Inhoud
- De structuur van DNA
- Specifieke base-pair binding
- Waar wordt DNA gevonden?
- DNA-replicatie
- Introns en Exons
- RNA-transcriptie
- Hoe is de structuur van DNA ontdekt?
DNAof desoxyribonucleïnezuur, is een nucleïnezuur (een van de twee dergelijke zuren die in de natuur worden gevonden) die dient om genetische informatie over een organisme op te slaan op een manier die kan worden overgedragen op volgende generaties. Het andere nucleïnezuur is RNAof ribonucleïnezuur.
DNA draagt de genetische code voor elk eiwit dat uw lichaam aanmaakt en fungeert dus als een sjabloon voor u allen. Een reeks DNA die codeert voor een enkel eiwitproduct wordt a genoemd gen.
DNA bestaat uit zeer lange polymeren van monomere eenheden genoemd nucleotiden, die drie verschillende regio's bevatten en in vier verschillende smaken in DNA voorkomen, dankzij varianties in de structuur van een van deze drie regio's.
In levende wezens wordt DNA samen met eiwitten genaamd histonen gebundeld om een stof genaamd chromatine te maken. Het chromatine in eukaryotische organismen wordt onderverdeeld in een aantal afzonderlijke brokken, chromosomen genoemd. DNA wordt doorgegeven van ouders op hun nakomelingen, maar een deel van je DNA werd exclusief doorgegeven van je moeder, zoals je zult zien.
De structuur van DNA
DNA bestaat uit nucleotiden en elke nucleotide bevat een stikstofbase, een tot drie fosfaatgroepen (in DNA is er maar één) en een suikermolecuul met vijf koolstofatomen, deoxyribose. (De overeenkomstige suiker in RNA is ribose.)
In de natuur bestaat DNA als een gepaarde molecule met twee complementaire strengen. Deze twee strengen zijn verbonden bij elke nucleotide in het midden en de resulterende "ladder" is gedraaid in de vorm van een dubbele helixof een paar offset-spiralen.
De stikstofbasen zijn er in vier varianten: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T). Adenine en guanine behoren tot een klasse moleculen die purines worden genoemd, die twee samengevoegde chemische ringen bevatten, terwijl cytosine en thymine behoren tot de klasse moleculen die bekend staan als pyrimidines, die kleiner zijn en slechts één ring bevatten.
Specifieke base-pair binding
Het is de binding van basen tussen nucleotiden in aangrenzende strengen die de "sporten" van de DNA "ladder" creëert. Het is namelijk zo dat een purine in deze setting alleen met een pyrimidine kan binden, en het is zelfs nog specifieker: A bindt aan en alleen aan T, terwijl C bindt aan en alleen aan G.
Deze een-op-een basenparen betekent dat als de sequentie van nucleotiden (synoniem met "sequentie van basen" voor praktische doeleinden) voor één DNA-streng bekend is, de sequentie van basen in de andere, complementaire streng gemakkelijk kan worden bepaald.
Binding tussen aangrenzende nucleotiden in dezelfde DNA-streng wordt bewerkstelligd door de vorming van waterstofbruggen tussen de suiker van het ene nucleotide en de fosfaatgroep van het volgende.
Waar wordt DNA gevonden?
In prokaryotische organismen zit het DNA in het cytoplasma van de cel, omdat prokaryoten geen kernen bevatten. In eukaryotische cellen zit DNA in de kern. Hier wordt ingebroken chromosomen. Mensen hebben 46 verschillende chromosomen met 23 van elke ouder.
Deze 23 verschillende chromosomen zijn allemaal verschillend op fysiek uiterlijk onder een microscoop, dus ze kunnen worden genummerd van 1 tot 22 en vervolgens X of Y voor het geslachtschromosoom. Overeenkomstige chromosomen van verschillende ouders (bijvoorbeeld chromosoom 11 van je moeder en chromosoom 11 van je vader) worden homologe chromosomen genoemd.
DNA wordt ook gevonden in de mitochondria van eukaryoten in het algemeen evenals in de chloroplasten van plantencellen in het bijzonder. Dit op zichzelf ondersteunt het heersende idee dat beide organellen bestonden als vrijstaande bacteriën voordat ze meer dan twee miljard jaar geleden werden overspoeld door vroege eukaryoten.
Het feit dat het DNA in mitochondriën en chloroplasten codeert voor eiwitproducten dat nucleair DNA niet meer geloofwaardig is voor de theorie.
