló törekvés volt abban az időben