เนื้อหา
- โครงสร้างของดีเอ็นเอ
- การเชื่อมคู่แบบเบสเบสเฉพาะ
- พบ DNA อยู่ที่ไหน
- การจำลองดีเอ็นเอ
- Introns และ Exons
- การถอดความ RNA
- โครงสร้างของ DNA ค้นพบได้อย่างไร?
ดีเอ็นเอ, หรือ กรด deoxyribonucleicเป็นกรดนิวคลีอิก (หนึ่งในสองกรดดังกล่าวที่พบในธรรมชาติ) ซึ่งทำหน้าที่จัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตในวิธีที่สามารถถ่ายทอดไปสู่คนรุ่นต่อ ๆ ไป กรดนิวคลีอิกอื่น ๆ คือ อาร์เอ็นเอ, หรือ กรด ribonucleic.
DNA มีรหัสพันธุกรรมสำหรับโปรตีนทุกชนิดที่ร่างกายของคุณทำและทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับคุณทั้งหมด สตริงของ DNA ที่มีรหัสสำหรับผลิตภัณฑ์โปรตีนเดี่ยวเรียกว่า ยีน.
ดีเอ็นเอประกอบด้วยโพลีเมอร์ที่ยาวมากของหน่วยโมโนเมอริกที่เรียกว่า นิวคลีโอซึ่งมีสามภูมิภาคที่แตกต่างกันและมีรสชาติที่แตกต่างกันสี่อย่างใน DNA ด้วยความแตกต่างในโครงสร้างของหนึ่งในสามภูมิภาคนี้
ในสิ่งมีชีวิต DNA จะถูกรวมเข้ากับโปรตีนที่เรียกว่าฮิสโตนเพื่อสร้างสารที่เรียกว่าโครมาติน โครมาตินในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตถูกแบ่งออกเป็นส่วน ๆ ที่เรียกว่าโครโมโซม DNA ถูกส่งจากผู้ปกครองไปยังลูกหลานของพวกเขา แต่ DNA บางส่วนของคุณถูกส่งต่อจากแม่ของคุณโดยเฉพาะอย่างที่คุณเห็น
โครงสร้างของดีเอ็นเอ
DNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์และนิวคลีโอไทด์แต่ละอันประกอบด้วยฐานไนโตรเจนหนึ่งถึงสามกลุ่มฟอสเฟต (ใน DNA มีเพียงหนึ่ง) และโมเลกุลน้ำตาลน้ำตาลห้าคาร์บอนที่เรียกว่า deoxyribose (น้ำตาลที่เกี่ยวข้องใน RNA คือ ribose)
ในธรรมชาติ DNA มีอยู่เป็นโมเลกุลคู่ที่มีสองสายประกอบสมบูรณ์ เส้นทั้งสองนี้จะรวมกันที่นิวคลีโอไทด์ทุกตัวที่อยู่ตรงกลางและ "บันได" ที่เกิดขึ้นจะบิดเป็นรูปแบบของ เกลียวคู่หรือคู่ของเกลียวออฟเซ็ต
ฐานไนโตรเจนมาในหนึ่งในสี่สายพันธุ์: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) และ thymine (T) Adenine และ guanine อยู่ในชั้นของโมเลกุลที่เรียกว่า purines ซึ่งประกอบด้วยวงแหวนเคมีสองวงในขณะที่ cytosine และ thymine อยู่ในชั้นของโมเลกุลที่เรียกว่า pyrimidines ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าและมีวงแหวนเพียงวงเดียว
การเชื่อมคู่แบบเบสเบสเฉพาะ
มันเป็นพันธะของฐานระหว่างนิวคลีโอไทด์ในเส้นที่อยู่ติดกันที่สร้าง "ขั้นบันได" ของดีเอ็นเอ "บันได" ในขณะที่มันเกิดขึ้น purine สามารถผูกกับ pyrimidine ในการตั้งค่านี้และมันมีความเฉพาะเจาะจงมากกว่านั้น: ผูกกับ T และ T เท่านั้นในขณะที่ C ผูกกับ G เท่านั้น