Omdat het DNA dat zijn weg vindt naar mitochondria alleen daar komt uit de eicel van de moeder, dankzij de manier waarop sperma en ei worden gegenereerd en gecombineerd, komt alle mitochondriale DNA via de moederlijn, of de moeders van welk DNA dan ook.
DNA-replicatie
Voor elke celdeling moet al het DNA in de celkern worden gekopieerd, of gerepliceerd, zodat elke nieuwe cel die is gemaakt in de divisie die binnenkort komt, een kopie kan hebben. Omdat DNA dubbelstrengig is, moet het worden afgewikkeld voordat replicatie kan beginnen, zodat de enzymen en andere moleculen die deelnemen aan replicatie ruimte hebben langs de strengen om hun werk te doen.
Wanneer een enkele DNA-streng wordt gekopieerd, is het product in feite een nieuwe streng complementair aan de sjabloon (gekopieerde) streng. Het heeft dus dezelfde basis-DNA-sequentie als de streng die aan het sjabloon was gebonden voordat de replicatie begon.
Aldus wordt elke oude DNA-streng gepaard met één nieuwe DNA-streng in elk nieuw gerepliceerd dubbelstrengs DNA-molecuul. Dit wordt aangeduid als semiconservatieve replicatie.
Introns en Exons
DNA bestaat uit introns, of delen van DNA die niet coderen voor eiwitproducten en exons, die coderende regio's zijn die wel eiwitproducten maken.
De manier waarop exons informatie over eiwitten doorgeven is door transcriptie of het maken van messenger RNA (mRNA) uit DNA.
Wanneer een DNA-streng wordt getranscribeerd, heeft de resulterende streng van mRNA dezelfde basensequentie als de matrijsstrengen DNA-complement, behalve één verschil: waar thymine in DNA voorkomt, uracil (U) komt voor in RNA.
Voordat het mRNA kan worden verzonden om te worden vertaald in een eiwit, moeten de introns (het niet-coderende deel van genen) uit de streng worden gehaald. Enzymen "splitsen" of "snijden" de introns uit de strengen en hechten alle exons aan elkaar om de laatste coderende streng van mRNA te vormen.
Dit wordt RNA-post-transcriptionele verwerking genoemd.
RNA-transcriptie
Tijdens RNA-transcriptie wordt ribonucleïnezuur gemaakt van een DNA-streng die is gescheiden van zijn complementaire partner. De aldus gebruikte DNA-streng staat bekend als de templaatstreng. Transcriptie zelf is afhankelijk van een aantal factoren, waaronder enzymen (bijv. RNA-polymerase).
Transcriptie vindt plaats in de kern. Wanneer de mRNA-streng voltooid is, verlaat deze de kern door de nucleaire enveloppe totdat deze zich hecht aan a ribosoom, waar vertaling en eiwitsynthese zich ontvouwen. Transcriptie en translatie zijn dus fysiek van elkaar gescheiden.
Hoe is de structuur van DNA ontdekt?
James Watson en Francis Crick staan bekend als de mede-ontdekkers van een van de diepste mysteries in de moleculaire biologie: de dubbele helix-DNA-structuur en -vorm, het molecuul dat verantwoordelijk is voor de unieke genetische code die door iedereen wordt gedragen.
Terwijl het duo zijn plaats in het pantheon van grote wetenschappers verdiende, was hun werk afhankelijk van de bevindingen van een verscheidenheid aan andere wetenschappers en onderzoekers, zowel in het verleden als actief in Watsons and Cricks eigen tijd.
In het midden van de 20e eeuw, in 1950, de Oostenrijker Erwin Chargaff ontdekte dat de hoeveelheid adenine in DNA-strengen en de hoeveelheid aanwezige thymine altijd identiek waren en dat een vergelijkbare relatie gold voor cytosine en guanine. Aldus was de hoeveelheid aanwezige purines (A + G) gelijk aan de hoeveelheid aanwezige pyrimidines.
Ook Britse wetenschapper Rosalind Franklin gebruikte röntgenkristallografie om te speculeren dat DNA-strengen fosfaat bevattende complexen langs de buitenkant van de streng vormen.
Dit was consistent met een dubbel helixmodel, maar Franklin herkende dit niet, omdat niemand een goede reden had om deze DNA-vorm te vermoeden. Maar in 1953 waren Watson en Crick erin geslaagd alles samen te brengen met behulp van Franklins-onderzoek. Ze werden geholpen door het feit dat het bouwen van chemische moleculen destijds zelf een snel verbeterend streven was