DNA

generalitet

DNA, eller deoksyribonukleinsyre, er den genetiske arven til mange levende organismer, inkludert mennesker.

Inneholdt i kjernekjernen og sammenlignbare med en langkjede, tilhører DNA seg i kategorien av nukleinsyrer, som er store biologiske molekyler (makromolekyler) dannet av mindre molekylære enheter som heter nukleotider .

Et generisk DNA-dannende nukleotid innbefatter 3 elementer: en fosfatgruppe, deoksyribose-sukker og en nitrogenbasert base.

Organisert i kromosomer, tjener DNA generering av proteiner, som spiller en grunnleggende rolle i regulering av alle cellemekanismer i en organisme.

Hva er DNA?

DNA er det biologiske makromolekylet som inneholder all den informasjonen som er nødvendig for riktig utvikling og riktig funksjon av cellene i en levende organisme.

Det er en nukleinsyre

Takket være bildet av et generisk nukleotid kan leseren se at pentosen representerer det element som fosfatgruppen (via en fosfodiesterbinding) og den nitrogenholdige base (gjennom et N-glykosidbinding) er bundet til.

Forkortelsen DNA betyr deoksyribonukleinsyre eller deoksyribonukleinsyre .

Deoksyribonukleinsyre tilhører kategorien av nukleinsyrer, som er biologiske makromolekyler som består av lange kjeder av nukleotider .

Et nukleotid er molekylenheten av en nukleinsyre, som er resultatet av sammensetningen av 3 elementer:

• En fosfatgruppe ;
• En pentose, det er et sukker med 5 karbonatomer;
• En nitrogenbasert base .

En annen svært viktig nukleinsyre: RNA

En annen grunnleggende nukleinsyre for riktig funksjon av cellene i mange organismer er RNA . Forkortelsen RNA står for ribonukleinsyre .

Ribonukleinsyre er forskjellig fra deoksyribonukleinsyre i form av nukleotider.

HVORFOR ER DET SEG GENETISK ERFETNING?

Genetikk og molekylærbiologi bøker definerer DNA med genetisk arv terminologi.

For å rettferdiggjøre bruken av denne formuleringen er det faktum at DNA er setet til gener . Gen er nukleotidsekvenser, hvorfra proteiner er avledet. Proteiner er en annen klasse av biologiske makromolekyler som er uunnværlige for livet.

I gener av hver av oss er det "skrevet" del av det vi er og hva vi skal bli.

DNA DISCOVERY

Oppdagelsen av DNA er resultatet av mange vitenskapelige eksperimenter.

Den første og viktigste forskningen i denne forbindelse begynte mot slutten av 1920-tallet og tilhørte en engelsk medisinsk offiser ved navn Frederick Griffith ( Griffiths transformasjonseksperiment ). Griffith definerte hva vi i dag kaller DNA med begrepet " transformerende prinsipp " og trodde det var et protein.

Fortsatt Griffiths eksperimenter var den amerikanske biologen Oswald Avery, med sine samarbeidspartnere, mellom 1930 og 1940. Avery viste at Griffiths "transformerende prinsipp" ikke var et protein, men en annen type makromolekyl: en nukleinsyre .

Den presise strukturen av DNA forblir ukjent til 1953, da James Watson og Francis Crick foreslo den såkalte " dobbelthelixmodellen " for å forklare arrangementet av nukleotider i deoksyribonukleinsyren.

Watson og Crick hadde en utrolig intuisjon, avslørende for hele vitenskapen hva biologer og genetikere hadde søkt etter år.

Oppdagelsen av den eksakte DNA-strukturen muliggjorde studiet og forståelsen av de biologiske prosessene der deoksyribonukleinsyre er involvert: fra hvordan det replikerer og danner RNA (en annen nukleinsyre) til hvordan den genererer proteiner.

Grunnleggende for beskrivelsen av Watson og Crick-modellen var noen studier utført av Rosaling Franklin, Maurice Wilkins og Erwin Chargaff .

struktur

Den såkalte "double helix-modellen" av Watson og Crick viste at DNA er et veldig langt molekyl, dannet av to tråder av nukleotider (polynukleotidfilamenter). Forenet til hverandre, men orientert i motsatte retninger, vikler disse to polynukleotidfilamenter hverandre, som en spiral.

I "dobbelthelixmodellen" har nukleotidene en veldig presis disposisjon: sukker- og fosfatgruppene utgjør det ytre skjelettet av hver spiral, mens de nitrogenbaserte basene er orientert mot den sentrale akse av sistnevnte. Figuren nedenfor hjelper leseren til å forstå hva som nettopp har blitt sagt.

Siden DNA-strukturen er et ganske komplekst emne, vil vi forsøke å sitere de viktigste punktene uten å overskride detaljene.

HVA ER DNA-PENTOSOEN?

Sukkeret med 5 karbonatomer, som skiller strukturen av DNA-nukleotider, er deoksyribose .

Av de 5 karbonatomene i deoksyribosen fortjener 3 en spesiell omtale:

• Den såkalte " karbon 1 ", fordi det er det som forbinder den nitrogenholdige basen ;
• Den såkalte " karbon 2 ", fordi det er det som gir navnet deoxyribose til sukker (NB: deoksyribose betyr "oksygenfri" og refererer til fraværet av oksygenatomer knyttet til karbon);
• Den såkalte " karbon 5 ", fordi det er det som binder seg til fosfatgruppen .

