DNA:Τύποι, Ανακάλυψη, Δομή, Αντιγραφή, Συνάρτηση

Τι είναι το DNA; Μπορεί να έχετε ακούσει αυτόν τον όρο σε διάφορες εκπομπές έρευνας εγκλήματος και κινούμενα σχέδια. Καταλαβαίνεις όμως τι ακριβώς σημαίνει;

Το DNA δεν είναι παρά ομάδες μορίων που είναι υπεύθυνες για τη μεταφορά και τη μετάδοση του γενετικού και κληρονομικού υλικού από γενιά σε γενιά, ιδανικά από τους γονείς στους απογόνους και από τους απογόνους στους δικούς τους κ.λπ.

Τα νουκλεϊκά οξέα περιέχονται σε όλους τους οργανισμούς στη δομή του RNA ή του DNA. Αυτά τα οξέα είναι οργανικά και σχηματίζονται από το συνδυασμό των μορίων σακχάρου, των αζωτούχων βάσεων και των φωσφορικών ομάδων. Μέσα σε μια ακολουθία σειράς, αυτοί οι συνδυασμοί μπορούν να συνδεθούν με πολλαπλούς δεσμούς. Έτσι είναι δομημένο το DNA.

Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε λεπτομερώς οτιδήποτε σχετίζεται με το DNA, ενώ θα εξετάσουμε καλά άλλες έννοιες.

Τι είναι το DNA;

Το DNA, γνωστό και ως δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ, είναι μια οργανική χημική ουσία που αποτελείται από γενετικές οδηγίες και πληροφορίες για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Το DNA μπορεί να παρατηρηθεί στα περισσότερα κύτταρα όλων των ζωντανών πλασμάτων. Είναι ένα ζωτικό μέρος της αναπαραγωγής, όπου εμφανίζεται η γενετική κληρονομικότητα. Ως εκ τούτου, ο κύριος στόχος είναι η μεταφορά της κληρονομιάς από την παλαιότερη γενιά στις μελλοντικές γενιές.

Επιπλέον, το ίδιο συμβαίνει και με τους ιούς. Οι περισσότερες από αυτές τις οντότητες περιέχουν DNA ή RNA, τα οποία μπορούν να λειτουργήσουν ως γενετικό τους υλικό. Για παράδειγμα, πολλοί ιοί έχουν DNA ως γενετικό τους υλικό, ενώ οι άλλοι μπορεί να έχουν RNA αντί για DNA. Ο HIV (ιός της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) έχει RNA, αλλά θα μετατραπεί σε DNA αφού προσκολληθεί στο κύτταρο ξενιστή.

Επιπλέον, το DNA παίζει βασικό ρόλο στην παραγωγή πρωτεϊνών. Το πυρηνικό DNA δεν είναι παρά το DNA που υπάρχει στον πυρήνα κάθε κυττάρου. Το όνομα του οργανισμού στον οποίο περιέχονται αυτά τα κύτταρα είναι ευκαρυωτικοί οργανισμοί. Είναι ικανό να κωδικοποιεί τα περισσότερα από τα γονιδιώματα του οργανισμού. Εν τω μεταξύ, το πλαστίδιο και το μιτοχονδριακό DNA αναλαμβάνει τα υπόλοιπα.

Επιπλέον, το DNA που περιέχεται στα μιτοχόνδρια του κυττάρου ονομάζεται μιτοχονδριακό DNA, το οποίο έχει κληρονομηθεί από τις μητέρες στα παιδιά τους. Μπορούμε να βρούμε περίπου 16.000 σημεία βάσης μιτοχονδριακού DNA αν πάρουμε ανθρώπους. Ομοίως, τα πλαστίδια είναι ικανά να έχουν το DNA τους. Παίζουν επίσης καθοριστικό ρόλο στη φωτοσύνθεση.

