всеобщност
ДНК, или дезоксирибонуклеинова киселина, е генетичното наследство на много живи организми, включително човешки същества.
Общ нуклеотид, който образува ДНК, съдържа 3 елемента: фосфатна група, дезоксирибозна захар и азотна база.
Организирана в хромозоми, ДНК се използва за генериране на протеини, които играят основна роля в регулирането на всички клетъчни механизми на организма.
Какво е ДНК?
ДНК е биологичната макромолекула, която съдържа цялата информация, необходима за правилното развитие и правилното функциониране на клетките на живия организъм.
Това е ядрена киселина
Благодарение на образа на генеричен нуклеотид, читателят може да забележи, че пентозата представлява елементът, към който е свързана фосфатната група (чрез фосфодиестерна връзка) и азотната основа (чрез N-гликозидна връзка).
Акронимът DNA означава дезоксирибонуклеинова киселина или дезоксирибонуклеинова киселина .
Дезоксирибонуклеиновата киселина принадлежи към категорията нуклеинови киселини, т.е. биологични макромолекули, състоящи се от дълги вериги от нуклеотиди .
Нуклеотидът е молекулната единица на нуклеинова киселина, получена от обединението на 3 елемента:
- Фосфатна група ;
- Пентоза, която е захар с 5 въглеродни атома;
- Азотна основа .
Друга много важна нуклеинова киселина: РНК
Друга основна нуклеинова киселина за правилното функциониране на клетките на много организми е РНК . Акронимът РНК означава рибонуклеинова киселина .
Рибонуклеиновата киселина се различава от дезоксирибонуклеиновата киселина от нуклеотидния профил.
ЗАЩО ЕТО ГЕНЕТИЧНО НАСЛЕДСТВО?
Генетичните книги и молекулярната биология определят ДНК с терминология на генетичното наследство .
За да се оправдае използването на тази формулировка е фактът, че ДНК е седалището на гените . Гените са нуклеотидните последователности, от които произлизат протеините. Протеините са друг клас биологични макромолекули, необходими за живота.
В гените на всеки от нас има "написана" част от това, което сме и какво ще стане.
ОТКРИВАНЕ НА ДНК
Откриването на ДНК е резултат от множество научни експерименти.
Най-ранните и най-важни изследвания в тази насока започват в края на 20-те години и принадлежат на английски медицински специалист на име Фредерик Грифит ( експеримент за трансформация на Грифит ). Грифит дефинира това, което сега наричаме ДНК с термина " преобразуващ принцип " и смята, че е протеин.
Експериментите на Грифит продължават с американския биолог Осуалд Ейвъри, заедно с неговите сътрудници, между 1930 и 1940 година. Ейвъри показа, че "трансформиращият принцип" на Грифит не е протеин, а друг вид макромолекула: нуклеинова киселина,
Точната структура на ДНК остава неизвестна до 1953 г., когато Джеймс Уотсън и Франсис Крик предлагат така наречения " модел на двойна спирала ", за да обяснят подреждането на нуклеотидите в дезоксирибонуклеиновата киселина.
Уотсън и Крик имаха невероятна интуиция, разкривайки пред цялата научна общност това, което биолозите и генетиците търсеха от години.
Откриването на точната структура на ДНК направи възможно да се проучат и разберат биологичните процеси, в които се включва дезоксирибонуклеиновата киселина: от това как се репликира и формира РНК (друга нуклеинова киселина) и как тя генерира протеини.
Фундаментални за описанието на модела на Уотсън и Крик бяха някои изследвания, проведени от Росалинг Франклин, Морис Уилкинс и Ервин Чаргаф .
структура
Така нареченият "модел с двойна спирала" на Уотсън и Крик показа, че ДНК е много дълга молекула, съставена от две нуклеотидни нишки (полинуклеотидни нишки). Обединени един с друг, но ориентирани в противоположни посоки, тези две полинуклеотидни нишки са увити една в друга, като спирала.
Тъй като структурата на ДНК е доста сложна тема, ще се опитаме да споменем най-важните точки, без да надхвърляме подробностите.
КАКВО Е PENTOSE НА ДНК?
5-въглеродната захар, която отличава структурата на ДНК нуклеотидите, е дезоксирибоза .
От 5-те въглеродни атома на дезоксирибоза 3 заслужават специално внимание:
- Така нареченият " въглерод 1 ", защото той е този, който се присъединява към азотната основа ;
- Така нареченият " въглерод 2 ", защото това, което дава името на дезоксирибоза на захар (NB: дезоксирибоза означава "свободен от кислород" и се отнася до липсата на кислородни атоми, свързани с въглерода);
- Така нареченият " въглерод 5 ", защото той е този, който се свързва с фосфатната група .
Сравнение с РНК
В молекулите на РНК пентозата е рибоза . Рибозата се различава от дезоксирибозата само чрез присъствието на "въглерод 2" на кислороден атом.
Читателят може да оцени тази разлика, като погледне фигурата по-долу.
ВИДОВЕ НУКЛЕОТИДИ И АЗОТНИ БАЗИ
ДНК има 4 вида различни нуклеотиди .
