všeobecnost
DNA nebo deoxyribonukleová kyselina je genetickým dědictvím mnoha živých organismů, včetně lidí.
Generický nukleotid tvořící DNA obsahuje 3 elementy: fosfátovou skupinu, deoxyribózový cukr a dusíkatou bázi.
DNA organizovaná v chromozomech slouží k tvorbě proteinů, které hrají zásadní roli v regulaci všech buněčných mechanismů organismu.
Co je to DNA?
DNA je biologická makromolekula, která obsahuje všechny informace nezbytné pro správný vývoj a správné fungování buněk živého organismu.
JSOU NUKLEICKÉ KYSELINY
Díky obrazu generického nukleotidu může čtenář vidět, že pentóza představuje prvek, ke kterému je vázána fosfátová skupina (přes fosfodiesterovou vazbu) a dusíkatá báze (prostřednictvím N-glykosidové vazby).
Zkratka DNA znamená deoxyribonukleovou kyselinu nebo deoxyribonukleovou kyselinu .
Kyselina deoxyribonukleová patří do kategorie nukleových kyselin, tedy biologických makromolekul tvořených dlouhými řetězci nukleotidů .
Nukleotid je molekulární jednotka nukleové kyseliny, která je výsledkem spojení 3 prvků:
- Fosfátová skupina ;
- Pentóza, to znamená cukr s 5 atomy uhlíku;
- Dusíkatá báze .
Další velmi důležitá nukleová kyselina: RNA
Další základní nukleovou kyselinou pro správné fungování buněk mnoha organismů je RNA . Zkratka RNA znamená ribonukleovou kyselinu .
Ribonukleová kyselina se liší od kyseliny deoxyribonukleové z hlediska nukleotidů.
PROČ JE TO ZJISTEN GENETICKÉ DĚDICTVÍ?
Genetika a knihy molekulární biologie definují DNA s terminologií genetického dědictví .
Pro odůvodnění použití tohoto znění je skutečnost, že DNA je sídlem genů . Geny jsou nukleotidové sekvence, z nichž jsou odvozeny proteiny. Proteiny jsou další třídou biologických makromolekul nezbytných pro život.
V genech každého z nás je "psaná" část toho, co jsme a co se stane.
DNA DISCOVERY
Objev DNA je výsledkem mnoha vědeckých experimentů.
První a nejdůležitější výzkum v tomto ohledu začal koncem dvacátých let a patřil anglickému lékařovi jménem Frederick Griffith ( Griffithův transformační experiment ). Griffith definoval, co dnes nazýváme DNA, termínem " transformační princip " a myslel, že se jedná o protein.
Pokračující Griffith experimenty byl americký biolog Oswald Avery, s jeho spolupracovníky, mezi 1930 a 1940. Avery ukázal, že Griffith je “princip transformace” nebyl protein, ale jiný typ makromolekuly: nukleová kyselina,
Přesná struktura DNA zůstala neznámá dokud ne 1953, když James Watson a Francis Crick navrhl takzvaný “ dvojitý šroubovice model ”, vysvětlit uspořádání nukleotides uvnitř deoxyribonucleic kyseliny.
Watson a Crick měli neuvěřitelnou intuici, která celé vědecké komunitě odhalila, co biologové a genetici hledali roky.
Objev exaktní struktury DNA umožnil studium a pochopení biologických procesů, do kterých je zapojena deoxyribonukleová kyselina: od toho, jak se replikuje a vytváří RNA (další nukleová kyselina), jak generuje proteiny.
Základní charakteristika Watson a Crick model byl některé studie provedené Rosaling Franklin, Maurice Wilkins a Erwin Chargaff .
struktura
Takzvaný "model dvojité šroubovice" od Watsona a Cricka ukázal, že DNA je velmi dlouhá molekula tvořená dvěma vlákny nukleotidů (polynukleotidová vlákna). Tyto dva polynukleotidové filamenty se navzájem spojují, ale orientují se v opačných směrech, jako spirála.
Vzhledem k tomu, že struktura DNA je poměrně složitým tématem, pokusíme se citovat nejdůležitější body, aniž bychom překročili podrobnosti.
CO JE DNA PENTOSO?
Cukr s 5 atomy uhlíku, který odlišuje strukturu nukleotidů DNA, je deoxyribóza .
Z 5 atomů uhlíku deoxyribózy, 3 si zaslouží zvláštní zmínku:
- Takzvaný " uhlík 1 ", protože to je to, co spojuje dusíkatou bázi ;
- Takzvaný “ uhlík 2 ”, protože to je co dává jméno deoxyribose k cukru (NB: deoxyribose znamená “kyslík-volný” a se odkazuje na nepřítomnost kyslíkových atomů spojených s uhlíkem);
- Takzvaný " uhlík 5 ", protože se váže na fosfátovou skupinu .
Srovnání s RNA
Pentose je ribóza v molekulách RNA. Ribosa se liší od deoxyribózy pouze v důsledku přítomnosti atomu kyslíku na "uhlíku 2".
Čtenář může tento rozdíl ocenit na následujícím obrázku.
TYPY NUKLEOTIDŮ A DUSÍKŮ
DNA má 4 různé typy nukleotidů .