นี้ การจับคู่ฐานแบบหนึ่งต่อหนึ่ง หมายความว่าหากทราบลำดับของนิวคลีโอไทด์ (ตรงกันกับ "ลำดับฐาน" เพื่อจุดประสงค์ในทางปฏิบัติ) สำหรับ DNA สายหนึ่งที่รู้จักกันก็จะสามารถกำหนดลำดับฐานในอีกสายหนึ่งได้โดยง่าย
พันธะระหว่างนิวคลีโอไทด์ที่อยู่ติดกันในสาย DNA เดียวกันนั้นเกิดขึ้นจากการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างน้ำตาลของนิวคลีโอไทด์หนึ่งและกลุ่มฟอสเฟตของถัดไป
พบ DNA อยู่ที่ไหน
ในสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตดีเอ็นเอตั้งอยู่ในโปรโตปลาสซึมของเซลล์เนื่องจากโปรคาริโอตขาดนิวเคลียส ในเซลล์ยูคาริโอต DNA อยู่ในนิวเคลียส ที่นี่มันแบ่งออกเป็น โครโมโซม. มนุษย์มีโครโมโซม 46 ชนิดที่แตกต่างกันโดยมี 23 ตัวจากพ่อแม่แต่ละตัว
โครโมโซม 23 ชนิดที่แตกต่างกันเหล่านี้มีลักษณะแตกต่างกันไปตามลักษณะทางกายภาพภายใต้กล้องจุลทรรศน์ดังนั้นพวกเขาจึงสามารถระบุหมายเลข 1 ถึง 22 และ X หรือ Y สำหรับโครโมโซมเพศ โครโมโซมที่สอดคล้องกันจากผู้ปกครองที่แตกต่างกัน (เช่นโครโมโซม 11 จากแม่ของคุณและโครโมโซม 11 จากพ่อของคุณ) เรียกว่าโครโมโซมที่เหมือนกัน
ยังพบ DNA ในไมโตคอนเดรีย ของยูคาริโอตทั่วไปรวมทั้ง ในคลอโรพลาสต์ของเซลล์พืช เฉพาะ ด้วยตัวเองนี้สนับสนุนความคิดที่แพร่หลายว่าออร์แกเนลล์ทั้งสองนี้มีอยู่ในรูปของแบคทีเรียยืนต้นก่อนที่จะถูกยูคาริโอตก่อนกลืนไปเมื่อสองพันล้านปีก่อน
ความจริงที่ว่า DNA ในไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์นั้นเป็นผลิตภัณฑ์โปรตีนที่ DNA นิวเคลียร์ไม่ได้ให้ความเชื่อถือมากยิ่งขึ้นต่อทฤษฎี
เนื่องจาก DNA ที่เข้าสู่ไมโตคอนเดรียนั้นมาจากเซลล์ไข่ของแม่เท่านั้นเนื่องจากวิธีที่สเปิร์มและไข่ถูกสร้างขึ้นและรวมเข้าด้วยกัน DNA ยลทั้งหมดมาจากสายมารดาหรือแม่ของสิ่งมีชีวิตที่กำลังตรวจดีเอ็นเอ
การจำลองดีเอ็นเอ
ก่อนการแบ่งเซลล์ทุกครั้ง DNA ทั้งหมดในนิวเคลียสของเซลล์จะต้องถูกคัดลอกหรือ การจำลองแบบเพื่อให้เซลล์ใหม่แต่ละเซลล์ที่สร้างขึ้นในแผนกที่จะมาในไม่ช้าสามารถมีสำเนาได้ เนื่องจาก DNA นั้นมีการตีเกลียวสองครั้งจึงจำเป็นต้องคลายตัวก่อนที่การจำลองแบบจะเริ่มต้นเพื่อให้เอนไซม์และโมเลกุลอื่น ๆ ที่เข้าร่วมในการจำลองมีห้องว่างตามเส้นเพื่อทำงานของพวกเขา
เมื่อมีการคัดลอกสายดีเอ็นเอเส้นเดียวจริง ๆ แล้วผลิตภัณฑ์จะเป็นสาระเสริมใหม่ให้กับกลุ่มสาระ (คัดลอก) แม่แบบ ดังนั้นจึงมีลำดับดีเอ็นเอพื้นฐานเช่นเดียวกับเส้นที่ถูกผูกไว้กับแม่แบบก่อนเริ่มการจำลองแบบ
ดังนั้นแต่ละเกลียวดีเอ็นเอเก่าจะถูกจับคู่กับเกลียวดีเอ็นเอใหม่หนึ่งเส้นในโมเลกุลดีเอ็นเอสองเส้นที่ถูกจำลองใหม่ทั้งหมด สิ่งนี้เรียกว่า การจำลองแบบเซมิคอนดักเตอร์.
