Що таке ДНК - дезоксирибонуклеїнова кислота
Абревіатура клітинна ДНК багатьом знайома зі шкільного курсу біології, але мало хто зможе з легкістю відповісти, що це. Лише смутне уявлення про спадковість і генетики залишається в пам'яті відразу після закінчення навчання. Знання, що таке ДНК, який вплив воно справляє на наше життя, часом може виявитися дуже потрібними.
Молекула ДНК
Біохіміки виділяють три типи макромолекул: ДНК, РНК і білки. Дезоксирибонуклеїнова кислота – це біополімер, який несе відповідальність за передачу даних про спадкові риси, особливості і розвитку виду з покоління в покоління. Його мономером є нуклеотид. Що таке молекули ДНК? Це головний компонент хромосом і містить генетичний код.
Структура ДНК
Раніше вчені представляли, що модель будови ДНК періодична, де повторюються однакові групи нуклеотидів (комбінацій молекул фосфату і цукру). Певна комбінація послідовності нуклеотидів надає можливість «кодувати» інформацію. Завдяки дослідженням з'ясувалося, що у різних організмів структура розрізняється.
Особливо відомі у вивченні питання, що таке ДНК американські вчені Александер Річ, Дейвід Дейвіс і Гері Фелзенфелд. Вони в 1957 році представили опис нуклеїнової кислоти з трьох спіралей. Через 28 років, вчений Максим Давидович Франк-Кам'яницький продемонстрував, як дезоксирибонуклеїнова кислота, яка складається з двох спіралей, складається Н-подібною формою з 3 ниток.
Структура у дезоксирибонуклеїнової кислоти двухцепочечная. В ній нуклеотиди попарно з'єднані в довгі полинуклеотидные ланцюга. Ці ланцюжки за допомогою водневих зв'язків роблять можливим утворення подвійної спіралі. Виняток – віруси, у яких одноцепочечный геном. Існують лінійні ДНК (деякі віруси, бактерії) та кільцеві (мітохондрії, хлоропласти).
Склад ДНК
Без знання, з чого складається ДНК, не було б жодного досягнення медицини. Кожен нуклеотид – це три частини: залишок цукру пентозы, азотисту основу, залишок фосфорної кислоти. Виходячи з особливостей сполуки, кислоти можуть називатися дезоксирибонуклеїнової або рибонуклеїнової. До складу ДНК входить величезна кількість мононуклеотидов з двох підстав: цитозин і тимін. Крім цього, вона містить похідні піримідинів, аденін і гуанін.
Є в біології визначення DNA – сміттєва ДНК. Функції її ще невідомі. Альтернативна версія назви – «некодирующая», що не вірно, оскільки вона містить кодують білки, транспозони, але їх призначення теж таємниця. Одна з робочих гіпотез говорить про те, що деяка кількість цієї макромолекули сприяє структурної стабілізації геному щодо мутацій.
Де знаходиться
Розташування всередині клітини залежить від особливостей виду. У одноклітинних ДНК знаходиться в мембрані. У решти живих істот вона розташовується в ядрі, пластидах і мітохондріях. Якщо говорити про людську ДНК, то її називають хромосомою. Правда, це не зовсім так, адже хромосоми – це комплекс хроматину і дезоксирибонуклеїнової кислоти.
Роль у клітці
Основна роль ДНК в клітинах – передача спадкових генів і виживання майбутнього покоління. Від неї залежать не тільки зовнішні дані майбутньої особини, але і її характер і здоров'я. Дезоксирибонуклеїнова кислота знаходиться в суперскрученном стані, але для якісного процесу життєдіяльності вона повинна бути розкрученою. З цим їй допомагають ферменти - топоізомеразу і хеликазы.
Топоізомеразу відносяться до нуклеазам, вони здатні змінювати ступінь скрученості. Ще одна функція – участь у транскрипції і реплікації (поділ клітин). Хеликазы розривають водневі зв'язки між основами. Існують ферменти лігази, які порушені зв'язки «зшивають», і полімерази, які беруть участь у синтезі нових ланцюгів полінуклеотидів.
Як розшифровується ДНК
Ця абревіатура для біології є звичною. Повна назва ДНК - дезоксирибонуклеїнова кислота. Вимовити таке не кожному під силу з першого разу, тому часто в мовленні розшифровка ДНК опускається. Зустрічається ще поняття РНК – рибонуклеїнова кислота, яка складається з послідовностей амінокислот в білках. Вони напряму пов'язані, а РНК є другою за важливістю макромолекулой.
ДНК людини
Людські хромосоми всередині ядра розділені, що робить ДНК людини самим стабільним, повним носієм інформації. Під час генетичної рекомбінації спіралі розділяються, відбувається обмін ділянками, а потім зв'язок відновлюється. За рахунок пошкодження ДНК утворюються нові комбінації і малюнки. Весь механізм сприяє природному відбору. Досі невідомо, як довго вона відповідає за передачу генома, і яка її еволюція метаболізму.
Хто відкрив
Перше відкриття структури ДНК приписують англійською біологам Джеймсу Уотсону і Френсісу Крику, які в 1953 році розкрили особливості будови молекули. Знайшов її в 1869 році швейцарський лікар Фрідріх Мішер. Він вивчав хімічний склад тваринних клітин лейкоцитів, які масово скупчуються в гнійних ураженнях.
Мішер займався вивченням способів відмивання лейкоцитів, виділяв білки, коли виявив, що крім них є щось ще. На дні посуду під час обробки утворився осад з пластівців. Вивчивши ці відкладення під мікроскопом, молодий лікар виявив ядра, які залишалися після обробки соляною кислотою. Там містилося з'єднання, яке Фрідріх назвав нуклеином (від лат. nucleus — ядро).
Значення ДНК
У 1952 році американські генетики Альфред Херші Березня Коулз Чейз провели серію спеціальних дослідів, завдяки яким з'ясували, що вся спадкова інформація міститься якраз в дезоксирибонуклеїнової кислоти, а не білках, як було прийнято вважати раніше. Тоді стало зрозуміло значення ДНК в науці і почалося вивчення питання, що таке формула ДНК. Це відкриття проривом генної інженерії, Альфред Березня назавжди увійшли в історію, а їх досвід отримав ім'я експеримент Херші - Чейз.