Τύποι DNA

Το DNA είναι μια οργανική ένωση που έχει μοναδική μοριακή δομή. Μπορεί να παρατηρηθεί σε όλα τα ευκαρυωτικά και προκαρυωτικά κύτταρα. Υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τύποι DNA. Αυτοί είναι:

1. A-DNA

Το A-DNA είναι το δεξιόστροφο DNA. Έχει δομή διπλής έλικας. Η μορφή Α αυτού του τύπου DNA σχηματίζεται κυρίως επειδή μπορεί να προστατεύσει το DNA ενώ υπάρχουν τυχόν περιστατικά ακραίων συνθηκών, δηλαδή αποξήρανση. Κυρίως αυτός ο τύπος λαμβάνεται από αφυδατωμένο DNA. Η πρωτεΐνη που δεσμεύεται γύρω από αυτό βοηθά στην απομάκρυνση του διαλύτη από το DNA. Επομένως, λόγω αυτού, παίρνει μια μορφή Α.

2. B-DNA

Το DNA τύπου Β θεωρείται η πιο κοινή μορφή διαμόρφωσης DNA. Αποτελείται από μια δομή δεξιόστροφης έλικας. Επιπλέον, υπό φυσιολογικές ψυχολογικές συνθήκες, είναι πολύ συνηθισμένο να δούμε ότι μεγάλο μέρος του DNA έχει μια διαμόρφωση τύπου Β.

3. Z-DNA

Αυτός ο τύπος DNA είναι αριστερόχειρας DNA. Εδώ, υπάρχει μια διπλή έλικα, με τον άνεμο σε ζιγκ-ζαγκ μοτίβο προς τα αριστερά. Ο Alexander Rich και ο Andres Wang επινόησαν το Z-DNA. Πολλές αναφορές υποστηρίζουν ότι το DNA τύπου Ζ βρέθηκε κατά την έναρξη του γονιδίου. Επομένως, μπορεί κανείς να πιστέψει ότι μπορεί να έχει κάποιους κρίσιμους ρόλους στη ρύθμιση των γονιδίων.

Ανακάλυψη DNA

Ο Johannes Fredrich Miescher, ένας Ελβετός βιολόγος, ανακάλυψε για πρώτη φορά το DNA το 1869 ενώ ερευνούσε τα λευκά αιμοσφαίρια. Αργότερα, η δομή της διπλής έλικας του DNA αναγνωρίστηκε από τους James Watson και Francis Crick χρησιμοποιώντας τα πειραματικά δεδομένα.

Τελικά, τα αποτελέσματα απέδειξαν ότι το DNA είναι αποκλειστικά υπεύθυνο για τη συγκέντρωση γενετικών οδηγιών στους οργανισμούς.

Δομή του DNA

Ας ρίξουμε μια ματιά στην ακόλουθη δομή του DNA, η οποία αντιπροσωπεύει διάφορα μέρη του DNA:

Θα πρέπει να γνωρίζουμε ότι το DNA αποτελείται από νουκλεοτιδικές βάσεις και μια ραχοκοκαλιά σακχάρου-φωσφορικού. Οι νουκλεοτιδικές βάσεις περιλαμβάνουν κυτοσίνη, γουανίνη, θυμίνη και αδενίνη.

Κάποιος μπορεί να σκεφτεί τη δομή του DNA ως μια στριμμένη σκάλα. Η δομή του DNA φαίνεται ως διπλή έλικα. Το DNA είναι ένα νουκλεϊκό οξύ. Επιπλέον, όλα τα νουκλεϊκά οξέα κατασκευάζονται πάνω σε νουκλεοτίδια.

Επιπλέον, τα μόρια του DNA αποτελούνται από νουκλεοτίδια. Κάθε νουκλεοτίδιο περιέχει διάφορες άλλες ουσίες, δηλαδή αζωτούχες βάσεις, φωσφορικές ομάδες και ζάχαρη.

Επιπλέον, το βασικό δομικό στοιχείο του DNA περιλαμβάνει νουκλεοτίδια. Αυτές είναι μια ομάδα αζώτου, μια φωσφορική ομάδα και μια ομάδα σακχάρων. Η κύρια λειτουργία των ομάδων φωσφορικών αλάτων και σακχάρων είναι να συνδέουν τα νουκλεοτίδια μεταξύ τους για να σχηματίσουν όλους τους κλώνους του DNA.

