ДНК

загальність

ДНК, або дезоксирибонуклеїнова кислота, є генетичною спадщиною багатьох живих організмів, включаючи людей.

Міститься в ядрі клітин і порівнянна з довгим ланцюгом, ДНК належить до категорії нуклеїнових кислот, тобто великих біологічних молекул (макромолекул), утворених меншими молекулярними одиницями, які приймають назву нуклеотидів .

Родовий ДНК, що утворює нуклеотид, включає 3 елементи: фосфатну групу, цукор дезоксирибозу і азотисту базу.

Організована в хромосомах, ДНК служить поколінням білків, які грають фундаментальну роль у регулюванні всіх клітинних механізмів організму.

Що таке ДНК?

ДНК є біологічною макромолекулою, яка містить всю інформацію, необхідну для правильного розвитку і правильного функціонування клітин живого організму.

Це ядрена кислота

Завдяки зображенню родового нуклеотиду читач може бачити, що пентоза являє собою елемент, з яким пов'язана фосфатна група (через фосфодиэфирную зв'язок) і азотисту основу (через N-глікозидну зв'язок).

Абревіатура ДНК означає дезоксирибонуклеиновую кислоту або дезоксирибонуклеїнову кислоту .

Дезоксирибонуклеїнова кислота належить до категорії нуклеїнових кислот, тобто біологічних макромолекул, що складаються з довгих ланцюгів нуклеотидів .

Нуклеотид - це молекулярна одиниця нуклеїнової кислоти, що утворюється в результаті об'єднання 3-х елементів:

Фосфатна група ;
Пентоза, тобто цукор з 5 атомами вуглецю;
Азотиста база .

Інша дуже важлива нуклеїнова кислота: РНК

Іншою фундаментальною нуклеїновою кислотою для правильного функціонування клітин багатьох організмів є РНК . Абревіатура РНК позначає рибонуклеїнову кислоту .

Рібонуклеїнова кислота відрізняється від дезоксирибонуклеїнової кислоти в термінах нуклеотидів.

ЧОМУ БУТИ ГЕНЕТИЧНЕ НАСЛІДКА?

Книги з генетики та молекулярної біології визначають ДНК з термінологією генетичної спадщини .

Обгрунтувати використання цієї формули є те, що ДНК є місцем генів . Генами є нуклеотидні послідовності, з яких виводяться білки. Білки - це ще один клас біологічних макромолекул, незамінний для життя.

У генах кожного з нас є "написана" частина того, що ми є і чим ми станемо.

ДНК-виявлення

Відкриття ДНК є результатом численних наукових експериментів.

Перше і найважливіше дослідження в цьому відношенні розпочалося наприкінці 1920-х років і належало англійському лікареві Фредеріку Гріффіту ( експеримент трансформації Гріффіта ). Гріффіт визначив те, що ми сьогодні називаємо ДНК терміном « перетворюючи принцип » і думав, що це білок.

Продовженням експериментів Гріффіта був американський біолог Освальд Ейвері з його співробітниками в період між 1930 і 1940 рр. Евері показав, що «перетворюючий принцип» Гріффіта не був білком, а іншим типом макромолекули: нуклеїнова кислота.,

Точна структура ДНК залишалася невідомою до 1953 року, коли Джеймс Уотсон і Френсіс Крік запропонували так звану « модель подвійної спіралі », щоб пояснити розташування нуклеотидів в межах дезоксирибонуклеїнової кислоти.

Уотсон і Крік мали неймовірну інтуїцію, відкриваючи усьому науковому співтовариству те, що шукали біологи і генетики протягом багатьох років.

Відкриття точної структури ДНК зробило можливим вивчення та розуміння біологічних процесів, в яких бере участь дезоксирибонуклеїнова кислота: від того, як вона повторює і утворює РНК (іншу нуклеїнову кислоту) до того, як вона генерує білки.

Фундаментальними для опису моделі Уотсона і Кріка були деякі дослідження, проведені Росаліном Франкліном, Морісом Уілкінсом і Ервіном Чаргафом .

структура

Так звана "модель подвійної спіралі" Уотсона і Кріка показала, що ДНК є дуже довгою молекулою, утвореною двома нитками нуклеотидів (полінуклеотидними нитками). Об'єднані один з одним, але орієнтовані в протилежних напрямках, ці дві полінуклеотидні нитки обмотують один одного, подібно спіралі.

У моделі "подвійної спіралі" нуклеотиди мають дуже точну диспозицію: цукри і фосфатні групи складають зовнішній скелет кожної спіралі, а азотисті основи орієнтовані до центральної осі останньої. Наведена нижче цифра допомагає читачеві зрозуміти, що саме було сказано.

Оскільки структура ДНК є досить складною темою, ми спробуємо навести найбільш важливі моменти, не перевищуючи деталей.

Що таке ДНК PENTOSO?

Цукор з 5 атомами вуглецю, який відрізняє структуру нуклеотидів ДНК, являє собою дезоксирибозу .

