תוֹכֶן
- מבנה ה- DNA
- מליטה ספציפית-זוגית
- היכן נמצא DNA?
- שכפול הדנ"א
- אינטרונים ומושכות
- תעתיק RNA
- כיצד התגלה מבנה ה- DNA?
DNA, או חומצה דאוקסיריבונוקלאית, היא חומצה גרעין (אחת משתי חומצות כאלה שנמצאות בטבע) המשמשת לאחסון מידע גנטי על אורגניזם באופן שניתן להעביר לדורות הבאים. חומצת הגרעין האחרת היא RNA, או חומצה ריבונוקלאית.
ה- DNA נושא את הקוד הגנטי עבור כל חלבון בודד שהגוף שלך מייצר ובכך משמש כתבנית לשלמותך. מחרוזת DNA המקודדת למוצר חלבון בודד נקראת א גן.
ה- DNA מורכב מפולימרים ארוכים מאוד של יחידות מונומריות הנקראות נוקליאוטידים, המכילים שלושה אזורים נבדלים ומגיעים בארבעה טעמים מובחנים ב- DNA, הודות לשונות במבנה של אחד משלושת האזורים הללו.
בדברים חיים DNA נאסף יחד עם חלבונים הנקראים היסטונים ליצירת חומר הנקרא כרומטין. הכרומטין באורגניזמים אאוקריוטים נשבר למספר נתחים נפרדים, המכונים כרומוזומים. ה- DNA מועבר מהורים לצאצאיהם, אך חלק מה- DNA שלך הועבר מאמא שלך באופן בלעדי, כפי שאתה תראה.
מבנה ה- DNA
ה- DNA מורכב מנוקלאוטידים, וכל נוקלאוטיד כולל בסיס חנקני, קבוצות פוספט אחת עד שלוש (ב- DNA, יש רק אחת) ומולקולת סוכר של חמישה פחמן הנקראת deoxyribose. (הסוכר המקביל ב- RNA הוא ריבוז.)
בטבע, ה- DNA קיים כמולקולה מזווגת עם שני גדילים משלימים. שני גדילים אלה מחוברים בכל נוקלאוטיד בכל האמצע, וה"סולם "המתקבל מעוות בצורה של הליקס כפול, או זוג ספירלות אופסטיות.
הבסיסים החנקניים מגיעים באחד מארבעה סוגים: אדנין (A), ציטוזין (C), גואנין (G) ותימין (T). אדנין וגואנין הם בכיתה של מולקולות הנקראות פורינים, המכילים שתי טבעות כימיות מחוברות, ואילו ציטוזין ותימין שייכים לקבוצת המולקולות המכונות פירמידינים, אשר קטנים יותר ומכילים רק טבעת אחת.
מליטה ספציפית-זוגית
זה הקשר של בסיסים בין נוקליאוטידים בגדלים סמוכים שיוצר את "תלישות" של "סולם ה- DNA". כפי שקורה, פורין יכול להיקשר רק עם פירימידין בסביבה זו, והוא אפילו יותר ספציפי מזה: A נקשר ל- T ורק אליו, ואילו C נקשר לג 'ורק אליו.
זה זיווג בסיס אחד לאחד פירושו שאם ידוע רצף של נוקלאוטידים (שם נרדף ל"רצף בסיסים "למטרות מעשיות) עבור גדיל DNA אחד, ניתן לקבוע בקלות את רצף הבסיסים בשני, גדיל משלים.
הקשר בין נוקליאוטידים סמוכים באותה קווצת DNA נוצר על ידי היווצרות קשרי מימן בין הסוכר של נוקליאוטיד אחד לקבוצת הפוספט של הבא.
היכן נמצא DNA?
באורגניזמים פרוקריוטיים ה- DNA יושב בציטופלסמה של התא, מכיוון שפרוקריוטים חסרים גרעינים. בתאים אוקריוטיים, DNA יושב בגרעין. הנה, זה פורץ כרומוזומים. לבני אדם יש 46 כרומוזומים נבדלים עם 23 מכל הורה.
23 הכרומוזומים השונים הללו נבדלים כולם במראה גופני תחת מיקרוסקופ, כך שניתן למנות אותם 1 עד 22 ואז X או Y עבור כרומוזום המין. כרומוזומים מקבילים מהורים שונים (למשל, כרומוזום 11 מאמא וכרומוזום 11 מאביך) נקראים כרומוזומים הומולוגיים.
נמצא גם DNA במיטוכונדריה בדרך כלל כמו גם אאוקריוטים בכלורופלסטים של תאי צמחים באופן ספציפי. זה כשלעצמו תומך ברעיון הרווח ששני האברונים הללו היו קיימים כחיידקים עומדים חופשיים לפני שנבלעו על ידי האוקריוטים המוקדמים לפני למעלה משני מיליארד שנה.
העובדה כי ה- DNA במיטוכונדריה וכלורופלסטים מקודד למוצרי חלבון ש- DNA גרעיני אינו מעניק אמינות רבה יותר לתיאוריה.
