Indhold
- Strukturen af DNA
- Specifik limning af basis-par
- Hvor findes DNA?
- DNA-replikation
- Introner og eksoner
- RNA-transkription
- Hvordan blev DNA-strukturen opdaget?
DNA, eller deoxyribonukleinsyre, er en nukleinsyre (en af to sådanne syrer, der findes i naturen), der tjener til at lagre genetisk information om en organisme på en måde, der kan overføres til efterfølgende generationer. Den anden nukleinsyre er RNA, eller ribonukleinsyre.
DNA bærer den genetiske kode for hvert eneste protein, som din krop fremstiller, og fungerer således som en skabelon for hele dig. En streng DNA, der koder for et enkelt proteinprodukt kaldes a gen.
DNA består af meget lange polymerer af monomere enheder, der kaldes nukleotider, der indeholder tre forskellige regioner og findes i fire forskellige smag i DNA takket være afvigelser i strukturen i en af disse tre regioner.
I levende ting er DNA bundtet sammen med proteiner kaldet histoner for at skabe et stof kaldet kromatin. Kromatinet i eukaryote organismer brydes i et antal forskellige bunker, kaldet kromosomer. DNA overføres fra forældre til deres afkom, men noget af dit DNA blev udeladt udelukkende fra din mor, som du kan se.
Strukturen af DNA
DNA består af nukleotider, og hvert nukleotid inkluderer en nitrogenbase, en til tre fosfatgrupper (i DNA er der kun en) og et fem-carbon-sukkermolekyle kaldet deoxyribose. (Det tilsvarende sukker i RNA er ribose.)
I naturen eksisterer DNA som et parret molekyle med to komplementære strenge. Disse to strenge er sammenføjet ved hvert nucleotid på tværs af midten, og den resulterende "stige" er snoet i form af en dobbelt helix, eller par offset spiraler.
De nitrogenholdige baser findes i en af fire sorter: adenin (A), cytosin (C), guanin (G) og thymin (T). Adenin og guanin er i en klasse af molekyler kaldet puriner, der indeholder to sammenføjede kemiske ringe, hvorimod cytosin og thymin hører til klassen af molekyler kendt som pyrimidiner, som er mindre og kun indeholder en ring.
Specifik limning af basis-par
Det er bindingen af baser mellem nukleotider i tilstødende strenge, der skaber "trin" i DNA-stigen. Som det sker, kan en purin kun binde til en pyrimidin i denne indstilling, og den er endnu mere specifik end det: A binder til og kun til T, hvorimod C binder til og kun til G.
Dette en-til-en-baseparring betyder, at hvis sekvensen af nukleotider (synonymt med "sekvens af baser" til praktiske formål) for en DNA-streng er kendt, kan sekvensen af baser i den anden, komplementær streng let bestemmes.
Binding mellem tilstødende nukleotider i den samme DNA-streng bevirkes ved dannelse af hydrogenbindinger mellem sukkeret i det ene nukleotid og den næste phosphatgruppe.
Hvor findes DNA?
I prokaryotiske organismer sidder DNA'et i cytoplasmaet i cellen, da prokaryoter mangler kerner. I eukaryotiske celler sidder DNA i kernen. Her er det brudt ind kromosomer. Mennesker har 46 forskellige kromosomer med 23 fra hver forælder.
Disse 23 forskellige kromosomer er alle tydelige på fysisk udseende under et mikroskop, så de kan nummereres 1 til 22 og derefter X eller Y for sexkromosomet. Tilsvarende kromosomer fra forskellige forældre (f.eks. Kromosom 11 fra din mor og kromosom 11 fra din far) kaldes homologe kromosomer.
DNA findes også i mitokondrier af eukaryoter generelt såvel som i chloroplasterne af planteceller specifikt. Dette i sig selv understøtter den herskende idé om, at begge disse organeller eksisterede som fritstående bakterier, før de blev oversvømmet af tidlige eukaryoter for over to milliarder år siden.
Det faktum, at DNA i mitokondrier og kloroplaster koder for proteinprodukter, som nukleart DNA, ikke giver endnu større tro til teorien.