З 5 атомів вуглецю дезоксирибози, 3 заслуговують на особливу увагу:

Так званий " вуглець 1 ", тому що це те, що приєднується до азотистої основи ;
Так званий " вуглець 2 ", тому що це те, що дає назву дезоксирибоза цукру (NB: дезоксирибоза означає "безкисневий" і відноситься до відсутності атомів кисню, пов'язаних з вуглецем);
Так званий " вуглець 5 ", тому що це те, що зв'язується з фосфатною групою .

Порівняння з РНК

Пентоза являє собою рибозу в молекулах РНК. Рібоза відрізняється від дезоксирибози тільки за рахунок присутності на «вуглеці 2» атома кисню.

Читач може оцінити цю різницю, подивившись на малюнок нижче.

ВИДИ НУКЛЕОТИДІВ І АЗОТНИХ БАЗ

ДНК має 4 різних типи нуклеотидів .

Для розрізнення цих елементів використовується тільки азотиста основа, пов'язана з пентозофосфатним групою скелета (який на відміну від бази ніколи не змінюється).

З очевидних причин азотисті основи ДНК являють собою 4: аденін (A), гуанін (G), цитозин (C) і тимін (T).

Аденін і гуанін відносяться до класу пуринових, подвійних кільцевих гетероциклічних сполук.

Цитозин і тимін, з іншого боку, потрапляють в категорію піримідинів, одноланцюгових гетероциклічних сполук.

Модель подвійної спіралі Уотсона і Кріка дозволила уточнити в той час два абсолютно невідомих аспекти:

Кожна азотиста база, що присутня на ланцюзі ДНК, приєднується до азотистого підстави, присутнього на іншій ланцюзі ДНК, ефективно утворюючи пару, сполучення, бази.
Спарювання між азотистими основами двох ниток є високоспецифічним. Насправді, аденін приєднується тільки до тиміну, тоді як цитозин зв'язується тільки з гуаніном.
Після цього другого сенсаційного відкриття молекулярні біологи і генетики називали основи аденіну і тиміну, а цитозин і гуанін - " доповнюють один одного ".

Ідентифікація додаткового сполучення між азотистими основами була ключем до пояснення фізичних розмірів ДНК і особливої стабільності, яку користувалися двома нитками.

Узагальнена молекула ДНК людини містить близько 3, 3 мільярдів основних пар азоту (які складають близько 3, 3 мільярда нуклеотидів на одну нитку).

Порівняння з РНК

В молекулах РНК азотисті основи - аденін, гуанін, цитозин і урацил . Останній являє собою піримідин і замінює тимін.

Об'єднання між ядрами

Для утримання разом нуклеотиди кожної окремої ланцюга ДНК є зв'язками фосфодіефірного типу, між фосфатною групою нуклеотиду і так званим "вуглецем 5" відразу наступного нуклеотиду.

ФІЛАМЕНТИ ВІДПОВІДАЮТЬ ОРІЄНТАЦІЮ

Нитки ДНК мають два кінці, які називаються 5 '(прочитані "перші п'ять") і 3' (прочитані "перші три"). За згодою, біологи і генетики встановили, що 5 ' кінець являє собою голову нитки ДНК, а 3' кінець являє собою хвіст .

Пропонуючи свою модель "подвійної спіралі", Уотсон і Крік стверджували, що дві нитки, що складають ДНК, мають протилежну орієнтацію. Це означає, що голова і хвіст нитки взаємодіють, відповідно, з хвостом і головою іншої нитки.

Коротке дослідження 5 'кінця і 3' кінця

Фосфатна група, зв'язана з "вуглецем 5" нуклеотиду, є його 5'-кінцем, в той час як гідроксильна група, пов'язана з "вуглецем 3" (-ОН на фігурі), представляє її кінцік 3 '.

Об'єднання декількох нуклеотидів підтримує цю диспозицію, і саме з цієї причини послідовності ДНК описуються в книгах генетики і молекулярної біології: P-5 '→ 3'-OH

* Зверніть увагу: велика літера P визначає атом фосфору групи фосфатів.

МІСЦЕ В КЛІТИНИ І ХРОМОСОМИ

Еукаріотичні організми (серед яких людина) володіють в ядрі кожної своєї клітини рівну (і особисту) молекулу ДНК .

У ядрі (завжди в еукаріотичному організмі) ДНК організована в різних хромосомах . Кожна хромосома містить точну ділянку ДНК, асоційовану з конкретними білками (гістони, коєксини і конденсується). Зв'язок між ДНК і хромосомними білками називається хроматином .

Хромосоми у людей

Організм є диплоїдним, коли ДНК всередині клітинного ядра організована в парах хромосом (званих гомологічними хромосомами ).

Людина - це диплоїдний організм, оскільки в його соматичних клітинах є 23 пари гомологічних хромосом (тому всього 46 хромосом).

Як і в багатьох інших організмах, кожна з цих пар має хромосому материнського походження і хромосомою батьківського походження.

На даній картині, що описується, для представлення випадку саме по собі є статеві клітини (або гамети): вони мають половину хромосом нормальної соматичної клітини (отже, 23, у людини) і називаються, з цієї причини, гаплоїдними,

Сексуальна клітина людини досягає нормального набору 46 хромосом під час запліднення.