Да се разграничат тези елементи е само азотната основа, свързана с пентозната скелетно-фосфатна група (която за разлика от базата никога не варира).
Ядрените ДНК бази са по очевидни причини 4: аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) и тимин (Т).
Аденинът и гуанинът принадлежат към класа на пурините, хетероциклени съединения с двойни пръстени.
Цитозин и тимин, от друга страна, попадат в категорията на пиримидини, хетероциклени съединения с единичен пръстен.
Моделът на Уотсън и Крик с двойна спирала даде възможност да се изяснят два аспекта, които тогава бяха напълно неизвестни:
- Всяка азотна основа, присъстваща в ДНК верига, се присъединява към азотната основа, присъстваща в друга верига на ДНК, образувайки всъщност двойка, двойка, бази.
- Сдвояването между азотните основи на двете вериги е много специфично. Всъщност, аденин се присъединява само към тимина, докато цитозинът се свързва само с гуанина.
След това второ сензационно откритие, молекулярните биолози и генетици определиха адениновите и тиминовите основи и основите на цитозин и гуанин като " взаимно допълващи се ".
Идентифицирането на допълващото сдвояване между азотните основи представлява ключов елемент, за да се обяснят физическите размери на ДНК и специфичната стабилност на двете нишки.
Генерична човешка ДНК молекула съдържа приблизително 3, 3 милиарда азотни базови двойки (които са около 3, 3 милиарда нуклеотида на верига).
Сравнение с РНК
В молекулите на РНК азотните основи са аденин, гуанин, цитозин и урацил . Последният е пиримидин и замества тимина.
МЕЖДУ НУКЛЕОТИДИ
За да се запазят нуклеотидите на всяка отделна верига на ДНК, заедно са фосфодиестерни връзки, между фосфатната група на нуклеотид и така наречения "въглерод 5" от непосредствено следващия нуклеотид.
ФИЛЕМЕНТИТЕ ИМАТ ПРЕДСТАВИТЕЛНА ОРИЕНТАЦИЯ
Направленията на ДНК имат два края, наречени 5 '(гласи "пет първи") и 3 "(гласи" три първи "). По конвенция, биолози и генетици са установили, че 5 ' краят представлява главата на ДНК нишка, докато 3' края представлява опашката .
Предлагайки своя "модел с двойна спирала", Уотсън и Крик твърдят, че двете нишки, формиращи ДНК, имат обратна ориентация. Това означава, че главата и опашката на нишката взаимодействат съответно с опашката и главата на другата нишка.
Кратко проучване на 5 'края и 3' край
Фосфатната група, свързана с "въглерод 5" на нуклеотида, е 5 'края, докато хидроксилната група, свързана с "въглерод 3" (-ОН на фигурата), представлява нейният 3' край.
Съединението на няколко нуклеотида поддържа тази диспозиция и поради тази причина, в книгите за генетика и молекулярна биология, последователностите на ДНК са описани както следва: P-5 '→ 3'-OH
* Моля, обърнете внимание: главна буква П идентифицира фосфорен атом на фосфатната група.
СЕДАЛО В КЛЕТКАТА И ХРОМОЗОМ
Еукариотните организми (човешкото същество е сред тях) притежават, в ядрото на всяка от своите клетки, еднаква (и лична) ДНК молекула .
В ядрото (винаги в еукариотен организъм) ДНК е организирана в различни хромозоми . Всяка хромозома съдържа точен участък от ДНК, свързан със специфични протеини (хистони, кохезини и кондензация). Връзката между ДНК и хромозомни протеини се нарича хроматин .
Хромозоми в човешкото същество
Организмът е диплоиден, когато ДНК, вътре в клетъчното ядро, е организирана в двойки хромозоми (наречени хомоложни хромозоми ).
Човешкото същество е диплоиден организъм, тъй като има 23 двойки хомоложни хромозоми (по този начин общо 46 хромозоми) в неговите соматични клетки.
Както и при много други организми, всяка от тези двойки участва в хромозома от майчински произход и хромозома с бащинска принадлежност.
В тази картина, която току-що описана, представянето на случай само по себе си са сексуалните клетки (или гамети): те имат половината от хромозомите на нормалната соматична клетка (следователно 23, в човешкото същество) и се казва, по тази причина, хаплоидни,
Човешката сексуална клетка достига нормалния набор от 46 хромозоми по време на оплождането.
функция
ДНК се използва за генериране на протеини, макромолекули, необходими за регулиране на клетъчните механизми на организма.
Човешки хромозоми
Процесът, който води до образуването на протеини е много сложен и включва фундаментална междинна стъпка: транскрипцията на ДНК в РНК .
Молекулата на РНК е сравнима с речника, тъй като позволява да се преведат нуклеотидите на ДНК в аминокиселините на протеините .
Да се справим със синтеза на протеини - процес, който не е изненадващо, че носи името на превода, са някои малки клетъчни органели, известни като рибозоми .
ДНК → РНК → протеините са това, което експертите наричат централна догма на молекулярната биология.
