Biologia dla niespecjalistów I
Wykształcenie
- Diagram struktury DNA
Budulcem DNA są nukleotydy. Ważnymi składnikami każdego nukleotydu są: zasada azotowa, deoksyryboza (cukier 5-węglowy) i grupa fosforanowa (patrz rys. 1). Każdy nukleotyd jest nazywany w zależności od jego zasady azotowej. Podstawą azotową może być puryna, taka jak adenina (A) i guanina (G), lub pirymidyna, taka jak cytozyna (C) i tymina (T). Uracyl (U) jest również pirymidyną (jak widać na Rysunku 1), ale występuje tylko w RNA, o którym więcej powiemy później.
Rysunek 1. Każdy nukleotyd zbudowany jest z cukru, grupy fosforanowej i zasady azotowej. W DNA cukrem jest deoksyryboza, a w RNA ryboza.
Nukleotydy łączą się ze sobą za pomocą wiązań kowalencyjnych zwanych wiązaniami fosfodiestrowymi lub wiązaniami. Reszta fosforanowa jest przyłączona do grupy hydroksylowej 5′ węgla jednego cukru jednego nukleotydu i grupy hydroksylowej 3′ węgla cukru następnego nukleotydu, tworząc w ten sposób wiązanie fosfodiestrowe 5′-3′.
W latach 50-tych Francis Crick i James Watson pracowali razem nad ustaleniem struktury DNA na Uniwersytecie Cambridge w Anglii. Inni naukowcy, tacy jak Linus Pauling i Maurice Wilkins, również aktywnie badali tę dziedzinę. Pauling odkrył strukturę drugorzędową białek za pomocą krystalografii rentgenowskiej. W laboratorium Wilkinsa badaczka Rosalind Franklin wykorzystywała metody dyfrakcji rentgenowskiej do poznania struktury DNA. Watson i Crick byli w stanie poskładać puzzle cząsteczki DNA na podstawie danych Franklina, ponieważ Crick również studiował dyfrakcję rentgenowską (rysunek 2). W 1962 r. James Watson, Francis Crick i Maurice Wilkins otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny. Niestety, do tego czasu Franklin już nie żył, a nagrody Nobla nie są przyznawane pośmiertnie.
Rysunek 2. Prace pionierskich naukowców (a) Jamesa Watsona, Francisa Cricka i Maclyna McCarty’ego doprowadziły do naszego dzisiejszego zrozumienia DNA. Naukowiec Rosalind Franklin odkryła (b) wzór dyfrakcji rentgenowskiej DNA, co pomogło wyjaśnić jego strukturę podwójnej helisy. (kredyt a: modyfikacja pracy Marjorie McCarty, Public Library of Science)
Watson i Crick zaproponowali, że DNA składa się z dwóch nici, które są skręcone wokół siebie, tworząc prawoskrętną helisę. Parowanie zasad odbywa się pomiędzy puryną i pirymidyną; mianowicie, A łączy się w pary z T, a G z C. Adenina i tymina są komplementarnymi parami zasad, a cytozyna i guanina są również komplementarnymi parami zasad. Pary zasad są stabilizowane przez wiązania wodorowe; adenina i tymina tworzą dwa wiązania wodorowe, a cytozyna i guanina trzy wiązania wodorowe. Obie nici mają charakter antyrównoległy, to znaczy, że koniec 3′ jednej nici jest zwrócony w kierunku końca 5′ drugiej nici. Cukier i fosforan nukleotydów tworzą szkielet struktury, podczas gdy zasady azotowe są ułożone wewnątrz. Każda para zasad jest oddzielona od innej pary zasad na odległość 0,34 nm, a każdy skręt helisy ma długość 3,4 nm. Na jeden obrót helisy przypada zatem dziesięć par zasad. Średnica podwójnej helisy DNA wynosi 2 nm i jest jednolita na całej długości. Jednolitą średnicę może wyjaśnić jedynie parowanie puryn i pirymidyn. Skręcanie się dwóch nici wokół siebie powoduje powstawanie równomiernie rozmieszczonych większych i mniejszych rowków (rysunek 3).
Rysunek 3. DNA ma (a) strukturę podwójnej helisy i (b) wiązania fosfodiestrowe. (c) rowki główne i małe są miejscami wiązania dla białek wiążących DNA podczas takich procesów jak transkrypcja (kopiowanie RNA z DNA) i replikacja.
Próbka
Wkład!
Ulepsz tę stronęDowiedz się więcej