keluasan
DNA, atau asid deoksiribonukleat, adalah warisan genetik banyak organisma hidup, termasuk manusia.
DNA generik yang membentuk nukleotida merangkumi 3 unsur: kumpulan fosfat, gula deoksiribosa dan asas nitrogen.
Diorganisasikan dalam kromosom, DNA berfungsi sebagai penjanaan protein, yang memainkan peranan penting dalam mengawal selia semua mekanisme sel organisma.
Apakah DNA?
DNA adalah makromolekul biologi yang mengandungi semua maklumat yang diperlukan untuk pembangunan yang betul dan berfungsi dengan baik sel-sel organisma hidup.
IT IS A ACUC NUCLEIC
Terima kasih kepada imej nukleotida generik, pembaca dapat melihat bahawa pentose mewakili unsur di mana kumpulan fosfat (melalui ikatan fosfodiester) dan asas nitrogenus (melalui ikatan N-glikosidik) terikat.
Singkatan DNA bermaksud asid deoxyribonucleic atau asid deoksiribonukleik .
Asid deoxyribonucleic tergolong dalam kategori asid nukleik, iaitu makromolekul biologi yang terdiri daripada rantai panjang nukleotida .
Nukleotida ialah unit molekul asid nukleik, yang terhasil daripada kesatuan 3 elemen:
- Kumpulan fosfat ;
- Pentose, iaitu gula dengan 5 atom karbon;
- Pangkalan nitrogenous .
Satu lagi asid nukleik yang penting: RNA
Satu lagi asid nukleik asas untuk berfungsi dengan baik sel-sel daripada banyak organisma adalah RNA . RNA singkatan bermaksud asid ribonukleik .
Asid ribonukleat berbeza daripada asid deoksiribonukleik dari segi nukleotida.
MENGAPA MENGENALKAN WARISAN GENETIK?
Buku genetik dan biologi molekul mentakrifkan DNA dengan istilah warisan genetik .
Untuk membenarkan penggunaan perkataan ini adalah fakta bahawa DNA adalah kerusi gen . Gen adalah urutan nukleotida, dari mana protein diperolehi. Protein adalah satu lagi kelas makromolekul biologi yang sangat diperlukan untuk kehidupan.
Dalam gen kita masing-masing, terdapat "tertulis" sebahagian daripada apa yang kita dan apa yang kita akan menjadi.
PEMBUANGAN DNA
Penemuan DNA adalah hasil daripada banyak eksperimen saintifik.
Penyelidikan pertama dan paling penting dalam hal ini bermula pada penghujung tahun 1920an dan menjadi pegawai perubatan Inggeris bernama Frederick Griffith ( percubaan transformasi Griffith ). Griffith mendefinisikan apa yang kini kita panggil DNA dengan istilah " prinsip transformasi " dan menganggapnya protein.
Percubaan Griffith yang berterusan adalah ahli biologi Amerika Oswald Avery, dengan kolaboratornya, antara 1930 dan 1940. Avery menunjukkan bahawa "prinsip transformasi" Griffith bukan protein, tetapi satu lagi makromolekul: asid nukleik .
Struktur DNA yang tepat tidak diketahui hingga 1953, ketika James Watson dan Francis Crick mengajukan " model heliks ganda " yang disebut, untuk menjelaskan susunan nukleotida dalam asid deoksiribonukleik.
Watson dan Crick mempunyai gerak hati yang luar biasa, mendedahkan kepada seluruh masyarakat saintifik yang telah dicari oleh ahli biologi dan ahli genetik.
Penemuan struktur DNA yang tepat memungkinkan kajian dan pemahaman tentang proses biologi di mana asid deoksiribonukleik terlibat: dari bagaimana ia mereplikasi dan membentuk RNA (asid nukleik lain) untuk bagaimana ia menghasilkan protein.
Asas untuk penerangan model Watson dan Crick adalah beberapa kajian yang dilakukan oleh Rosaling Franklin, Maurice Wilkins dan Erwin Chargaff .
struktur
Apa yang dipanggil "model heliks ganda" oleh Watson dan Crick menunjukkan bahawa DNA adalah molekul yang sangat panjang, dibentuk oleh dua helai nukleotida (polinukleotida filamen). Bersatu satu sama lain tetapi berorientasikan arah yang bertentangan, filamen polynukleotida ini membungkus satu sama lain, seperti lingkaran.
Oleh kerana struktur DNA adalah topik yang agak rumit, kami akan cuba memetik mata yang paling penting, tanpa melebihi butirannya.
APAKAH PENTOSO DNA?
Gula dengan 5 atom karbon, yang membezakan struktur nukleotida DNA, adalah deoxyribose .
Daripada 5 atom karbon deoxyribose, 3 patut disebutkan sebutan khas:
- Apa yang dipanggil " karbon 1 ", kerana ia adalah apa yang bergabung dengan asas nitrogenous ;
- Apa yang disebut " karbon 2 ", kerana ia memberikan nama deoksiribosa kepada gula (NB: deoxyribose bermaksud "bebas oksigen" dan merujuk kepada ketiadaan atom oksigen yang dikaitkan dengan karbon);
- Apa yang dipanggil " karbon 5 ", kerana ia adalah apa yang mengikat kepada kumpulan fosfat .
Perbandingan dengan RNA
Pentose adalah ribosa dalam molekul RNA. Ribose berbeza daripada deoxyribose hanya kerana kehadiran, pada "karbon 2", atom oksigen.
Pembaca boleh menghargai perbezaan ini dengan melihat angka di bawah.
JENIS NUCLEOTIDS DAN NITROGEN BASES
DNA mempunyai 4 jenis nukleotida yang berbeza .