Rozlišovat tyto elementy je jen dusíkatá báze, spojený s kostrou pentose-fosfátové skupiny (který na rozdíl od báze nikdy se mění).
Z pochopitelných důvodů jsou dusíkaté báze DNA 4: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) a thymin (T).
Adenin a guanin patří do třídy purinových, dvojkruhových heterocyklických sloučenin.
Cytosin a thymin na druhé straně spadají do kategorie pyrimidinů, heterocyklických sloučenin s jedním kruhem.
Model dvojité spirály od Watsona a Cricka umožnil v té době objasnit dva zcela neznámé aspekty:
- Každá dusíkatá báze přítomná na řetězci DNA se připojí k dusíkaté bázi přítomné na druhém řetězci DNA, čímž se vytvoří pár, párování bází.
- Párování mezi dusíkatými bázemi obou řetězců je vysoce specifické. Ve skutečnosti se adenin připojuje pouze k thyminu, zatímco cytosin se váže pouze na guanin.
Po tomto druhém senzačním objevu molekulární biologové a genetici nazývali adenin a thyminové báze a cytosinové a guaninové báze " vzájemně se doplňující ".
Identifikace komplementárního párování mezi dusíkatými bázemi byla klíčem k vysvětlení fyzikálních rozměrů DNA a konkrétní stability obou řetězců.
Obecná molekula lidské DNA obsahuje asi 3, 3 miliardy základních dusíkatých párů (což je asi 3, 3 miliardy nukleotidů na vlákno).
Srovnání s RNA
V molekulách RNA jsou dusíkaté báze adenin, guanin, cytosin a uracil . Posledně jmenovaný je pyrimidin a nahrazuje thymin.
BOND MEZI NUKLEOTIDY
Pro udržení dohromady nukleotidy každého jednotlivého řetězce DNA jsou vazby fosfodiesterového typu, mezi fosfátovou skupinou nukleotidu a takzvaným "uhlíkem 5" bezprostředně následujícího nukleotidu.
FILAMENTY Mají OPPOSITE ORIENTACI
DNA řetězce mají dva konce, nazvaný 5 '(číst “pět nejprve”) a 3 ”(číst“ tři nejprve ”). Podle konvencí biologové a genetici zjistili, že 5 ' konec představuje hlavu řetězce DNA, zatímco 3' konec představuje ocas .
Watson a Crick navrhli svůj "model dvojité šroubovice" a tvrdili, že dvě řetězce tvořící DNA mají opačnou orientaci. To znamená, že hlava a ocas vlákna spolupracují s ocasem a hlavou druhého vlákna.
Stručná studie 5 'konce a 3' konce
Fosfátová skupina vázaná na "uhlík 5" nukleotidu je jeho 5 'konec, zatímco hydroxylová skupina vázaná na "uhlík 3" (-OH na obrázku) představuje jeho konec 3'.
Svaz několika nukleotidů udržuje tuto dispozici a je z tohoto důvodu, že v knihách genetiky a molekulární biologie jsou sekvence DNA popsány následovně: P-5 '→ 3'-OH
* Poznámka: velké písmeno P označuje atom fosforu fosfátové skupiny.
SEDADLO V BUNĚK A CHROMOSOMECH
Eukaryotické organismy (mezi nimi člověk) mají v jádru každé své buňky stejnou (a osobní) molekulu DNA .
V jádru (vždy v eukaryotickém organismu) je DNA organizována v různých chromozomech . Každý chromozóm obsahuje přesný úsek DNA spojený se specifickými proteiny (histony, koexiny a kondenzáty). Asociace mezi DNA a chromozomálními proteiny se nazývá chromatin .
Chromozomy u lidí
Organismus je diploidní, když je DNA uvnitř buněčného jádra organizována ve dvojicích chromozomů (nazývaných homologní chromozomy ).
Lidská bytost je diploidní organismus, protože ve svých somatických buňkách má 23 párů homologních chromozomů (tedy 46 chromosomů vůbec).
Jak v mnoha jiných organismech, každý z těchto párů má chromozom mateřského původu a chromozom otcovského původu.
V tomto obrázku, který je právě popsán, reprezentovat případ sám o sobě jsou pohlavní buňky (nebo gamety): tyto mají polovinu chromozomů normální somatické buňky (tedy 23, v lidské bytosti) a jsou z tohoto důvodu haploidní,
Lidská pohlavní buňka dosáhne normálního souboru 46 chromozomů během oplodnění.
funkce
DNA slouží pro tvorbu proteinů, makromolekul nezbytných pro regulaci buněčných mechanismů organismu.
Lidské chromosomy
Proces, který vede k tvorbě proteinů, je velmi složitý a zahrnuje základní mezikrok: transkripci DNA do RNA .
Molekula RNA je srovnatelná se slovníkem, protože umožňuje translaci nukleotidů DNA do aminokyselin proteinů .
Zabývat se syntézou proteinů - procesem, který není překvapivě nazýván překladem - jsou některé malé buněčné organely, známé jako ribozomy .
DNA → RNA → protein je to, co odborníci nazývají centrální dogma molekulární biologie.
