1.1: Struktura DNA (Čeština)

DNA a RNA

dva hlavní typy nukleových kyselin jsou deoxyribonukleové kyseliny (DNA) a ribonukleové kyseliny (RNA). DNA je genetický materiál nalezený ve všech živých organismech, od jednobuněčných bakterií až po mnohobuněčné savce. DNA se nachází v jádru eukaryot a v organelách, chloroplastech a mitochondriích. U prokaryot není DNA uzavřena v membránové obálce.

celý genetický obsah buňky je známý jako jeho genom a studium genomů je genomika., V eukaryotických buňkách, ale ne v prokaryot, DNA tvoří komplex s histon proteiny tvoří chromatin, látka eukaryotických chromozomů. Chromozom může obsahovat desítky tisíc genů. Mnoho genů obsahují informace, aby se proteinové produkty; jiné geny kód pro RNA produkty. DNA kontroluje všechny buněčné aktivity otočením genů „Zapnuto“ nebo „Vypnuto“.“

druhý typ nukleové kyseliny, RNA, se většinou podílí na syntéze proteinů. Molekuly DNA nikdy neopouštějí jádro, ale místo toho používají prostředníka ke komunikaci se zbytkem buňky., Tento zprostředkovatel je messenger RNA (mRNA). Další typy RNA—jako rRNA, tRNA a mikroRNA—se podílejí na syntéze proteinů a její regulaci.

DNA a RNA jsou tvořeny monomery známými jako nukleotidy. Nukleotidy se vzájemně kombinují a vytvářejí polynukleotid, DNA nebo RNA. Každý nukleotid se skládá ze tří složek: dusíkaté báze, pentóza (pět-uhlík) cukru a fosfátové skupiny (viz Obrázek \(\PageIndex{1}\)). Každá dusíkatá báze v nukleotidu je připojena k molekule cukru, která je připojena k jedné nebo více fosfátovým skupinám.,

dusíkatých bází, důležité součásti nukleotidy jsou organické molekuly, a jsou tak jmenován, protože obsahují uhlík a dusík. Jsou to základny, protože obsahují amino skupinu, která má potenciál vazby vodík navíc, a tak snižuje koncentrace vodíkových iontů v prostředí, což je více základní. Každý nukleotid v DNA obsahuje jednu ze čtyř možných dusíkatých bází: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) a thymin (T).

adenin a guanin jsou klasifikovány jako puriny., Primární struktura purinu je dva kruhy uhlíku a dusíku. Cytosin, thymin a uracil jsou klasifikovány jako pyrimidiny, které mají jako primární strukturu jediný kruh uhlíku a dusíku (obrázek \(\PageIndex{1}\)). Každý z těchto základních kruhů uhlíku a dusíku má k němu připojené různé funkční skupiny. V molekulární biologii těsnopis, dusíkaté báze jsou prostě známý tím, že své symboly A, T, G, C, a, U DNA obsahuje A, T, G a C vzhledem k tomu, že RNA obsahuje A, U, G, a C.

pentóza cukr v DNA je deoxyribose, a v RNA, cukru ribózy (viz Obrázek \(\PageIndex{1}\))., Rozdíl mezi cukry je přítomnost hydroxylové skupiny na druhém uhlíku ribózy a vodíku na druhém uhlíku deoxyribose (takže deoxyribose je „chybějící“- OH skupina). Atomy uhlíku molekuly cukru jsou číslovány jako 1′, 2′, 3′, 4′, a 5′ (1 ‚se čte jako „jeden prvočíslo“). Fosfátový zbytek je připojen k hydroxylové skupině 5 ‚uhlíku jednoho cukru a hydroxylové skupině 3‘ uhlíku cukru dalšího nukleotidu, který tvoří spojení 5 ‚ -3 ‚ fosfodiesteru., Fosfodiesterová vazba není tvořena jednoduchou dehydratační reakcí jako ostatní vazby spojující monomery v makromolekulech: její tvorba zahrnuje odstranění dvou fosfátových skupin. Polynukleotid může mít tisíce takových fosfodiesterových vazeb.

DNA Double-Helix Struktura

Pomocí proporcionální kovové modely jednotlivých nukleotidů, Watson a Crick odvodit strukturu DNA, která byla v souladu s Chargaff Pravidla a s x-ray krystalografie data, která byla získána (s nějakou polemiku) z jiného výzkumníka jménem Rosalind Franklin. Ve slavné dvojité spirále Watsona a Cricka obsahuje každý ze dvou pramenů dna báze Spojené kovalentními vazbami na kostru cukru a fosfátu., Protože na jedné straně každé molekuly cukru je vždy připojen k opačné straně další molekuly cukru, každé vlákno DNA má polaritu: tyto jsou nazývány 5′ (5-prime) konci a 3′ (3-předseda) končí, v souladu s nomenklaturou uhlíků v cukry. Dva prameny dvojité šroubovice běží v proti rovnoběžných (tj. opačných) směrech, přičemž 5 ‚konec jednoho pramene sousedí s 3‘ koncem druhého pramene. Dvojitá šroubovice má pravostranný zvrat (spíše než levák, který je často nesprávně zastoupen v populárních médiích)., Dna báze sahají od páteře směrem ke středu šroubovice, s dvojicí bází z každého pramene tvořících vodíkové vazby, které pomáhají držet oba prameny dohromady. Za většiny podmínek jsou dva prameny mírně posunuty, což vytváří hlavní drážku na jedné straně dvojité šroubovice a malou drážku na druhé straně. Vzhledem ke struktuře bází může a tvořit pouze vodíkové vazby s T A G může tvořit pouze vodíkové vazby s C (pamatujte na Chargaffova pravidla)., Každý pramen je proto řekl, aby se vzájemně doplňovaly, a tak každý pramen také obsahuje dostatek informací, aby působit jako šablona pro syntézu jiných. Tato komplementární redundance je důležitá při replikaci a opravě DNA.

jsou povoleny pouze určité typy párování bází. Například určitý purin se může spárovat pouze s určitým pyrimidinem. To znamená, že může spárovat s T, A G může spárovat s C, jak je znázorněno na obrázku \(\PageIndex{2}\). Toto je známé jako základní doplňkové pravidlo. Jinými slovy, řetězce DNA se vzájemně doplňují., Pokud je posloupnost jednoho řetězce AATTGGCC, komplementární řetězec by měl sekvenci TTAACCGG. Během replikace DNA se zkopíruje každý řetězec, což vede k dvojité spirále dceřiné DNA obsahující jeden rodičovský řetězec DNA a nově syntetizovaný pramen.

Myslet dopředu cvičení \(\PageIndex{1}\)

mutace vyskytuje, a cytosin nahrazen adenin. Jaký dopad to podle vás bude mít na strukturu DNA?,

odpověď

adenin je větší než cytosin a nebude schopen správně založit pár s guaninem na protilehlém prameni. To způsobí vyboulení DNA. Enzymy pro opravu DNA mohou rozpoznat vyboulení a nahradit nesprávný nukleotid.