W biologii „podwójna helisa” jest terminem używanym do opisania struktury DNA. Podwójna helisa DNA składa się z dwóch spiralnych łańcuchów kwasu dezoksyrybonukleinowego. Kształt jest podobny do spiralnych schodów. DNA jest a Kwas nukleinowy złożony z zasad azotowych (adeniny, cytozyny, guaniny i tyminy), pięciowęglowego cukru (dezoksyrybozy) i cząsteczek fosforanów. Podstawy nukleotydowe DNA reprezentują stopnie schodowe schodów, a cząsteczki dezoksyrybozy i fosforanu tworzą boki schodów.
Kluczowe dania na wynos
- Podwójna helisa to biologiczny termin opisujący ogólną strukturę DNA. Jego podwójna helisa składa się z dwóch spiralnych łańcuchów DNA. Ten kształt podwójnej helisy jest często przedstawiany jako spiralne schody.
- Skręcenie DNA jest wynikiem zarówno hydrofilowych, jak i hydrofobowych interakcji między cząsteczkami zawierającymi DNA i wodę w komórce.
- Zarówno replikacja DNA, jak i synteza białek w naszych komórkach zależą od kształtu podwójnej helisy DNA.
- Dr James Watson, dr Francis Crick, dr Rosalind Franklin i dr Maurice Wilkins odegrali kluczową rolę w wyjaśnianiu struktury DNA.
Dlaczego DNA jest skręcone?
DNA jest zwinięte chromosomy i szczelnie zapakowane w jądro z naszego komórki. Skręcający się aspekt DNA jest wynikiem interakcji między cząsteczkami, które tworzą DNA i wodę. Zasady azotowe, które składają się ze stopni skręconych schodów, są utrzymywane razem przez wiązania wodorowe. Adenina jest związana z tyminą (A-T), a pary guaniny z cytozyną (G-C). Te zasady azotowe są hydrofobowe, co oznacza, że nie mają powinowactwa do wody. Od komórki cytoplazma a cytosol zawiera płyny na bazie wody, zasady azotowe chcą unikać kontaktu z płynami komórkowymi. Cząsteczki cukru i fosforanu, które tworzą szkielet cukrowo-fosforanowy cząsteczki, są hydrofilowe, co oznacza, że kochają wodę i mają powinowactwo do wody.
DNA jest ułożone tak, że fosforan i szkielet cukrowy znajdują się na zewnątrz i w kontakcie z płynem, podczas gdy zasady azotowe znajdują się w wewnętrznej części cząsteczki. Aby dodatkowo zapobiec kontaktowi zasad azotowych komórka płyn, cząsteczka skręca się, aby zmniejszyć przestrzeń między zasadami azotowymi a pasmami fosforanu i cukru. Fakt, że dwie nici DNA tworzące podwójną helisę są przeciwrównoległe, pomaga również skręcić cząsteczkę. Antyrównoległość oznacza, że nici DNA biegną w przeciwnych kierunkach, zapewniając, że nici ściśle przylegają do siebie. Zmniejsza to ryzyko przedostania się płynu między zasadami.
Replikacja DNA i synteza białek
Pozwala na to kształt podwójnej helisy replikacja DNA i synteza białek wystąpić. W tych procesach skręcone DNA rozwija się i otwiera, aby umożliwić wykonanie kopii DNA. W replikacji DNA podwójna helisa rozwija się i każda oddzielna nić służy do syntezy nowej nici. Gdy powstają nowe nici, zasady są sparowane ze sobą, dopóki nie powstają dwie cząsteczki DNA z podwójną helisą z jednej cząsteczki DNA z podwójną helisą. Replikacja DNA jest wymagana dla procesów mitoza i mejoza wystąpić.
W syntezie białek cząsteczką DNA jest przepisane wyprodukować RNA wersja kodu DNA znana jako messenger RNA (mRNA). Cząsteczka informacyjnego RNA jest wtedy przetłumaczony produkować białka. Aby miała miejsce transkrypcja DNA, podwójna helisa DNA musi się rozwinąć i pozwolić enzymowi zwanemu polimerazą RNA na transkrypcję DNA. RNA jest również kwasem nukleinowym, ale zawiera zasadowy uracyl zamiast tyminy. W transkrypcji pary guaniny z parami cytozyny i adeniny z uracylem tworzą transkrypt RNA. Po transkrypcji DNA zamyka się i wraca do pierwotnego stanu.
Odkrycie struktury DNA
Uznanie za odkrycie podwójnie helikalnej struktury DNA przypisano Jamesowi Watson i Francis Crick, przyznali Nagrodę Nobla za swoją pracę. Określenie struktury DNA opierało się częściowo na pracy wielu innych naukowców, w tym Rosalind Franklin. Franklin i Maurice Wilkins wykorzystali dyfrakcję rentgenowską, aby ustalić wskazówki na temat struktury DNA. Zdjęcie dyfrakcji rentgenowskiej DNA wykonane przez Franklina o nazwie „fotografia 51” wykazało, że kryształy DNA tworzą kształt X na błonie rentgenowskiej. Cząsteczki o helikalnym kształcie mają tego rodzaju wzór w kształcie litery X. Wykorzystując dowody z badania dyfrakcji rentgenowskiej Franklina, Watson i Crick zmienili wcześniej zaproponowany model DNA z potrójną helisą na model podwójnej helisy dla DNA.
Dowody odkryte przez biochemika Erwina Chargoffa pomogły Watson i Crickowi odkryć parowanie zasad w DNA. Chargoff wykazał, że stężenia adeniny w DNA są równe stężeniom tyminy, a stężenia cytozyny są równe guaninie. Dzięki tym informacjom Watson i Crick byli w stanie ustalić, że wiązanie adeniny z tyminą (A-T) i cytozyny z guaniną (C-G) tworzy etapy DNA o skręconych schodach. Szkielet cukrowo-fosforanowy tworzy boki schodów.
Źródła
- „Odkrycie struktury molekularnej DNA - podwójna spirala”. Nobelprize.org, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.