Untuk membezakan unsur-unsur ini hanya asas nitrogenous, yang dikaitkan dengan rangka kumpulan pentosa-fosfat (yang tidak seperti asas tidak pernah berubah).
Atas alasan yang jelas, asas DNA nitrogen adalah 4: adenine (A), guanine (G), sitosin (C) dan timin (T).
Adenine dan guanine tergolong dalam kelas purin, sebatian heterosiklik berganda.
Cytosine dan timina, sebaliknya, jatuh ke dalam kategori pirimidin, sebatian heterosiklik cincin tunggal.
Model heliks ganda oleh Watson dan Crick memungkinkan untuk menjelaskan dua aspek yang tidak diketahui pada masa itu:
- Setiap asas nitrogen yang terdapat pada helai DNA bergabung dengan asas nitrogen yang terdapat pada helai DNA yang lain, dengan berkesan membentuk sepasang, sepasang, pangkalan.
- Pasangan antara asas nitrogen dengan kedua-dua helai sangat spesifik. Malah, adenine hanya bergabung dengan timin, sementara sitosin mengikat hanya kepada guanine.
Selepas penemuan sensasi kedua ini, ahli biologi molekul dan ahli genetik dinamakan asas adenina dan timin dan asas cytosine dan guanine " saling melengkapi antara satu sama lain ".
Pengenalpastian pasangan yang saling melengkapi antara asas nitrogen adalah kunci untuk menerangkan dimensi fizikal DNA dan kestabilan tertentu yang dinikmati oleh kedua-dua helai.
Molekul DNA manusia generik mengandungi kira-kira 3.3 bilion pasangan nitrogen asas (iaitu kira-kira 3.3 bilion nukleotida setiap filamen).
Perbandingan dengan RNA
Dalam molekul RNA, asas nitrogen adalah adenine, guanine, cytosine dan uracil . Yang terakhir adalah pyrimidine dan menggantikan timin.
BOND TO THE NUCLEOTIDES
Untuk memegang bersama-sama nukleotida setiap helai DNA tunggal adalah ikatan-ikatan fosfodiester, antara kumpulan fosfat nukleotida dan apa yang dipanggil "karbon 5" daripada nukleotida segera berikut.
FILMEN MEMPUNYAI ORIENTASI OPERASI
Lembaran DNA mempunyai dua hujung, dipanggil 5 '(baca "lima pertama") dan 3' (baca "tiga pertama"). Oleh konvensyen, para ahli biologi dan ahli genetik telah menubuhkan bahawa akhir 5 'mewakili kepala sehelai DNA, sementara akhir 3' mewakili ekor .
Dalam mencadangkan "model heliks ganda" mereka, Watson dan Crick mendakwa bahawa kedua-dua helai yang membentuk DNA mempunyai orientasi yang bertentangan. Ini bermakna kepala dan ekor filamen berinteraksi, masing-masing, dengan ekor dan kepala filamen lain.
Kajian ringkas mengenai akhir 5 'akhir dan 3'
Kumpulan fosfat yang terikat pada "karbon 5" nukleotida ialah akhir 5 ', manakala kumpulan hidroksil yang terikat pada "karbon 3" (-OH dalam angka) mewakili hujungnya 3'.
Kesatuan beberapa nukleotida mengekalkan disposisi ini dan oleh sebab itu, dalam buku genetik dan biologi molekul, urutan DNA digambarkan seperti berikut: P-5 '→ 3'-OH
* Sila ambil perhatian: huruf kapital P mengiktiraf atom fosfor kumpulan fosfat.
SEAT DALAM SEL DAN CHROMOSOMES
Organisme eukariotik (manusia adalah di antara mereka) mempunyai inti sel masing-masing, molekul DNA yang sama (dan peribadi) .
Dalam nukleus (selalu dalam organisma eukariotik), DNA diorganisasikan dalam kromosom yang berlainan. Setiap kromosom mengandungi regangan DNA yang berkaitan dengan protein tertentu (histones, coexines dan condensation). Hubungan antara DNA dan protein kromosom dipanggil chromatin .
Kromosom pada manusia
Organisma diploid apabila DNA, di dalam nukleus selular, diatur dalam pasang kromosom (dipanggil kromosom homolog ).
Manusia adalah organisma diploid, kerana ia mempunyai 23 pasang kromosom homolog (oleh itu 46 kromosom dalam semua) dalam sel somatiknya.
Seperti banyak organisma lain, masing-masing pasangan ini mempunyai kromosom asal ibu dan kromosom asal bapa.
Dalam gambar ini yang dijelaskan, untuk mewakili kes itu sendiri adalah sel-sel seks (atau gamet): ini mempunyai separuh kromosom sel somatik biasa (oleh itu 23, dalam manusia) dan dipanggil, oleh sebab ini, haploid .
Sel seks manusia mencapai set biasa 46 kromosom semasa persenyawaan.
fungsi
DNA berfungsi untuk penjanaan protein, makromolekul yang sangat diperlukan dalam mengawal selia mekanisme sel organisma.
Kromosom manusia
Proses yang membawa kepada pembentukan protein sangat rumit dan termasuk langkah menengah asas: transkripsi DNA ke dalam RNA .
Molekul RNA adalah sebanding dengan kamus, kerana ia membolehkan terjemahan nukleotida DNA ke dalam asid amino protein .
Untuk menangani sintesis protein - suatu proses yang, tidak menghairankan, dipanggil terjemahan - ada beberapa organel selular kecil, yang dikenali sebagai ribosom .
DNA → RNA → protein adalah apa yang ahli memanggil dogma pusat biologi molekul.
