DNA (deoxyribonukleinsyre) er den genetiske information, som findes i kerner af de fleste organismer. Det er arrangeret i strukturer kaldet kromosomer. Strukturen af DNA blev først identificeret som havende en ‘dobbelt-Heli.’ struktur af .atson og Crick i 1953. DNA er sammensat af 4 baser: purinerne, adenin (A) og guanin (G) og pyrimidiner ,thymin (T) og cytosin (C). Disse udgør komplementære basepar af A-T og G-C., DNA indeholder også en fosfatgruppe forbundet med et deo .yribosesukker. Fosfatgruppen er bundet til sukkeret gennem en phosphodiesterbinding. Mennesker har 99,5% ligheder med andre mennesker i deres DNA.
struktur af DNA
DNA (deo .yribonukleinsyre) er en kæde af monomerer (gentagende enheder) kaldet “nukleotider”. Et nukleotid består af: et 2 ‘ deo .yribosesukker (en fem-carbon pentose svarende til ribosesukker fundet i RNA., Dens kemiske formel er C5H10O4), en fosfat gruppe (som udgør en phosphodiester bond: tilslutning 2 deoxyribose sukker sammen) og en kvælstofholdig base (en fra A (Adenin), C ( Cytosin), G ( Guanin) eller T (Thymin), der udgør en side chain-forgrening fra 1’ carbon 2` deoxyribose sukker).
deo .yribose-sukker / fosfatgrupperegionen betragtes som ‘rygraden’ af DNA-strenge på grund af dets strukturelle formål, og sekvensen af baser bærer den gentiske information. For at producere en dobbeltstrenget DNA-struktur forekommer interaktioner mellem komplementære baser., De komplementære basepar i DNA interagerer med hinanden via hydrogenbindinger: A-T-interaktioner består af 2 intermolekylære hydrogenbindinger, hvorimod G-C-interaktioner består af 3 intermolekylære hydrogenbindinger. Mellem disse baser er hydrofobe interaktioner kendt som van der forcesaal kræfter. Disse interaktioner danner broer mellem to DNA-kæder, hvilket skaber en dobbeltstrenget ‘stige’ formet struktur. Hver streng fungerer som en skabelon for den anden i DNA-replikation., DNA kopieres til mRNA (messenger RNA), som bærer informationen fra den oprindelige DNA-skabelonstreng for at være involveret i proteinsyntese. Processen med DNA, der kopieres til mRNA, kaldes transkription. Det transkriberede mRNA oversættes derefter til et polypeptid i en proces kaldet translation af tRNA.
i DNA-dobbeltheli .en er rygraden af rygraden tættere på den ene side af Heli .en, end de er på den anden. Dette fører til dannelsen af store og mindre riller., Hovedrillen er meget bredere end den mindre rille, og det betyder, at specifikke DNA-proteininteraktioner kan finde sted på hovedrillen, fordi rygraden ikke er i vejen. De specifikke nukleotider, der vender ind i hovedrillen, er N7-og C6-grupperne af puriner og C4-og C5-grupperne af pyrimidiner, som accepterer hydrogenioner fra aminosyrerne i proteinet til dannelse af hydrogenbindinger.
På grund af den dobbelte spiralformede struktur af DNA findes de nitrogenholdige baser på indersiden af strukturen og danner et hydrofobt interiør., Den negative ladning fra fosfatgrupperne giver sukker-fosfat-rygraden i DNA en negativ ladning, der afviser nukleofiler, inklusive vand. Dette gør DNA mindre sårbart over for nukleofilt angreb, således anses DNA for at være et meget stabilt molekyle. DNA er meget mere stabilt end RNA, da RNA kun er enkeltstrenget – de nitrogenholdige baser efterlades udsat for angreb fra nukleofiler på den ene side.
i 1953, på trods af mange andre teorier, opdagede James .atson og Francis Crick den sande struktur af et dobbeltstrenget DNA-molekyle som en ‘dobbelt Heli.’., Dette blev løst som et resultat af ‘stick-and-ball’ modeller, de skabte, sammen med at udnytte arbejdet med andre forskere Rosalind Franklin og Maurice .ilkins på røntgenkrystallografi. Røntgendiffraktionsfotografierne opnået fra DNA-fibre viste en unik X-form, som illustrerer en spiralformet struktur, selvom de angav en gentagende struktur på 3,4 Å fra hinanden pr.omdrejning af Heli .en, hver base drejes 36 grader fra den næste. Diameteren af Heli .en er 23,7 Å., De fandt, at sukker-fosfat-rygraden var på ydersiden, og baserne er placeret på indersiden af Heli .en.
ovenstående oplysninger beskrev B-formen af DNA. DNA findes også i A – og Z-former. Når DNA ‘ et bliver dehydreret, kan A-formen observeres. Det er også højrehåndet, men der er 11 baser pr. Diameteren er 25,5 Å. En anden forskel er, at hældningen af baseparene stiger med 18o til 19o fra vinkelret på Heli .aksen.