Fordi DNA'et, der kommer vej ind i mitokondrier, kun kommer der fra mødrenes ægcelle, takket være den måde, sæd og æg genereres og kombineres, kommer al mitokondrialt DNA gennem moderlinjen, eller mødrene til uanset organisme-DNA undersøges.
DNA-replikation
Før hver celledeling skal alt DNA i cellekernen kopieres, eller replikeres, så hver nye celle oprettet i den division, der snart kommer, kan have en kopi. Da DNA er dobbeltstrenget, skal det afvikles, før replikation kan starte, så enzymerne og andre molekyler, der deltager i replikation, har plads langs strengene til at udføre deres arbejde.
Når en enkelt DNA-streng kopieres, er produktet faktisk en ny streng, der er komplementær til den (kopierede) streng. Den har således den samme base-DNA-sekvens som den streng, der var bundet til skabelonen inden replikation startede.
Således er hver gamle DNA-streng parret med en ny DNA-streng i hver nye replikerede dobbeltstrengede DNA-molekyle. Dette kaldes semikonservativ replikation.
Introner og eksoner
DNA består af introns, eller sektioner af DNA, der ikke koder for proteinprodukter og exoner, som er kodende regioner, der laver proteinprodukter.
Den måde, eksoner overfører information om proteiner, er igennem transkription eller oprettelse af messenger RNA (mRNA) fra DNA.
Når en DNA-streng transkriberes, har den resulterende streng af mRNA den samme basesekvens som skabelonstrengens DNA-komplement, bortset fra en forskel: hvor thymin forekommer i DNA, uracil (U) forekommer i RNA.
Inden mRNA'et kan sendes til at blive oversat til et protein, skal intronerne (den ikke-kodende del af generne) tages ud af strengen. Enzymer "splejsede" eller "skære" intronerne ud af strengene og fastgør alle eksonerne sammen for at danne den endelige kodende streng af mRNA.
Dette kaldes RNA post-transkriptionel behandling.
RNA-transkription
Under RNA-transkription dannes ribonukleinsyre fra en DNA-streng, der er blevet adskilt fra dens komplementære partner. Den således anvendte DNA-streng kendes som skabelonstrengen. Transkription i sig selv er afhængig af en række faktorer, herunder enzymer (f.eks. RNA-polymerase).
Transkription forekommer i kernen. Når mRNA-strengen er færdig, forlader den kernen gennem kernekonvolutten, indtil den fastgøres til en ribosom, hvor translation og proteinsyntese udspiller sig. Således er transkription og oversættelse fysisk adskilt fra hinanden.
Hvordan blev DNA-strukturen opdaget?
James Watson og Francis Crick er kendt for at være medopdagerne af et af de dybeste mysterier inden for molekylærbiologi: den dobbelte helix-DNA-struktur og -form, molekylet, der er ansvarlig for den unikke genetiske kode, som alle har.
Mens duoen tjente deres plads i pantheonet for store videnskabsmænd, var deres arbejde afhængig af resultaterne af en række andre forskere og forskere, både fortid og opereret i Watsons og Cricks egen tid.
I midten af det 20. århundrede, i 1950, den østrigske Erwin Chargaff opdagede, at mængden af adenin i DNA-strenge og mængden af tilstedeværende thymin altid var identisk, og at der var et lignende forhold for cytosin og guanin. Således var mængden af tilstedeværende puriner (A + G) lig med mængden af tilstedeværende pyrimidiner.
Også, britisk videnskabsmand Rosalind Franklin anvendte røntgenkrystallografi til at spekulere i, at DNA-strenge danner phosphatholdige komplekser placeret langs ydersiden af strengen.
Dette var i overensstemmelse med en dobbelt helixmodel, men Franklin anerkendte ikke dette, da ingen havde nogen god grund til at mistænke denne DNA-form. Men i 1953 havde Watson og Crick formået at sammensætte det hele ved hjælp af Franklins-forskning. De blev hjulpet af det faktum, at kemisk-molekyle-modelopbygning i sig selv var en hurtigt forbedrende indsats på det tidspunkt