Introns และ Exons
DNA ประกอบด้วย intronsหรือส่วนของ DNA ที่ไม่มีรหัสสำหรับผลิตภัณฑ์โปรตีนและ exonsซึ่งเป็นรหัสภูมิภาคที่สร้างผลิตภัณฑ์โปรตีน
วิธีที่ exons ส่งผ่านข้อมูลเกี่ยวกับโปรตีนก็คือการผ่าน การถอดความ หรือการสร้าง Messenger RNAmRNA) จาก DNA
เมื่อมีการคัดลอกสายดีเอ็นเอผลของ mRNA นั้นมีลำดับเบสพื้นฐานเหมือนกับแม่แบบเกลียวเส้นประกอบดีเอ็นเอยกเว้นความแตกต่างเดียว: ที่เกิดขึ้นในดีเอ็นเอไทมีน uracil (U) เกิดขึ้นใน RNA
ก่อนที่จะสามารถส่ง mRNA ไปแปลเป็นโปรตีนได้จะต้องนำเอาอินตรอน (ส่วนที่ไม่มีการเข้ารหัสของยีน) ออกจากเกลียว เอ็นไซม์ "ประกบกัน" หรือ "ตัด" อินตรอนออกจากเกลียวและยึด exons ทั้งหมดเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสายการเข้ารหัสขั้นสุดท้ายของ mRNA
สิ่งนี้เรียกว่า RNA การประมวลผลหลังการถอดรหัส
การถอดความ RNA
ในระหว่างการถอดความ RNA กรด ribonucleic จะถูกสร้างขึ้นจากสายดีเอ็นเอที่แยกออกจากคู่เสริม DNA strand ที่ถูกใช้จึงเป็นที่รู้จักกันในชื่อ strand template การถอดความเองนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการรวมถึงเอนไซม์ (เช่น RNA polymerase).
การถอดความเกิดขึ้นในนิวเคลียส เมื่อสาย mRNA เสร็จสมบูรณ์มันจะปล่อยนิวเคลียสผ่านซองจดหมายนิวเคลียร์จนกระทั่งมันติดกับ a ไรโบโซมที่การแปลและการสังเคราะห์โปรตีนแผ่ออกไป ดังนั้นการถอดความและการแปลจึงแยกจากกันทางร่างกาย
โครงสร้างของ DNA ค้นพบได้อย่างไร?
เจมส์วัตสัน และ Francis Crick เป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นผู้ค้นพบหนึ่งในความลึกลับที่ลึกที่สุดในด้านอณูชีววิทยา: โครงสร้างและรูปร่างของเกลียวคู่ที่เป็นโมเลกุลที่รับผิดชอบต่อรหัสพันธุกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งทุกคนถืออยู่
ในขณะที่ทั้งคู่ได้รับตำแหน่งของพวกเขาในแพนธีออนของนักวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมงานของพวกเขาขึ้นอยู่กับการค้นพบของนักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยอื่น ๆ ที่หลากหลายทั้งที่ผ่านมาและปฏิบัติการในเวลาของวัตสันและ Cricks เอง
ในช่วงกลางของศตวรรษที่ 20 ในปี 1950 ประเทศออสเตรีย Erwin Chargaff ค้นพบว่าปริมาณของอะดีนีนในดีเอ็นเอและปริมาณไทมีนในปริมาณที่เท่ากันเสมอและความสัมพันธ์ที่คล้ายกันซึ่งจัดขึ้นสำหรับไซโตซีนและกัวนีน ดังนั้นปริมาณของพิวรีนที่มีอยู่ (A + G) จึงเท่ากับจำนวนของไพริดีนที่มีอยู่
นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Rosalind Franklin ใช้ X-ray crystallography เพื่อคาดการณ์ว่า DNA strands เป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่มีฟอสเฟตตั้งอยู่ด้านนอกของ strand
สิ่งนี้สอดคล้องกับแบบจำลองเกลียวคู่ แต่แฟรงคลินไม่รู้จักสิ่งนี้เนื่องจากไม่มีใครมีเหตุผลที่ดีที่จะสงสัยว่ารูปร่างของ DNA นี้ แต่ในปี 1953 วัตสันและคริกได้รวมทั้งหมดเข้าด้วยกันโดยใช้การวิจัยของแฟรงคลิน พวกเขาได้รับความช่วยเหลือจากข้อเท็จจริงที่ว่าการสร้างแบบจำลองทางเคมีโมเลกุลนั้นเป็นความพยายามที่พัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็วในเวลานั้น