Struktura DNA

By Susha Cheriyedath, M.Sc.Reviewed by Sally Robertson, B.Sc.

Odkrycie struktury DNA przez Jamesa Watsona i Francisa Cricka w roku 1953 jest jednym z najbardziej rewolucyjnych odkryć naukowych do tej pory. Jednak badania prowadzące do odkrycia struktury kwasu nukleinowego rozpoczął kilka lat wcześniej i zaangażowanych wielu różnych badaczy na całym świecie.

Wczesne osiągnięcia

To było w 1869 roku, że szwajcarski biochemik, Frederich Miescher był pierwszym, aby zidentyfikować DNA jako obecny wewnątrz jąder limfocytów. Jednak znaczenie cząsteczki nie zostało zrealizowane aż do ponad 50 lat później. W 1919 roku, rosyjski biochemik, Phoebus Levene zaproponował, że kwasy nukleinowe składają się z nukleotydów, które składają się z jednej z czterech zasad – A (adenina), T (tymina), G (guanina) i C (cytozyna); cukru i grupy fosforanowej.

Austriacki biochemik Erwin Chargaff, zainspirowany pracą Oswalda Avery’ego z 1944 roku na temat DNA jako materiału genetycznego, rozpoczął projekt badawczy skoncentrowany na chemii kwasów nukleinowych w latach 50-tych. Na podstawie swoich obserwacji dotyczących ilości zasad w DNA, sformułował regułę Chargaffa, która mówi, że całkowita ilość puryn (A + G) jest prawie taka sama jak całkowita ilość pirymidyn (C + T). Połączenie odkryć Levene’a z kluczowymi pracami krystalografii rentgenowskiej nad strukturą DNA, prowadzonymi przez Rosalind Franklin i Maurice’a Wilkinsa, stworzyło podstawy do przełomowego odkrycia struktury podwójnej helisy przez Watsona i Cricka w 1953 roku.

W 1962 r. Watson, Crick i Wilkins wspólnie otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny „za odkrycia dotyczące struktury molekularnej kwasów nukleinowych i jej znaczenia dla przekazywania informacji w żywej materii.”

Podwójna helisa DNA

Struktura i składniki

DNA składa się z dwóch łańcuchów lub nici polinukleotydowych, nawiniętych wokół siebie w taki sposób, że przypominają skręconą drabinę. Struktura ta jest określana jako podwójna helisa. Szkielet każdej z tych nici to powtarzający się wzór 5-węglowego cukru i grupy fosforanowej. Każdy cukier jest przyłączony do jednej z czterech zasad zawierających azot: A, T, G, lub C.

Cukier obecny w nukleotydzie to deoksyryboza, stąd nazwa kwas deoksyrybonukleinowy (DNA). W strukturze podwójnej helisy DNA, wszystkie cztery zasady są ograniczone do wnętrza podwójnej helisy, utrzymywane w miejscu przez wiązania wodorowe (H) łączące komplementarne zasady na dwóch niciach. Szkielet cukrowo-fosforanowy DNA znajduje się na zewnątrz podwójnej helisy.

Wiązanie wodorowe

Adenina i tymina są sparowane dwoma wiązaniami H, podczas gdy cytozyna i guanina są sparowane trzema wiązaniami H. Zasady są ułożone w stos na drabinie, a wiązanie hydrofobowe między nimi zapewnia cząsteczce DNA stabilność.

Komplementarne łączenie w pary zasad

Dwie nici DNA w podwójnej helisie biegną w przeciwnych kierunkach (antyrównolegle do siebie), aby pomóc zasadom w każdej parze zasad dopasować się do podwójnej helisy. Oznacza to, że nukleotydy w każdej nici DNA są dokładnie komplementarne do nukleotydów w drugiej nici.

Komplementarne parowanie zasad A z T i G z C umożliwia optymalizację poziomów energii w obrębie podwójnej helisy. W tym układzie podwójnej helisy, szerokość każdej pary zasad pozostaje taka sama, co oznacza, że zachowana jest taka sama odległość pomiędzy szkieletami cukrowo-fosforanowymi, na całej długości cząsteczki DNA. Skręty lub obroty w dwóch szkieletach cukrowo-fosforanowych podwójnej helisy występują co dziesięć par zasad, co maksymalizuje wydajność pakowania par zasad.

Dwie nici polinukleotydowe podwójnej helisy DNA stanowią prostą podstawę do kopiowania informacji w cząsteczce. Przy rozdzielaniu, każda z dwóch nici służy jako szablon do tworzenia dokładnej lub identycznej kopii cząsteczki DNA.

1. http://tigger.uic.edu/classes/phys/phys461/phys450/ANJUM04/
2. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26821/
3. http://cs.boisestate.edu/~amit/teaching/342/lab/structure.html
4. http://www.nature.com/scitable/topicpage/discovery-of-dna-structure-and-function-watson-397
5. https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1962/

Dalsza lektura

• Wszystkie treści dotyczące DNA
• Co to jest DNA?
• Właściwości DNA
• Modyfikacje chemiczne DNA
• Funkcje biologiczne DNA

Written by

Susha Cheriyedath

Susha posiada tytuł Bachelor of Science (B.Sc.) w dziedzinie chemii i Master of Science (M.Sc.) w dziedzinie biochemii z University of Calicut, Indie. Zawsze była żywo zainteresowana naukami medycznymi i o zdrowiu. W ramach studiów magisterskich specjalizowała się w biochemii, z naciskiem na mikrobiologię, fizjologię, biotechnologię i żywienie. W wolnym czasie uwielbia gotować burzę w kuchni ze swoimi super-messy eksperymentami piekarniczymi.

Ostatnia aktualizacja Feb 26, 2019

Cytowania

Proszę użyć jednego z następujących formatów, aby zacytować ten artykuł w swoim eseju, pracy lub raporcie:

• APA

  Cheriyedath, Susha. (2019, February 26). Struktura DNA. Wiadomości-Medyczne. Retrieved on March 24, 2021 from https://www.news-medical.net/life-sciences/Structure-of-DNA.aspx.

• MLA

  Cheriyedath, Susha. „Struktura DNA”. Wiadomości-Medyczne. 24 marca 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/Structure-of-DNA.aspx>.

• Chicago

  Cheriyedath, Susha. „Structure of DNA”. Wiadomości-Medyczne. https://www.news-medical.net/life-sciences/Structure-of-DNA.aspx. (dostęp 24 marca 2021).

• Harvard

  Cheriyedath, Susha. 2019. Structure of DNA. Wiadomości-Medyczne, przeglądane 24 marca 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/Structure-of-DNA.aspx.

.