1.1: A DNS szerkezete

DNS és RNS

a nukleinsavak két fő típusa a dezoxiribonukleinsav (DNS) és a ribonukleinsav (RNS). A DNS az összes élő szervezetben megtalálható genetikai anyag,az egysejtű baktériumoktól a többsejtű emlősökig. A DNS az eukarióták magjában, valamint az organellákban, a kloroplasztokban és a mitokondriumokban található meg. A prokariótákban a DNS nincs membrán borítékban.

egy sejt teljes genetikai tartalmát genomjának nevezik, a genomok vizsgálata pedig genomika., Eukarióta sejtekben, de nem prokariótákban, a DNS komplexet képez hiszton fehérjékkel, hogy kromatint képezzen, az eukarióta kromoszómák anyagát. A kromoszóma több tízezer gént tartalmazhat. Sok gén tartalmazza a fehérjetermékek előállításához szükséges információkat; más gének kódolják az RNS termékeket. A DNS szabályozza az összes sejtes tevékenységet úgy, hogy a géneket “be” vagy “ki” kapcsolja.”

a nukleinsav másik típusa, az RNS többnyire részt vesz a fehérjeszintézisben. A DNS-molekulák soha nem hagyják el a magot, hanem közvetítővel kommunikálnak a sejt többi részével., Ez a közvetítő a messenger RNS (mRNS). Más RNS—típusok—mint az rRNA, a tRNA és a microRNA-részt vesznek a fehérjeszintézisben és szabályozásában.

A DNS és az RNS nukleotidok néven ismert monomerekből áll. A nukleotidok egymással kombinálódnak, hogy polinukleotidot, DNS-t vagy RNS-t képezzenek. Minden nukleotid három összetevőből áll: egy nitrogénbázisból, egy pentózból (öt szénből) álló cukorból és egy foszfátcsoportból (\Pageindex{1} \ábra). A nukleotid minden nitrogénbázisa egy cukormolekulához kapcsolódik, amely egy vagy több foszfátcsoporthoz kapcsolódik.,

a nitrogénbázisok, a nukleotidok fontos összetevői, szerves molekulák, ezért nevezték el őket, mert szén-és nitrogént tartalmaznak. Ezek bázisok, mivel olyan aminocsoportot tartalmaznak, amely extra hidrogént képes megkötni, így csökkenti a hidrogénion koncentrációját a környezetében, így alapvetőbb. A DNS-ben lévő nukleotid a négy lehetséges nitrogénbázis egyikét tartalmazza: adenin (a), guanin (G) citozin (C) és timin (T).

az adenin és a guanin purinként van besorolva., A purin elsődleges szerkezete két szén-nitrogén gyűrű. A citozin, a timin és az uracil olyan pirimidinek közé tartoznak, amelyek elsődleges szerkezetük egyetlen szén-nitrogén gyűrűje (\(\PageIndex{1}\)). Ezen alapvető szén-nitrogén gyűrűk mindegyikéhez különböző funkcionális csoportok kapcsolódnak. A molekuláris biológiában a nitrogénbázisokat egyszerűen az a, T, G, C és U szimbólumaik ismerik. a DNS a, T, G és C, míg az RNS A, U, G és C.

a pentózcukor a DNS-ben dezoxiribóz, az RNS-ben pedig ribóz (\Pageindex{1} \ábra)., A cukrok közötti különbség a hidroxilcsoport jelenléte a ribóz második szénén, a hidrogén pedig a dezoxiribóz második szénén (tehát a dezoxiribóz “hiányzik” an-OH csoport). A cukormolekula szénatomjai a következőképpen vannak számozva 1′, 2′, 3′, 4′, és 5′ (1 ‘ jelentése “egy prím”). A foszfátmaradék az egyik cukor 5′ szénének hidroxilcsoportjához és a következő nukleotid cukor 3′ szénének hidroxilcsoportjához kapcsolódik, amely 5′-3’ foszfodiészter-kapcsolatot képez., A foszfodiészter-összeköttetést nem egyszerű dehidratációs reakció alakítja ki, mint a makromolekulákban lévő monomereket összekötő többi kapcsolat: kialakulása két foszfátcsoport eltávolítását foglalja magában. A polinukleotidnak több ezer ilyen foszfodiészter kapcsolata lehet.

DNS Dupla-Hélix Szerkezet

Használatával arányos fém modellek az egyes nukleotid, Watson, Crick következtetni, a struktúra, a DNS, ami összhangban volt a Chargaff Szabályait, illetve a x-ray krisztallográfiához adatokat beszerezni (némi vita) egy másik kutató nevű Rosalind Franklin. Watson és Crick híres kettős spiráljában a két szál mindegyike tartalmaz kovalens kötésekkel összekötött DNS-bázisokat a cukor-foszfát gerincével., Mivel minden cukormolekula egyik oldala mindig a következő cukormolekula másik oldalához kapcsolódik, a DNS minden egyes szálának polaritása van: ezeket 5′ (5-prím) végnek és 3′ (3-prím) végnek nevezik, a cukrokban lévő karbonok nómenklatúrájának megfelelően. A kettős spirál két szála párhuzamos (azaz ellentétes) irányban fut, az egyik szál 5 “vége a másik szál 3” vége mellett. A kettős spirál jobbkezes csavarral rendelkezik (a balkezes csavar helyett, amelyet gyakran helytelenül ábrázolnak a népszerű médiában)., A DNS bázisokat kiterjesztése a gerinc felé a központ a helix, egy pár bázisok, minden szál alkotó hidrogén kötések, amelyek segítenek tartani a két szál együtt. A legtöbb körülmények között a két szál kissé eltolódik, ami a kettős hélix egyik oldalán nagy horonyt hoz létre, a másikon pedig egy kisebb horony. A bázisok szerkezete miatt az a csak hidrogénkötéseket képezhet T – vel, a G pedig csak hidrogénkötéseket képezhet C – vel (emlékezzen Chargaff szabályaira)., Ezért azt mondják, hogy minden egyes szál kiegészíti a másikat, így minden egyes szál elegendő információt tartalmaz ahhoz, hogy sablonként működjön a másik szintéziséhez. Ez a kiegészítő redundancia fontos a DNS replikációjában és javításában.

csak bizonyos típusú alappárosítás engedélyezett. Például egy bizonyos purin csak egy bizonyos pirimidinnel párosodhat. Ez azt jelenti, hogy a can párosulhat T-vel, a G pedig párosulhat C-vel, amint az a \(\PageIndex{2}\) ábrán látható. Ez az úgynevezett alap kiegészítő szabály. Más szavakkal, a DNS-szálak kiegészítik egymást., Ha az egyik szál sorrendje AATTGGCC, akkor a kiegészítő szálnak ttaaccgg sorozata lenne. A DNS-replikáció során minden egyes szálat lemásolnak, így egy lány DNS kettős hélixet eredményeznek, amely egy szülői DNS-szálat és egy újonnan szintetizált szálat tartalmaz.

gondolkodás előre gyakorlat \(\PageIndex{1}\)

mutáció lép fel, a citozin helyébe adenin lép. Mit gondol, milyen hatással lesz ez a DNS szerkezetére?,

válasz

adenin nagyobb, mint a citozin, és nem lesz képes alap pár megfelelően a guanin az ellenkező szál. Ez a DNS kidudorodását okozza. A DNS-javító enzimek felismerhetik a dudort, és helyettesíthetik a nem megfelelő nukleotidot.