ДНК

Структура ДНК

ДНК имеет форму двойной спирали, которая похожа на лестницу, скрученную в спираль. Каждая ступень лестницы - это пара нуклеотидов.

Нуклеотиды

Нуклеотид - это молекула, из которой состоит молекула:

• дезоксирибоза, вид сахара с 5 атомами углерода,
• фосфатная группа, состоящая из фосфора и кислорода, и
• азотистая основа

ДНК состоит из четырех типов нуклеотидов:

• Аденин (А)
• Таймин (Т)
• Цитозин (C)
• Гуанин (G)

Перекладины" лестницы ДНК сделаны из двух оснований, по одному от каждой ноги. Базы соединяются посередине: "A" - только парами с "T", а "C" - только парами с "G". Основания удерживаются вместе водородными связями.

Аденин (А) и тимин (Т) могут объединиться, потому что они образуют две водородные связи, а цитозин (С) и гуанин (G) - три водородные связи. Хотя основания всегда находятся в фиксированных парах, пары могут приходить в любом порядке (A-T или T-A; аналогично, C-G или G-C). Таким образом, ДНК может писать "коды" из "букв", которые являются основами. Эти коды содержат сообщение, которое говорит ячейке, что делать.

Хроматин

На хромосомах ДНК связана с белками, называемыми гистонами, для образования хроматина. Эта ассоциация принимает участие в эпигенетике и генной регуляции. Гены включаются и выключаются в процессе развития и клеточной активности, и эта регуляция является основой большей части активности, которая происходит в клетках.

Структура ДНК

ДНК имеет форму двойной спирали, которая похожа на лестницу, скрученную в спираль. Каждая ступень лестницы - это пара нуклеотидов.

Нуклеотиды

Нуклеотид - это молекула, из которой состоит молекула:

• дезоксирибоза, вид сахара с 5 атомами углерода,
• фосфатная группа, состоящая из фосфора и кислорода, и
• азотистая основа

ДНК состоит из четырех типов нуклеотидов:

• Аденин (А)
• Таймин (Т)
• Цитозин (C)
• Гуанин (G)

Перекладины" лестницы ДНК сделаны из двух оснований, по одному от каждой ноги. Базы соединяются посередине: "A" - только парами с "T", а "C" - только парами с "G". Основания удерживаются вместе водородными связями.

Аденин (А) и тимин (Т) могут объединиться, потому что они образуют две водородные связи, а цитозин (С) и гуанин (G) - три водородные связи. Хотя основания всегда находятся в фиксированных парах, пары могут приходить в любом порядке (A-T или T-A; аналогично, C-G или G-C). Таким образом, ДНК может писать "коды" из "букв", которые являются основами. Эти коды содержат сообщение, которое говорит ячейке, что делать.

Хроматин

На хромосомах ДНК связана с белками, называемыми гистонами, для образования хроматина. Эта ассоциация принимает участие в эпигенетике и генной регуляции. Гены включаются и выключаются в процессе развития и клеточной активности, и эта регуляция является основой большей части активности, которая происходит в клетках.

Копирование ДНК

Когда ДНК копируется, это называется репликацией ДНК. Вкратце, водородные связи, удерживающие парные основания, ломаются, а молекула делится пополам: ноги лестницы разделяются. Это дает две одиночные нити. Новые пряди образуются путем сопоставления оснований (A с T и G с C) для создания недостающих прядей.

Сначала фермент под названием ДНК-геляза расщепляет ДНК по центру, разрывая водородные связи. Затем после того, как молекула ДНК разделена на две отдельные части, другая молекула, называемая ДНК-полимеразой, образует новую нить, которая соответствует каждой из нитей расщепленной молекулы ДНК. Каждый экземпляр молекулы ДНК состоит из половины исходной (стартовой) молекулы и половины новых оснований.

Мутации

При копировании ДНК иногда допускаются ошибки - это называется мутацией. Существует три основных типа мутаций:

• Удаление, когда одна или несколько баз оставлены без внимания.
• Замена, при которой одно или несколько оснований заменяются другим в последовательности.
• Вставка, в которую вставляется одно или несколько дополнительных оснований.
• Дублирование, при котором повторяется последовательность пар оснований.