Z-formen adskiller sig langt mere, da det er en venstrehåndet dobbelt Heli.., Denne form ses sjældent uden hjælp af høje saltkoncentrationer. Bindingerne er zigaggedagget, da bindingerne er skiftevis anti og syn (mens A – og B-former kun er anti). Z-formen er smallere med en diameter på kun 18,4 Å, men der er en 3,8 Å stigning pr. basepar. Det menes, at overgange mellem B-og Z-formerne af DNA kan være involveret i reguleringen af genregulering.
B-DNA ses oftest i alle livsformer, men a-spiralformede og hel-spiralformede strukturer co-e DNASIST i celler; dvs., det er meget almindeligt at observere et molekyle af B-DNA og DNA-DNA i en overvejende B-DNA-bekræftelse.
DNA fra den indiske muntjac, som er en Asiatisk hjort, har den længste længde (cirka 3 milliarder nukleotider) blandt alle de kendte DNA-molekyler fra andre organismer.
DNA er negativt ladet på grund af de negativley ladede fosfationer i sukker-fosfat-rygraden. Derfor kan den bruges til gelelektroforese til at identificere forskellige længder af DNA., Den negative ladning af rygraden sammen med OH-grupperne på deo .yribosesukkeret betyder, at rygraden er hydrofil, da vand kan danne hydrogenbindinger med det. DNA-molekylets centrum er hydrofobt på grund af manglende ladning i DNA-Baser. Det hydrofile ydre og hydrofobe indre af DNA-molekylet betyder, at det er opløseligt i vand.
replikation
den dobbeltstrengede natur af DNA er vigtig for den “semi-konservative replikation” – metode til DNA-replikation., I denne proces afvikler en .ymet DNA-helikase den dobbelte Heli.ved at bryde hydrogenbindingerne mellem de komplementære baser på hver streng, der afslører de 2 separate tråde. På disse tråde er de afslørede baser, som tiltrækker komplementære baser på frie nukleotider. De frie nukleotider sammenføjes af en en .ym DNA-polymerase. Deo .yribonucleotidtriphosphat (dNTP’ er) sættes på 3′ hydro .ylgruppen på den voksende streng gennem 5 ‘ triphosphatgruppen på den indkommende dNTP i en esterificeringsreaktion., Sammenføjningen af nukleotider danner en ny DNA-streng, som er identisk med den anden dobbelt DNA-streng, da den bruger en af de originale strenge som en skabelon til replikation. Hver datter dobbelt streng af DNA består af en forælder streng og en nyligt sythesised streng.
selvom begge strenge i forældrenes DNA-molekyle kopieres til dannelse af identiske produkter, kopieres de to strenge på en lidt anden måde end hinanden. Dette skyldes det faktum, at DNA altid syntetiseres i en 5′ til 3′ retning., 3′ til 5 ‘ strengen, kendt som den førende streng, kopieres kontinuerligt af DNA-polymerase. Den anden streng kaldes den hængende streng, da den replikeres langsommere. For at replikere den hængende streng placeres RNA-primere på flere punkter langs den hængende streng af et en .ym kaldet primase. Hullerne på den hængende streng mellem RNA-primerne replikeres af DNA-polymerase, og de korte fragmenter af replikeret DNA er kendt som Oka .aki-fragmenter. For at fuldføre replikationen af den hængende streng skal RNA-primere imidlertid erstattes af DNA-sekvenser., En anden DNA-polymerase fjerner RNA-primerne og syntetiserer DNA-fragmenter for at erstatte dem. Oka .aki-fragmenterne og RNA-primerudskiftningerne er stadig ikke sammenføjet, så DNA-ligase kommer i en ligerer alle fragmenterne af DNA sammen.
teorien om semi-konservativ replikation viste sig at være korrekt af Messelson-Stahl-eksperimentet. I dette forsøg blev E. coli dyrket i et medium indeholdende 15-N i en række generationer. Bakterierne blev derefter overført til et medium indeholdende 14-N. efter en replikationscyklus blev DNA ekstraheret fra bakterierne og centrifugeret., Centrifugeringen separerede DNA ‘ et med densitet, hvilket producerede et bånd med h densitet mellem 15-N DNA og 14-n DNA. Dette viste, at en streng kom fra forælderen (15-n), og en streng blev nyligt syntetiseret fra frie nukleotider (14-n).