Sammenligning med RNA

Pentose er ribose i RNA molekyler. Ribose er forskjellig fra deoksyribose bare på grunn av tilstedeværelsen, på "karbon 2", av et oksygenatom.

Leseren kan sette pris på denne forskjellen ved å se på figuren nedenfor.

Typer Nukleotider og nitrogen baser

DNA har 4 forskjellige typer nukleotider .

For å skille disse elementene, er bare den nitrogenholdige basen, knyttet til pentosfosfatgruppeskelettet (som i motsetning til basen varierer aldri).

Av åpenbare årsaker er nitrogen-basene av DNA 4: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) og tymin (T).

Adenin og guanin tilhører klassen av purin, dobbelt-ring heterocykliske forbindelser.

Cytosin og tymin faller derimot inn i kategorien pyrimidiner, heterocykliske forbindelser med en ring.

Den dobbelte helixmodellen av Watson og Crick gjorde det mulig å avklare to helt ukjente aspekter på den tiden:

• Hver nitrogenbasert base som er tilstede på en DNA-streng, knytter seg til en nitrogenbasert base som er tilstede på den andre streng av DNA, som effektivt danner et par, en sammenkobling av baser.
• Sammenkoblingen mellom de nitrogenbaser av de to strengene er svært spesifikk. Faktisk blir adenin bare tymin, mens cytosin binder seg bare til guanin.

  Etter denne andre sensasjonelle funnene kalte molekylærbiologer og genetikere adenin- og tyminbaser og cytosin- og guaninbaser " komplementære til hverandre ".

Identifikasjonen av komplementær sammenkobling mellom nitrogenbaser var nøkkelen til å forklare de fysiske dimensjonene av DNA og den spesielle stabiliteten som de to strengene likte.

Et generisk humant DNA-molekyl inneholder ca. 3, 3 milliarder basiske nitrogen-par (som er ca. 3, 3 milliarder nukleotider per filament).

Sammenligning med RNA

I RNA-molekyler er nitrogenbasisene adenin, guanin, cytosin og uracil . Sistnevnte er en pyrimidin og erstatter thymin.

BOND AMONG THE NUCLEOTIDES

For å holde sammen nukleotidene i hver enkelt DNA-streng er fosfodiester-type bindinger, mellom fosfatgruppen av et nukleotid og det såkalte "karbon 5" av det umiddelbart følgende nukleotid.

FILAMENTENE HAR OPPOSITET ORIENTASJON

DNA-strengene har to ender, kalt 5 '(les "fem først") og 3' (les "tre først"). Etter konvensjon har biologer og genetikere funnet ut at 5'- enden representerer hodet til en DNA-streng, mens 3'-enden representerer halen .

Ved å foreslå deres "double helix model" hevdet Watson og Crick at de to strengene som danner DNA har motsatt orientering. Dette betyr at hodet og halen på et filament påvirker henholdsvis halen og hodet til det andre filamentet.

Kort studie av 5'-enden og 3'-enden

Fosfatgruppen bundet til "karbon 5" av et nukleotid er dens 5'-ende, mens hydroksylgruppen bundet til "karbon 3" (-OH i figuren) representerer sin ekstremitet 3 '.

Foreningen av flere nukleotider opprettholder denne disposisjonen og det er av denne grunn at i sekvensbøkene er DNA-sekvensene beskrevet som følger: P-5 '→ 3'-OH

* Vær oppmerksom på: hovedbokstaven P identifiserer fosforgruppen i fosfatgruppen.

Sete i cellen og kromosomene

Eukaryotiske organismer (mennesket er blant dem) har i hverandre sine celler et lik (og personlig) DNA-molekyl .

I kjernen (alltid i en eukaryotisk organisme) er DNA organisert i forskjellige kromosomer . Hvert kromosom inneholder en presis strekning av DNA assosiert med bestemte proteiner (histoner, coexines og kondenserer). Forbindelsen mellom DNA og kromosomale proteiner kalles kromatin .

Kromosomer hos mennesker

En organisme er diploid når DNA, inne i den cellulære kjernen, er organisert i par av kromosomer (kalt homologe kromosomer ).

Mennesket er en diploid organisme, da den har 23 par homologe kromosomer (derfor 46 kromosomer i det hele tatt) i dets somatiske celler.

Som i mange andre organismer har hvert av disse parene et kromosom av mors opprinnelse og et kromosom av fosterlig opprinnelse.

I dette bildet som nettopp er beskrevet, er det seksuelle celler (eller gameter) som representerer en sak i seg selv: disse har halvparten av kromosomene til en normal somatisk celle (derfor 23, i mennesket) og kalles derfor av haploid .

En human kjønncelle når det normale settet med 46 kromosomer under befruktning.

funksjon

DNA tjener til generering av proteiner, makromolekyler som er uunnværlige for regulering av en organismes cellulære mekanismer.

Menneskelige kromosomer

Prosessen som fører til dannelsen av proteiner er svært kompleks og inkluderer et grunnleggende mellomliggende trinn: transkripsjon av DNA til RNA .

RNA-molekylet er sammenlignbart med en ordbok, da det muliggjør oversettelse av DNA-nukleotider til aminosyrene i proteiner .

For å håndtere proteinsyntese - en prosess som ikke overraskende kalles en oversettelse - er noen små cellulære organeller, kjent som ribosomer .

DNA → RNA → protein er hvilke eksperter som kalles sentral dogma av molekylærbiologi.