Мутации можно также классифицировать по их влиянию на структуру и функцию белков или по их влиянию на фитнес. Мутации могут быть вредными для организма, нейтральными или приносить пользу. Иногда мутации смертельны для организма - белок, полученный из новой ДНК, вообще не работает, что приводит к гибели эмбриона. С другой стороны, эволюция движется вперед с помощью мутаций, когда новая версия белка лучше работает для организма.

Копирование ДНК

Когда ДНК копируется, это называется репликацией ДНК. Вкратце, водородные связи, удерживающие парные основания, ломаются, а молекула делится пополам: ноги лестницы разделяются. Это дает две одиночные нити. Новые пряди образуются путем сопоставления оснований (A с T и G с C) для создания недостающих прядей.

Сначала фермент под названием ДНК-геляза расщепляет ДНК по центру, разрывая водородные связи. Затем после того, как молекула ДНК разделена на две отдельные части, другая молекула, называемая ДНК-полимеразой, образует новую нить, которая соответствует каждой из нитей расщепленной молекулы ДНК. Каждый экземпляр молекулы ДНК состоит из половины исходной (стартовой) молекулы и половины новых оснований.

Мутации

При копировании ДНК иногда допускаются ошибки - это называется мутацией. Существует четыре основных типа мутаций:

• Удаление, когда одна или несколько баз оставлены без внимания.
• Замена, при которой одно или несколько оснований заменяются другим в последовательности.
• Вставка, в которую вставляется одно или несколько дополнительных оснований.
• Дублирование, при котором повторяется последовательность пар оснований.

Мутации можно также классифицировать по их влиянию на структуру и функцию белков или по их влиянию на фитнес. Мутации могут быть вредными для организма, нейтральными или приносить пользу. Иногда мутации смертельны для организма - белок, полученный из новой ДНК, вообще не работает, что приводит к гибели эмбриона. С другой стороны, эволюция движется вперед с помощью мутаций, когда новая версия белка лучше работает для организма.

синтез белков

Раздел ДНК, содержащий инструкции по созданию белка, называется геном. Каждый ген имеет последовательность хотя бы для одного полипептида. Белки образуют структуры, а также ферменты. Ферменты выполняют большую часть работы в клетках. Белки состоят из небольших полипептидов, которые образуются из аминокислот. Чтобы сделать белок для выполнения определенной работы, правильные аминокислоты должны быть соединены в правильном порядке.

Белки изготавливаются крошечными машинами в ячейке, называемой рибосомами. Рибосомы находятся в основном теле клетки, но ДНК находится только в ядре клетки. Кодон является частью ДНК, но ДНК никогда не покидает ядро. Поскольку ДНК не может покинуть ядро, клетка делает копию последовательности ДНК в РНК. Она меньше по размеру и может проникать через отверстия - поры - в мембрану ядра и выходить в клетку.

Гены, закодированные в ДНК, транскрибируются в РНК-мессенджер (мРНК) такими белками, как РНК-полимераза. Зрелая мРНК затем используется в качестве шаблона для синтеза белков рибосомой. Рибосомы читают кодоны, "слова", сделанные из трех пар оснований, которые говорят рибосоме, какую аминокислоту добавить. Рибосома сканирует вдоль mRNA, читая код пока она делает белок. Другое РНК вызванное tRNA помогает сопрягать правую аминокислоту к каждому кодеону.

синтез белков

Раздел ДНК, содержащий инструкции по созданию белка, называется геном. Каждый ген имеет последовательность хотя бы для одного полипептида. Белки образуют структуры, а также ферменты. Ферменты выполняют большую часть работы в клетках. Белки состоят из небольших полипептидов, которые образуются из аминокислот. Чтобы сделать белок для выполнения определенной работы, правильные аминокислоты должны быть соединены в правильном порядке.

