NộI Dung
- Cấu trúc của DNA
- Liên kết cặp cơ sở cụ thể
- DNA được tìm thấy ở đâu?
- Tái tạo DNA
- Intron và Exons
- Phiên mã RNA
- Cấu trúc của DNA được phát hiện như thế nào?
DNA, hoặc là axit deoxyribonucleic, là một axit nucleic (một trong hai axit như vậy được tìm thấy trong tự nhiên) phục vụ lưu trữ thông tin di truyền về một sinh vật theo cách có thể truyền sang các thế hệ tiếp theo. Các axit nucleic khác là RNA, hoặc là axit ribonucleic.
DNA mang mã di truyền cho mỗi loại protein mà cơ thể bạn tạo ra và do đó hoạt động như một khuôn mẫu cho toàn bộ bạn. Một chuỗi DNA mã hóa cho một sản phẩm protein được gọi là gen.
DNA bao gồm các polyme rất dài của các đơn vị đơn phân gọi là nucleotide, có chứa ba vùng riêng biệt và có bốn mùi vị riêng biệt trong DNA, nhờ vào sự khác biệt trong cấu trúc của một trong ba vùng này.
Trong các sinh vật sống, DNA được bó cùng với các protein gọi là histones để tạo ra một chất gọi là chromatin. Chất nhiễm sắc trong sinh vật nhân chuẩn bị phá vỡ thành một số khối riêng biệt, được gọi là nhiễm sắc thể. DNA được truyền từ cha mẹ sang con cái của họ, nhưng một số DNA của bạn được truyền từ mẹ bạn, như bạn sẽ thấy.
Cấu trúc của DNA
DNA được tạo thành từ các nucleotide và mỗi nucleotide bao gồm một cơ sở chứa nitơ, một đến ba nhóm phốt phát (trong DNA, chỉ có một) và một phân tử đường năm carbon gọi là deoxyribose. (Đường tương ứng trong RNA là ribose.)
Trong tự nhiên, DNA tồn tại như một phân tử kết hợp với hai chuỗi bổ sung. Hai sợi này được nối ở mọi nucleotide ở giữa và "thang" kết quả được xoắn thành dạng xoắn képhoặc cặp xoắn ốc bù.
Các cơ sở nitơ có một trong bốn giống: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) và thymine (T). Adenine và guanine nằm trong một nhóm các phân tử gọi là purin, chứa hai vòng hóa học đã tham gia, trong khi cytosine và thymine thuộc nhóm phân tử được gọi là pyrimidine, nhỏ hơn và chỉ chứa một vòng.
Liên kết cặp cơ sở cụ thể
Chính sự liên kết của các bazơ giữa các nucleotide trong các chuỗi liền kề tạo ra "nấc thang" của "nấc thang" DNA. Khi nó xảy ra, một purine chỉ có thể liên kết với một pyrimidine trong cài đặt này, và nó thậm chí còn cụ thể hơn thế: A liên kết với và chỉ với T, trong khi C liên kết với và chỉ với G.
Điều này ghép nối cơ sở một-một có nghĩa là nếu trình tự các nucleotide (đồng nghĩa với "trình tự các bazơ" cho các mục đích thực tế) cho một chuỗi DNA được biết đến, trình tự các cơ sở trong chuỗi khác, chuỗi bổ sung có thể dễ dàng được xác định.
Liên kết giữa các nucleotide liền kề trong cùng chuỗi DNA được tạo ra bởi sự hình thành liên kết hydro giữa đường của một nucleotide và nhóm phosphate của nhóm tiếp theo.
DNA được tìm thấy ở đâu?
Ở sinh vật nhân sơ, DNA nằm trong tế bào chất của tế bào, vì sinh vật nhân sơ thiếu nhân. Trong các tế bào nhân chuẩn, DNA nằm trong nhân. Ở đây, nó được chia thành nhiễm sắc thể. Con người có 46 nhiễm sắc thể riêng biệt với 23 từ mỗi cha mẹ.
23 nhiễm sắc thể khác nhau này đều khác biệt về ngoại hình vật lý dưới kính hiển vi, vì vậy chúng có thể được đánh số từ 1 đến 22 và sau đó là X hoặc Y cho nhiễm sắc thể giới tính. Các nhiễm sắc thể tương ứng từ các cha mẹ khác nhau (ví dụ: nhiễm sắc thể 11 từ mẹ của bạn và nhiễm sắc thể 11 từ cha của bạn) được gọi là nhiễm sắc thể tương đồng.