מכיוון שה- DNA שעושה את דרכו למיטוכונדריה מגיע לשם רק מתא הביצית של האימהות, בזכות האופן בו נוצרים ומשלבים זרע וביצה, כל ה- DNA המיטוכונדרי מגיע דרך הקו האימהי, או האימהות של כל ה- DNA של אורגניזמים הנבדקים.
שכפול הדנ"א
לפני כל חלוקת תאים, יש להעתיק את כל ה- DNA בגרעין התא, או משוכפל, כך שכל תא חדש שנוצר בחטיבה שעומד לבוא יכול לקבל עותק. מכיוון ש- DNA הוא גדילי כפול, הוא צריך להתנתק לפני שתוכל להתחיל בשכפול, כך שלאנזימים ומולקולות אחרות שמשתתפות בשכפול יש מקום לאורך הגדילים לבצע את עבודתם.
כאשר מועתקים גדיל DNA בודד, המוצר הוא למעשה גדיל חדש המשלים לתבנית (מועתקת) התבנית. לפיכך יש לו את אותו רצף DNA בסיסי כמו הגדיל שהיה קשור לתבנית לפני התחלת הכפול.
כך כל גדיל DNA ישן משויך עם גדיל DNA חדש אחד בכל מולקולת DNA משוכפלת חדשה. זה נקרא שכפול חצי שמרני.
אינטרונים ומושכות
ה- DNA מורכב מ- אינטרונים, או קטעי DNA שאינם מקודדים למוצרי חלבון כלשהם אקסונים, שהם אזורים מקודדים שאכן מייצרים מוצרי חלבון.
הדרך בה אקסונים מעבירים מידע על חלבונים עוברת תעתיק או יצירת RNA של שליח (mRNA) מ- DNA.
כאשר תעתיק גדיל DNA, גדיל ה- mRNA שהתקבל הוא בעל רצף בסיס זהה לזה שתוסף DNA של גדילי התבנית, פרט להבדל אחד: היכן שמתמין מתרחש ב- DNA, אורציל (U) מתרחשת ב- RNA.
לפני שניתן לשלוח את ה- mRNA לתרגום לחלבון, יש להוציא את האינסטרון (החלק הלא מקודד של הגנים) מהחוט. אנזימים "מתפצלים" או "חותכים" את האינסטרים מהגדילים ומחברים את כל האקסונים יחד ליצירת גדיל הקידוד הסופי של mRNA.
זה נקרא עיבוד RNA שלאחר התמלול.
תעתיק RNA
במהלך תעתיק RNA נוצרת חומצה ריבונוקלאית מגדיל של DNA שהופרד מבן זוגו המשלים. גדיל ה- DNA המשמש כך נקרא גדיל התבנית. התעתיק עצמו תלוי במספר גורמים, כולל אנזימים (למשל, RNA פולימראז).
שעתוק מתרחש בגרעין. כאשר גדיל ה- mRNA הושלם, הוא משאיר את הגרעין דרך המעטפה הגרעינית עד שהוא נדבק ל- a ריבוזום, שם התרגום וסינתזת החלבון נפרשים. כך התמלול והתרגום מופרדים זה מזה זה מזה.
כיצד התגלה מבנה ה- DNA?
ג'יימס ווטסון ו פרנסיס קריק ידועים בהיותם המגלים המשותפים של אחת התעלומות העמוקות ביותר בביולוגיה מולקולרית: מבנה הצורה ה- DNA של הסליל הכפול, המולקולה האחראית על הקוד הגנטי הייחודי שנשא כל אחד.
בעוד הצמד הרוויח את מקומם בפנתיאון של מדענים גדולים, עבודתם הייתה מותנית בממצאים של מגוון מדענים וחוקרים אחרים, בעבר ובעבר פעלו בוואטסון וקריקס בזמן האישי.
באמצע המאה העשרים, בשנת 1950, האוסטרי ארווין צ'ארגף גילו שכמות האדנין בגדלי DNA וכמות התימין הנוכחית היו תמיד זהים, וכי קשר דומה התקיים עבור ציטוזין וגואנין. לפיכך כמות הפורינים הנוכחיים (A + G) הייתה שווה לכמות הפירימידינים הנוכחים.
כמו כן, מדען בריטי רוזלינד פרנקלין השתמש בקריסטלוגרפיה של רנטגן כדי להעלות השערה כי גדילי DNA יוצרים קומפלקסים המכילים פוספט הממוקמים בחלק החיצוני של המיתר.
זה היה בקנה אחד עם דגם סליל כפול, אך פרנקלין לא זיהה זאת מאחר ולאיש לא הייתה סיבה טובה לחשוד בצורת ה- DNA הזו. אולם בשנת 1953, ווטסון וקריק הצליחו לחבר את הכל באמצעות מחקר של פרנקלינס. הם נעזרו בכך שבניית מודלים כימיים של מולקולות הייתה כשלעצמה מאמץ שהשתפר במהירות