Белки изготавливаются крошечными машинами в ячейке, называемой рибосомами. Рибосомы находятся в основном теле клетки, но ДНК находится только в ядре клетки. Кодон является частью ДНК, но ДНК никогда не покидает ядро. Поскольку ДНК не может покинуть ядро, ядро клетки делает копию последовательности ДНК в РНК. Она меньше и может проникать через отверстия - поры - в мембрану ядра и выходить в клетку.

Гены, закодированные в ДНК, транскрибируются в РНК-мессенджер (мРНК) такими белками, как РНК-полимераза. Зрелая мРНК затем используется в качестве шаблона для синтеза белков рибосомой. Рибосомы читают кодоны, "слова", сделанные из трех пар оснований, которые говорят рибосоме, какую аминокислоту добавить. Рибосома сканирует вдоль mRNA, читая код пока она делает белок. Другое РНК вызванное tRNA помогает сопрягать правую аминокислоту к каждому кодеону.

История ДНК-исследований

Впервые ДНК была выделена (извлечена из клеток) швейцарским врачом Фридрихом Мишером в 1869 году, когда он работал над бактериями из гноя в хирургических бинтах. Молекула была найдена в ядре клеток и поэтому он назвал ее нуклеином.

В 1928 году Фредерик Гриффит обнаружил, что черты "гладкой" формы пневмококка могут быть перенесены в "грубую" форму тех же бактерий путем смешивания убитых "гладких" бактерий с живой "грубой" формой. Эта система дала первое ясное предположение, что ДНК несет генетическую информацию.

Эксперимент Avery-MacLeod-McCarty идентифицировал ДНК как преобразующий принцип в 1943 году.

Роль ДНК в наследственности была подтверждена в 1952 году, когда Альфред Херши и Марта Чейз в эксперименте Херши-Чейза показали, что ДНК является генетическим материалом бактериофага Т2.

В 1950-х годах Эрвин Чаргафф обнаружил, что количество тимина (Т), присутствующего в молекуле ДНК, примерно равно количеству аденина (А). Он обнаружил, что то же самое относится к гуанину (G) и цитозину (C). Правила Чаргафа суммируют этот вывод.

В 1953 году Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик предложили то, что сейчас принято как первая правильная двуспиральная модель структуры ДНК в журнале Nature. Их молекулярная модель ДНК с двойной спиралью была тогда основана на единственном рентгеновском дифракционном снимке "Фото 51", сделанном Розалиндой Франклин и Рэймондом Гослингом в мае 1952 года.

Экспериментальные данные, подтверждающие модель Ватсона и Крика, были опубликованы в серии из пяти статей в том же номере журнала Nature. Из них, статья Франклина и Гослинга была первой публикацией их собственных данных рентгеновской дифракции и оригинального метода анализа, который частично поддерживал модель Уотсона и Крика; этот номер также содержал статью Мориса Уилкинса и двух его коллег о структуре ДНК, чей анализ и рентгеновские картины B-ДНК in vivo также поддерживали наличие in vivo конфигураций ДНК с двойной спиралью, предложенных Криком и Уотсоном для их молекулярной модели ДНК с двойной спиралью на двух предыдущих страницах "Nature". В 1962 году, после смерти Франклина, Уотсон, Крик и Уилкинс совместно получили Нобелевскую премию по физиологии или медицине. Нобелевские премии в то время присуждались только живым лауреатам. Продолжаются дебаты о том, кто должен получить кредит за это открытие.

В 1957 году Крик объяснил связь между ДНК, РНК и белками в центральной догме молекулярной биологии.

Как была скопирована ДНК (механизм репликации), появился в 1958 году в результате эксперимента Мезельсона-Сталя. Больше работы Крика и его коллег показали, что генетический код был основан на не перекрывающихся триплетах оснований, называемых кодонами. Эти результаты представляют собой рождение молекулярной биологии.

Вопрос о том, как Ватсон и Крик получили результаты Франклина, обсуждался очень долго. Крик, Ватсон и Морис Уилкинс были удостоены Нобелевской премии в 1962 году за работу над ДНК - Розалинда Франклин умерла в 1958 году.

Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик (справа), с Маклином МакКарти (слева).

История ДНК-исследований

Впервые ДНК была выделена (извлечена из клеток) швейцарским врачом Фридрихом Мишером в 1869 году, когда он работал над бактериями из гноя в хирургических бинтах. Молекула была найдена в ядре клеток и поэтому он назвал ее нуклеином.

В 1928 году Фредерик Гриффит обнаружил, что черты "гладкой" формы пневмококка могут быть перенесены в "грубую" форму тех же бактерий путем смешивания убитых "гладких" бактерий с живой "грубой" формой. Эта система дала первое ясное предположение, что ДНК несет генетическую информацию.

Эксперимент Avery-MacLeod-McCarty идентифицировал ДНК как преобразующий принцип в 1943 году.

Роль ДНК в наследственности была подтверждена в 1952 году, когда Альфред Херши и Марта Чейз в эксперименте Херши-Чейза показали, что ДНК является генетическим материалом бактериофага Т2.

В 1950-х годах Эрвин Чаргафф обнаружил, что количество тимина (Т), присутствующего в молекуле ДНК, примерно равно количеству аденина (А). Он обнаружил, что то же самое относится к гуанину (G) и цитозину (C). Правила Чаргафа суммируют этот вывод.

В 1953 году Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик предложили то, что сейчас принято как первая правильная двуспиральная модель структуры ДНК в журнале Nature. Их молекулярная модель ДНК с двойной спиралью была тогда основана на единственном рентгеновском дифракционном снимке "Фото 51", сделанном Розалиндой Франклин и Рэймондом Гослингом в мае 1952 года.

Экспериментальные данные, подтверждающие модель Ватсона и Крика, были опубликованы в серии из пяти статей в том же номере журнала Nature. Из них, статья Франклина и Гослинга была первой публикацией их собственных данных рентгеновской дифракции и оригинального метода анализа, который частично поддерживал модель Уотсона и Крика; этот номер также содержал статью Мориса Уилкинса и двух его коллег о структуре ДНК, чей анализ и рентгеновские картины B-ДНК in vivo также поддерживали наличие in vivo конфигураций ДНК с двойной спиралью, предложенных Криком и Уотсоном для их молекулярной модели ДНК с двойной спиралью на двух предыдущих страницах "Nature". В 1962 году, после смерти Франклина, Уотсон, Крик и Уилкинс совместно получили Нобелевскую премию по физиологии или медицине. Нобелевские премии в то время присуждались только живым лауреатам. Продолжаются дебаты о том, кто должен получить кредит за это открытие.

В 1957 году Крик объяснил связь между ДНК, РНК и белками в центральной догме молекулярной биологии.

Как была скопирована ДНК (механизм репликации), появился в 1958 году в результате эксперимента Мезельсона-Сталя. Больше работы Крика и его коллег показали, что генетический код был основан на не перекрывающихся триплетах оснований, называемых кодонами. Эти результаты представляют собой рождение молекулярной биологии.

Вопрос о том, как Ватсон и Крик получили результаты Франклина, вызвал много споров. Крик, Ватсон и Морис Уилкинс были удостоены Нобелевской премии в 1962 году за работу над ДНК - Розалинда Франклин умерла в 1958 году.

Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик (справа), с Маклином МакКарти (слева).

вопросы ДНК и конфиденциальности

Полиция США использовала ДНК и открытые базы данных семейного древа для раскрытия "холодных" дел. Американскийсоюзгражданскихсвобод выразил обеспокоенность в связи с этой практикой.

вопросы ДНК и конфиденциальности

Полиция США использовала ДНК и открытые базы данных семейного древа для раскрытия "холодных" дел. Американский союз гражданских свобод выразил обеспокоенность в связи с этой практикой.

Связанные страницы

• деление ячеек
• Митоз
• Мейоз
• восстановление ДНК
• Хромосома
• Анализ последовательности

Связанные страницы

• деление ячеек
• Митоз
• Мейоз
• восстановление ДНК
• Хромосома
• Анализ последовательности