Υπάρχουν τέσσερις τύποι βάσεων αζώτου. Είναι οι εξής:

• Κυτοσίνη (C)
• Γουανίνη (G)
• Θυμίνη (Τ)
• Αδενίνη (Α)

Όλες αυτές οι βάσεις μπορούν να συνδυάζονται μεταξύ τους με τον τρόπο που αναφέρεται παρακάτω:Κυτοσίνη (C) με Γουανίνη (G) και Αδενίνη (Α) με Θυμίνη (T).

Επιπλέον, αυτά τα ζεύγη βάσεων είναι θεμελιωδώς χρήσιμα για τη δομή της διπλής έλικας του DNA. Επομένως, αυτή η σειρά ορίζει τις οδηγίες του DNA ή του γενετικού κώδικα.

Κανόνας του Chargaff

Ένας βιοχημικός ονόματι Erwin Chargaff διαπίστωσε ότι ο αριθμός των αζωτούχων βάσεων στο DNA περιείχε ίσες ποσότητες. Το ποσό του C είναι ίσο με το G, ενώ το ποσό του A θα είναι ίσο με το T.

A =T;C =G

Με απλά λόγια, το DNA που υπάρχει σε οποιοδήποτε κύτταρο από οποιοδήποτε ζωντανό πλάσμα θα πρέπει να περιέχει αναλογία 1:1 βάσεων πυριμιδίνης και πουρινών.

Αντιγραφή DNA

Η αντιγραφή του DNA είναι μια σημαντική τεχνική που συμβαίνει κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης. Το άλλο όνομά του είναι ημι-συντηρητικός αναδιπλασιασμός. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, το DNA μπορεί να δημιουργήσει ένα αντίγραφο από μόνο του.

Ακολουθεί η διαγραμματική αναπαράσταση της αντιγραφής του DNA:

Η διαδικασία αντιγραφής του DNA γίνεται χρησιμοποιώντας τρία απλά στάδια. Αυτοί είναι:

Στάδιο 1:Έναρξη

Η αντιγραφή του DNA ξεκινά από ένα σημείο που ονομάζεται αρχή αντιγραφής. Σε αυτό το στάδιο, οι δύο κλώνοι DNA διαχωρίζονται χρησιμοποιώντας την ελικάση DNA, η οποία τελικά σχηματίζει τη διχάλα αντιγραφής.

Στάδιο 2:Επιμήκυνση

Το στάδιο της επιμήκυνσης είναι το επόμενο και ακολουθεί το προσκλητήριο. Εδώ, τα νουκλεοτίδια που υπάρχουν στους κλώνους του εκμαγείου διαβάζονται από την DNA πολυμεράση III. Αφού το κάνει αυτό, δημιουργεί έναν νέο κλώνο απλά προσθέτοντας τα συμπληρωματικά νουκλεοτίδια. Για παράδειγμα, θα υπάρχει μια προσθήκη Θυμίνης στο συμπληρωματικό σκέλος εάν διαβάζει μια Αδενίνη στο σκέλος του προτύπου.

Επιπλέον, θα σχηματιστούν κενά όταν προστεθούν νουκλεοτίδια στον υστερούντα κλώνο. Αυτά τα κενά αναφέρονται ως θραύσματα Okazaki. Τελικά, τέτοιες εγκοπές ή κενά σφραγίζονται με λιγάση.

Στάδιο 3:Τερματισμός

Το τελευταίο στάδιο είναι η ακολουθία τερματισμού. Περιέχεται αντίθετα από την αρχή της αντιγραφής. Η ακολουθία τερματισμού εξαλείφει τη διαδικασία αντιγραφής. Η πρωτεΐνη TUS, γνωστή και ως Terminus Utilization Substance, είναι ικανή να συνδέεται με την αλληλουχία τερματισμού και να σταματήσει την κίνηση της DNA πολυμεράσης.

Λειτουργία του DNA

Τα γονίδια στο DNA φαίνονται ως μικροσκοπικά τμήματα και περιέχουν περίπου 250 έως 2 εκατομμύρια ζεύγη. Για ένα αμινοξύ, τρεις αζωτούχες ακολουθίες βάσεων. Συμβαίνει για ένα μόριο πολυπεπτιδίου.

Οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες μπορούν να διπλωθούν σε δευτεροταγείς, τριτοταγείς και τεταρτοταγείς δομές για να σχηματίσουν πολλαπλές πρωτεΐνες. Μπορούν να σχηματιστούν διάφοροι τύποι πρωτεϊνών λόγω της παρουσίας διαφορετικών οργανισμών. Οι πρωτεΐνες θεωρούνται τα κύρια δομικά και λειτουργικά μόρια σε πολλούς οργανισμούς. Εκτός από τις ισχυρές γενετικές οδηγίες, το DNA μπορεί να εμπλέκεται στις ακόλουθες διαδικασίες:

• Γονιδιακή θεραπεία
• Δακτυλικό αποτύπωμα DNA
• Κυτταρικός μεταβολισμός
• Μεταγραφή
• Μεταλλάξεις
• Διαδικασία αναπαραγωγής

Αιτία για το DNA ως πολυνουκλεοτιδικό μόριο

Το DNA μερικές φορές αναφέρεται ως πολυνουκλεοτιδικό μόριο. Είναι επειδή τα μόρια του DNA αποτελούνται κυρίως από δεοξυθυμιδυλικό (Τ), δεοξυκυτιδυλικό (C), δεοξυγουανυλικό (G) και δεοξυαδενυλικό (Α). Αυτά συνδυάζονται για να δημιουργήσουν μακριές αλυσίδες γνωστές ως πολυνουκλεοτίδιο. Τελικά, σύμφωνα με τη δομή του DNA, το DNA έχει δύο αλυσίδες πολυνουκλεοτιδίων.

Συμπέρασμα

Συμπερασματικά, το DNA είναι μια επιστημονική μελέτη ομάδων μορίων που συνδέονται με τα κύτταρά σας και αποτελείται από τις κληρονομικές πληροφορίες των γονιών σας. Στον σύγχρονο κόσμο, γίνεται ένα τεστ DNA για να επιβεβαιωθεί το ζεύγος γονέα-απογόνου. Επιπλέον, η αστυνομία πραγματοποιεί εξετάσεις DNA για να βρει κλέφτες και δολοφόνους.

Ως εκ τούτου, έχουμε δει όλα όσα σχετίζονται με τη δομή του DNA ενώ κατανοούμε τις άλλες αλληλένδετες έννοιες.

Συχνές ερωτήσεις

1. Τι είναι το DNA και τι σημαίνει το DNA;

Α. Το DNA σημαίνει δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ. Είναι ένα κληρονομικό υλικό που υπάρχει σε κάθε ζωντανό οργανισμό. Ο κύριος σκοπός του DNA είναι να μεταφέρει τις γενετικές οδηγίες και πληροφορίες στις μελλοντικές γενιές. Ξεκινά από τους γονείς και μεταβιβάζεται στους απογόνους τους, στους απογόνους τους κ.λπ.

2. Αναφέρετε τους τρεις κύριους τύπους DNA.

Α. Οι τρεις τύποι DNA είναι:

• A-DNA: Είναι το δεξιόστροφο DNA που περιέχει μια διπλή έλικα.
• B-DNA: Αυτό το DNA είναι μια δεξιόστροφη έλικα και είναι κοινό.
• Z-DNA είναι ένα αριστερόστροφο DNA διπλής έλικας με σχέδιο ζιγκ-ζαγκ.

3. Επισημάνετε τη διαφορά μεταξύ DNA και RNA.

Α. Γενικά, το RNA μπορεί να θεωρηθεί ως ένα μονόκλωνο μόριο που έχει μικρότερη νουκλεοτιδική αλυσίδα. Εν τω μεταξύ, το DNA θεωρείται ένα δίκλωνο μόριο που περιέχει μια μακριά αλυσίδα μορίων. Μια άλλη σημαντική διαφορά είναι ότι το DNA μπορεί να αυτοαναπαραχθεί, ενώ το RNA όχι.