Biologiassa "kaksoiskierre" on termi, jota käytetään kuvaamaan DNA-. DNA-kaksoiskierre koostuu kahdesta spiraaliketjusta deoksiribonukleiinihappoa. Muoto on samanlainen kuin kierreportaat. DNA on a nukleiinihappo koostuu typpipitoisista emäksistä (adeniini, sytosiini, guaniini ja tymiini), viiden hiilen sokerista (deoksiribroosista) ja fosfaattimolekyyleistä. DNA: n nukleotidiemäkset edustavat portaikon portaita ja deoksiriboosi- ja fosfaattimolekyylit muodostavat portaikon sivut.
Avainsanat
- Tuplahelix on biologinen termi, joka kuvaa DNA: n kokonaisrakennetta. Sen kaksoiskierre koostuu kahdesta spiraaliketjusta DNA: sta. Tämä kaksinkertainen kierremuoto visualisoidaan usein kierreportaiksi.
- DNA: n kiertyminen on seurausta sekä hydrofiilisistä että hydrofobisista vuorovaikutuksista solussa DNA: ta ja vettä käsittävien molekyylien välillä.
- Sekä DNA: n replikaatio että proteiinien synteesi soluissamme ovat riippuvaisia DNA: n kaksoiskierremuodosta.
- Tohtorit James Watson, tohtori Francis Crick, tohtori Rosalind Franklin ja tohtori Maurice Wilkins olivat kaikki keskeisessä asemassa DNA: n rakenteen selvittämisessä.
Miksi DNA on vääntynyt?
DNA on kelattu kromosomit ja tiiviisti pakattu tuma meidän solut. DNA: n kiertyvä osa on seurausta DNA: n ja veden muodostavien molekyylien välisistä vuorovaikutuksista. Typpipitoisia emäksiä, jotka käsittävät kierretyn portaikon portaat, pidetään yhdessä vety sidoksilla. Adeniini on sitoutunut tymiiniin (A-T) ja guaniiniparit sytosiinin (G-C) kanssa. Nämä typpipitoiset emäkset ovat hydrofobisia, mikä tarkoittaa, että niillä ei ole affiniteettia veteen. Solusta lähtien sytoplasma ja sytosoli sisältävät vesipohjaisia nesteitä, typpipitoiset emäkset haluavat välttää kosketusta solunesteiden kanssa. Sokeri- ja fosfaattimolekyylit, jotka muodostavat molekyylin sokeri-fosfaattirungon, ovat hydrofiilisiä, mikä tarkoittaa, että ne ovat vettä rakastavia ja niillä on affiniteetti veteen.
DNA on järjestetty siten, että fosfaatti ja sokerirunko ovat ulkopuolella ja ovat kosketuksissa nesteen kanssa, kun taas typpipitoiset emäkset ovat molekyylin sisäosassa. Typpipitoisten emästen joutumisen estämiseksi edelleen solu Nestemäinen, molekyyli kiertyy vähentääkseen tilaa typpipohjaisten emästen ja fosfaatti- ja sokerilankojen välillä. Se, että kaksi kaksoiskierrettä muodostavaa DNA-juostetta ovat anti-rinnakkaisia, auttaa myös kiertämään molekyyliä. Yhdensuuntainen tarkoittaa, että DNA-juosteet kulkevat vastakkaisiin suuntiin varmistaen, että juosteet sopivat tiukasti toisiinsa. Tämä vähentää nesteen mahdollisuutta valua emästen välillä.
DNA-replikaatio ja proteiinisynteesi
Tupla-kierukan muoto sallii DNA kopiointi ja proteiinisynteesi Tapahtua. Näissä prosesseissa kierretty DNA rentoutuu ja avautuu, jotta voidaan tehdä kopio DNA: sta. DNA-replikaatiossa kaksoiskierre kelautuu ja kutakin erotettua juostetta käytetään uuden juosteen syntetisointiin. Kun uudet juosteet muodostuvat, emäkset paritellaan toisiinsa, kunnes kaksi kaksoishelix-DNA-molekyyliä muodostuu yhdestä kaksois-helix-DNA-molekyylistä. DNA: n replikaatio vaaditaan mitoosin ja meioosi Tapahtua.
Proteiinisynteesissä DNA-molekyyli on transkriptoitu tuottaa RNA versio DNA-koodista, joka tunnetaan lähetti-RNA: na (mRNA). Messenger-RNA-molekyyli on sitten käännetty tuottaa proteiineja. Jotta DNA-transkriptio tapahtuisi, DNA-kaksoiskierukan on löysää ja annettava RNA-polymeraasiksi kutsuttu entsyymi transkriptoida DNA: ta. RNA on myös nukleiinihappo, mutta sisältää emäksi-urasiilin tymiinin sijasta. Transkriptiossa guaniiniparit sytosiinin ja adeniiniparien kanssa urasiilin kanssa RNA-transkription muodostamiseksi. Transkription jälkeen DNA sulkeutuu ja kääntyy takaisin alkuperäiseen tilaansa.
DNA-rakenteen löytäminen
Kunnia DNA: n kaksoiskierrerakenteen löytämisestä on annettu James Watsonille ja Francis Crick, palkittu Nobel-palkinnosta heidän työstään. DNA: n rakenteen määrittäminen perustui osittain monien muiden tutkijoiden työhön, mukaan lukien Rosalind Franklin. Franklin ja Maurice Wilkins käyttivät röntgendiffraktiota selvittääkseen johtolankoja DNA: n rakenteesta. Franklinin ottama DNA: n röntgendiffraktiokuva, nimeltään "valokuva 51", osoitti, että DNA-kiteet muodostavat X-muodon röntgenfilmissä. Kierremuodolla olevilla molekyyleillä on tämäntyyppinen X-muotoinen kuvio. Käyttämällä Franklinin röntgendiffraktiotutkimuksesta saatuja todisteita Watson ja Crick muuttivat aikaisemmin ehdotettua kolmoishelix-DNA-mallia DNA: n kaksoisheeliksimalliksi.
Biokemistin Erwin Chargoffin löytämät todisteet auttoivat Watsonia ja Crickia löytämään emäsparin DNA: ssa. Chargoff osoitti, että adeniinipitoisuudet DNA: ssa ovat yhtä suuria kuin tymiinin pitoisuudet ja sytosiinipitoisuudet ovat yhtä suuret kuin guaniini. Näillä tiedoilla Watson ja Crick pystyivät määrittämään, että adeniinin sitoutuminen tymiiniin (A-T) ja sytosiini guaniiniin (C-G) muodostavat DNA: n kierreportaiden muodon vaiheet. Sokerifosfaatin runko muodostaa portaikon sivut.
Lähteet
- "DNA: n molekyylirakenteen löytäminen - kaksoispiste." Nobelprize.org, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.