Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- De structuur van DNA
- Rosalind Franklin en de dubbele helix
- Een serendipitous ontdekking van baseparing
- DNA-replicatie
In 1953 hebben twee wetenschappers genaamd James Watson en Francis Crick een monumentale puzzel opgelost. Ze ontdekten de structuur van een molecuul genaamd deoxyribose nucleïnezuur - of zoals de meeste mensen het kennen - DNA. Bijna alle levende organismen, inclusief mensen, vertrouwen op DNA om genen te verpakken en te kopiëren. Hoewel wetenschappers dit vóór 1953 vermoedden, wisten ze nog niet hoe DNA zichzelf kopieerde of erfelijkheidsinformatie verpakte. De sleutel tot het vermogen van DNA om zich te delen en te kopiëren, was ook de sleutel tot de doorbraak van Watson en Crick: de ontdekking van basenparen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
James Watson en Francis Crick ontwikkelden modellen met behulp van kartonnen uitsnijdingen die hen hielpen serendipitious via trial and error te ontdekken.
De structuur van DNA
Stel je het dubbele DNA-helixmodel voor als een gedraaide ladder met een frame gemaakt van een verbinding die suikerfosfaat wordt genoemd. De sporten van de ladder bestaan uit verbindingen die nucleotiden of basen worden genoemd. Er zijn vier basen in het DNA-molecuul: adenine, cytosine, guanine en thymine. In elke sport van de ladder binden twee van de vier nucleotiden samen met een waterstofbinding. Dit zijn de basenparen. De specifieke reeks basenparen in een DNA-molecuul is de oorzaak van verschillen in genetische eigenschappen.
Rosalind Franklin en de dubbele helix
Terwijl Watson en Crick de DNA-structuur bestudeerden, ontwikkelde een wetenschapper genaamd Rosalind Franklin een succesvolle methode voor het maken van röntgenfoto's van DNA. Haar afbeeldingen onthulden twee loodrechte lijnen die een kriskrasvorm creëerden in het midden van het molecuul. Toen Franklin haar functie bij King's College verliet, liet ze haar foto's achter bij een collega genaamd Maurice Wilkins. Kort daarna gaf Wilkins deze items aan Watson en Crick. Zodra Watson de foto's van Franklin zag, begreep hij dat de kriskrasvorm betekende dat het DNA-molecuul een dubbele helix moest zijn. Maar hun doorbraak was verre van compleet.
Een serendipitous ontdekking van baseparing
Watson en Crick wisten dat DNA vier basen bevatte en dat ze op een bepaalde manier met elkaar verbonden waren om de dubbele helixvorm te creëren. Toch worstelden ze om een DNA-model te bedenken dat soepel en zonder stammen was - een die biochemisch logisch was. Watson bouwde kartonnen uitsnijdingen van de basissen en bracht tijd door met het herschikken ervan op een tafel om hem mogelijke structuren voor te stellen. Op een ochtend stuitte hij op de stukken die logisch waren. Jaren later beschreef Crick dit cruciale moment als 'niet door logica maar door serendipiteit'.
De onderzoekers realiseerden zich dat wanneer adenine en thymine aan elkaar bonden, ze een laddersport vormden met dezelfde exacte lengte als een sport gemaakt van een paar cytosine-guanine. Als alle sporten uit een van die twee paren zouden bestaan, zouden ze allemaal dezelfde lengte hebben, wat zou voorkomen dat de spanningen en uitstulpingen in de dubbele helix waarvan Watson en Crick wisten dat ze niet in het echte molecuul konden bestaan.
DNA-replicatie
Watson en Crick realiseerden zich ook de betekenis van de basenparen voor DNA-replicatie. De dubbele helix "ritst open" in twee afzonderlijke strengen tijdens replicatie, waarbij elk basispaar wordt verdeeld. Het DNA is dan in staat om nieuwe strengen te bouwen om aan elk van de oorspronkelijke gescheiden strengen te binden, resulterend in twee moleculen die beide identiek zijn aan de oorspronkelijke dubbele helix.
Watson en Crick redeneerden dat als elk van de vier basen slechts met één andere base kon binden, het DNA-molecuul zichzelf tijdens replicatie snel zou kunnen kopiëren. In hun publicatie uit 1953 over hun bevindingen in het tijdschrift Nature schreven ze: "... als de reeks basen op de ene keten wordt gegeven, wordt de volgorde op de andere keten automatisch bepaald." Het dubbele helix-model van Watson en Crick lanceerde een voortdurende revolutie in de levenswetenschappen, en is verantwoordelijk voor ontelbare vooruitgang op studiegebieden zoals genetica, geneeskunde en evolutionaire biologie.