– 1.1: Strukturen av DNA –

– DNA og RNA

De to hovedtyper av nukleinsyrer er deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonucleic acid (RNA). DNA er arvestoffet som finnes i alle levende organismer, alt fra encellede bakterier til flercellede pattedyr. DNA er funnet i kjernen av eukaryotes og i organeller, chloroplasts, og mitokondrier. I prokaryotes, DNA-et er ikke vedlagt i et membranous konvolutt.

hele genetiske innholdet i en celle er kjent som sitt genom, og studiet av genomet er genomics., I eukaryote celler, men ikke i prokaryotes, DNA danner et kompleks med histone proteiner dannes chromatin, substansen av eukaryote kromosomer. Et kromosom kan inneholde tusenvis av gener. Mange gener inneholder informasjon for å gjøre protein produkter; andre gener koden for RNA-produkter. DNA kontrollerer alle cellulære aktiviteter ved å slå på gener «on» eller «off.»

Den andre typen av nukleinsyre, RNA, er mest involvert i proteinsyntesen. DNA-molekyler aldri forlate kjernen, men i stedet bruke et mellomledd for å kommunisere med resten av cellen., Denne mellomledd budbringer-RNA (mRNA). Andre typer RNA—som rRNA, tRNA, og microRNA—er involvert i proteinsyntesen og dets regulering.

DNA og RNA består av monomers kalles nukleotider. Den nukleotider kombinere med hverandre for å danne en polynucleotide, DNA eller RNA. Hver enkelt nukleotid består av tre komponenter: en nitrogenholdige base, en pentose (fem-karbon) sukker og fosfat gruppe (Figur \(\PageIndex{1}\)). Hver nitrogenholdige base i et nukleotid er koblet til et sukkermolekyl, som er festet til en eller flere fosfatgrupper.,

nitrogenholdige baser, viktige komponenter av nukleotider, er organiske molekyler og er så kalt fordi de inneholder karbon og nitrogen. De er baser, fordi de inneholder en amino gruppen som har potensial til å binde en ekstra hydrogen, og dermed reduserer hydrogen ion-konsentrasjon i miljøet, noe som gjør det mer grunnleggende. Hvert nukleotid i DNA inneholder én av fire mulige nitrogenholdige baser: adenine (A), guanin (G) cytosine (C), og innhold av tymin (T).

Adenine og guanin er klassifisert som puriner., Den primære strukturen av en purin er to karbon -, nitrogen-ringer. Cytosine, innhold av tymin, og uracil er klassifisert som pyrimidines som har et enkelt karbon -, nitrogen-ring som sitt primære struktur (Figur \(\PageIndex{1}\)). Hver av disse grunnleggende karbon -, nitrogen-ringene har forskjellige funksjonelle grupper som er knyttet til det. I molekylær biologi skriftspråk, det nitrogenholdige baser er bare kjent av sine symboler A, T, G, C, og U. DNA inneholder A, T, G og C, mens RNA inneholder A, U, G og C.

pentose sukker i DNA er deoxyribose, og i RNA, sukker er ribose (Figur \(\PageIndex{1}\))., Forskjellen mellom sukker er tilstedeværelsen av hydroksylgruppen på den andre karbon av ribose og hydrogen på den andre karbon for deoxyribose (så deoxyribose er «mangler» en -OH-gruppe). Karbon-atomer av sukker molekyl er nummerert som 1′, 2′, 3′, 4′, og 5′ (1′, leses som «en prime»). Fosfat rester er festet til hydroksyl gruppe av 5′ carbon av en sukker og hydroksyl gruppe i 3′ karbonet av sukker i neste nukleotid, som danner en 5′-3′ phosphodiester sammenhengen., Den phosphodiester sammenhengen er ikke dannet av enkle dehydrering reaksjon som andre forbindelser koble monomers i makromolekyler: dens dannelse innebærer fjerning av to fosfatgrupper. En polynucleotide kan ha tusenvis av slike phosphodiester sammenhengene.

DNA-Dobbel-Helix Struktur

ved Hjelp av forholdsmessig metall modeller av den enkelte nukleotider, Watson og Crick utledes en struktur for DNA som var konsistent med Chargaff Regler og med x-ray crystallography data som ble innhentet for (med noen uenighet) fra en annen forsker som heter Rosalind Franklin. I Watson og Crick berømte dobbel helix, hver av de to tråder som inneholder DNA-baser som er koblet til via covalent obligasjoner til en sukker-fosfat ryggraden., Fordi en side av hvert sukkermolekyl er alltid koblet til motsatt side av den neste sukker molekyl, hver strand av DNA har polaritet: disse kalles 5′ (5-prime) – enden og 3′ (3-prime) end, i samsvar med nomenklaturen av karbonatomer i sukker. De to tilnærmingene til dobbel helix kjøre i anti-parallell (dvs. motsatt) retningene, med 5′ – enden av en strand like ved 3′ – enden av andre strand. Dobbel helix har en høyrehendt vri, (snarere enn venstrehendte vri som er ofte representert feil i populære medier)., DNA baser strekker seg fra ryggraden mot midten av helix, med et par baser fra hver strand og danner hydrogen obligasjoner som bidrar til å holde de to landene sammen. Under de fleste forhold, de to trådene er litt forskjøvet, noe som skaper en stor fjær på ett ansikt til dobbel helix, og en liten fjær på den andre. På grunn av strukturen av baser, En kan bare dannes hydrogen obligasjoner med T, og G kan bare dannes hydrogen obligasjoner med C (husk Chargaff Regler)., Hver strand er derfor sies å være komplementære til den andre, og så hver strand har også inneholder nok informasjon for å fungere som en mal for syntesen av den andre. Dette komplementære redundans er viktig i DNA-replikasjon og reparasjon.

Bare visse typer base sammenkoblingen er tillatt. For eksempel, en bestemt purin kan bare koble sammen med en viss pyrimidin. Dette betyr at En kan koble sammen med T, og G kan koble sammen med C, som vist i Figur \(\PageIndex{2}\). Dette er kjent som base utfyllende regel. Med andre ord, DNA-trådene er komplementære til hverandre., Hvis sekvensen av en strand AATTGGCC, utfyllende strand ville ha sekvensen TTAACCGG. Under DNA replikasjon, hver strand er kopiert, noe som resulterte i en datter DNA-dobbel helix inneholder ett foreldrenes DNA-strand, og en nylig syntetisert streng.

å Tenke fremover øvelse \(\PageIndex{1}\)

En mutasjon oppstår, og cytosine er erstattet med adenine. Hvilken betydning tror du dette vil ha på DNA-strukturen?,

Svar

Adenine er større enn cytosine og vil ikke være i stand til å base par skikkelig med guanin på den motsatte strand. Dette vil føre til at DNA for å bule. DNA-reparasjon enzymer kan gjenkjenne bule og erstatte feil nukleotid.