Struktura dvojité spirály DNA

V biologii je výraz "dvojitá spirála" používán k popisu struktury DNA. Dvojitá spirála DNA sestává ze dvou spirálních řetězců kyseliny deoxyribonukleové. Tvar je podobný tvaru točitého schodiště. DNA je nukleová kyselina složený z dusíkatých bází (adenin, cytosin, guanin a thyin), cukru s pěti atomy uhlíku (deoxyribóza) a molekul fosfátu. Nukleotidové báze DNA představují schodišťové kroky schodiště a deoxyribóza a fosfátové molekuly tvoří strany schodiště.

Klíč s sebou

DNA je navinuta do chromozomy a pevně zabalené v jádro našich buňky. Kroutící se aspekt DNA je výsledkem interakcí mezi molekulami, které tvoří DNA a vodu. Dusíkaté báze, které tvoří schody zkrouceného schodiště, jsou drženy pohromadě vodíkovými vazbami. Adenin je vázán s tyminem (A-T) a páry guaninu s cytosinem (G-C). Tyto dusíkaté báze jsou hydrofobní, což znamená, že postrádají afinitu k vodě. Od buňky cytoplazma a cytosol obsahuje kapaliny na bázi vody, dusíkaté báze se chtějí vyhnout kontaktu s buněčnými tekutinami. Cukr a fosfátové molekuly, které tvoří hlavní řetězec cukr-fosfát molekuly, jsou hydrofilní, což znamená, že jsou milující vodu a mají afinitu k vodě.

DNA je uspořádána tak, že fosfát a kostra cukru jsou na vnější straně a ve styku s tekutinou, zatímco dusíkaté báze jsou ve vnitřní části molekuly. Aby se dále zabránilo kontaktu dusíkatých bází s buňka tekutina, molekula se krouží, aby se zmenšil prostor mezi dusíkatými bázemi a vlákny fosfátu a cukru. Skutečnost, že dva řetězce DNA, které tvoří dvojitou spirálu, jsou antiparalelní, pomáhá také kroucení molekuly. Antiparalelní znamená, že řetězce DNA probíhají v opačných směrech, což zajišťuje, že prameny těsně přiléhají. Tím se snižuje možnost tekutin prosakovat mezi základnami.

Tvar dvojité šroubovice to umožňuje replikace DNA a proteosyntéza nastat. V těchto procesech se kroucená DNA odvíjí a otevírá, aby umožnila vytvoření kopie DNA. Při replikaci DNA se dvojitá spirála odvíjí a každý oddělený řetězec se používá k syntéze nového řetězce. Když se vytvoří nové řetězce, báze se spárují dohromady, dokud se z jedné molekuly dvoušroubovice DNA nevytvoří dvě molekuly DNA se dvěma šroubovice. Replikace DNA je nutná pro procesy mitóza a redukční dělení buněk nastat.

Při syntéze proteinů je molekula DNA přepsána vyrobit RNA verze kódu DNA známá jako messenger RNA (mRNA). Posel RNA molekula je pak přeloženo k výrobě proteiny. Aby došlo k transkripci DNA, musí se dvojitá spirála DNA uvolnit a umožnit enzymu zvanému RNA polymeráza transkripci DNA. RNA je také nukleová kyselina, ale obsahuje místo urymu základní uracil. V transkripci tvoří guaninové páry s cytosinem a adeninové páry s uracilem, aby vytvořily RNA transkript. Po přepisu se DNA uzavře a otočí zpět do původního stavu.

James Watson a. Byl oceněn za objev dvojšroubovicové struktury DNA Francis Crickza svou práci udělili Nobelovu cenu. Stanovení struktury DNA bylo částečně založeno na práci mnoha dalších vědců, včetně Rosalind Franklinová. Franklin a Maurice Wilkins použili rentgenovou difrakci ke zjištění stop o struktuře DNA. Rentgenová difrakční fotografie DNA pořízená Franklinem, nazvaná „fotografie 51“, ukázala, že krystaly DNA tvoří tvar X na rentgenovém filmu. Molekuly se spirálovitým tvarem mají tento typ vzoru ve tvaru X. Na základě důkazů z Franklinovy ​​rentgenové difrakční studie Watson a Crick revidovali svůj dříve navržený model DNA s trojitou spirálou na model s dvojitou spirálou pro DNA.

Důkazy objevené biochemikem Erwinem Chargoffem pomohly Watsonovi a Crickovi objevit párování bází v DNA. Chargoff prokázal, že koncentrace adeninu v DNA jsou stejné jako koncentrace tyminu a koncentrace cytosinu jsou rovny guaninu. Na základě této informace dokázali Watson a Crick určit, že vazba adeninu na thymin (A-T) a cytosin na guanin (C-G) tvoří kroky tvaru krouceného schodiště ve tvaru DNA. Kostra fosfátu cukru tvoří strany schodiště.

• "Objev molekulární struktury DNA - dvojitá spirála." Nobelprize.org, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.