DNA cũng được tìm thấy trong ty thể của sinh vật nhân chuẩn nói chung cũng như trong lục lạp của tế bào thực vật đặc biệt. Điều này tự nó hỗ trợ cho ý tưởng phổ biến rằng cả hai bào quan này tồn tại dưới dạng vi khuẩn đứng tự do trước khi bị nhấn chìm bởi sinh vật nhân chuẩn sớm hơn hai tỷ năm trước.
Thực tế là DNA trong ty thể và lục lạp mã hóa cho các sản phẩm protein mà DNA hạt nhân thậm chí không tin tưởng hơn vào lý thuyết.
Bởi vì DNA xâm nhập vào ty thể chỉ có được từ tế bào trứng của mẹ, nhờ vào cách tạo ra và kết hợp tinh trùng và trứng, tất cả DNA của ty thể đều đi qua dòng mẹ hoặc mẹ của bất kỳ sinh vật nào DNA đang được kiểm tra.
Tái tạo DNA
Trước mỗi lần phân chia tế bào, tất cả các DNA trong nhân tế bào phải được sao chép, hoặc bắt chước, tạo ra một bản sao, để mỗi ô mới được tạo trong bộ phận sắp ra mắt có thể có một bản sao. Bởi vì DNA là chuỗi kép, nó cần phải được mở ra trước khi bắt đầu sao chép, do đó các enzyme và các phân tử khác tham gia sao chép có chỗ trong các chuỗi để thực hiện công việc của chúng.
Khi một chuỗi DNA được sao chép, sản phẩm thực sự là một chuỗi mới bổ sung cho chuỗi mẫu (sao chép). Do đó, nó có trình tự DNA cơ sở giống như chuỗi được liên kết với khuôn mẫu trước khi bắt đầu sao chép.
Do đó, mỗi chuỗi DNA cũ được ghép với một chuỗi DNA mới trong mỗi phân tử DNA sợi kép được sao chép mới. Điều này được gọi là sao chép bán bảo toàn.
Intron và Exons
DNA bao gồm intronhoặc các phần của DNA không mã hóa cho bất kỳ sản phẩm protein nào và exon, đó là những vùng mã hóa tạo ra các sản phẩm protein.
Cách mà exon truyền thông tin về protein là thông qua phiên mã hoặc tạo RNA thông tin (mRNA) từ DNA.
Khi một chuỗi DNA được phiên mã, chuỗi kết quả của mRNA có trình tự cơ sở giống như chuỗi bổ sung DNA mẫu, ngoại trừ một điểm khác biệt: nơi thymine xảy ra trong DNA, uracil (U) xảy ra trong RNA.
Trước khi mRNA có thể được gửi để được dịch thành protein, các intron (phần không mã hóa của gen) cần phải được đưa ra khỏi chuỗi. Enzyme "nối" hoặc "cắt" các intron ra khỏi các chuỗi và gắn tất cả các exon lại với nhau để tạo thành chuỗi mã hóa cuối cùng của mRNA.
Điều này được gọi là xử lý sau phiên mã RNA.
Phiên mã RNA
Trong quá trình phiên mã RNA, axit ribonucleic được tạo ra từ một chuỗi DNA đã được tách ra khỏi đối tác bổ sung của nó. Do đó, chuỗi DNA được sử dụng được gọi là chuỗi mẫu. Bản thân phiên mã phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm các enzyme (ví dụ: RNA polymerase).
Phiên mã xảy ra trong nhân. Khi chuỗi mRNA hoàn thành, nó rời khỏi hạt nhân qua lớp vỏ hạt nhân cho đến khi nó gắn vào ribosome, nơi dịch và tổng hợp protein diễn ra. Do đó, phiên mã và dịch thuật được tách biệt về mặt vật lý với nhau.
Cấu trúc của DNA được phát hiện như thế nào?
James Watson và Crick được biết đến là người đồng phát hiện ra một trong những bí ẩn sâu sắc nhất trong sinh học phân tử: cấu trúc và hình dạng DNA xoắn kép, phân tử chịu trách nhiệm cho mã di truyền duy nhất được mang theo bởi mọi người.
Trong khi bộ đôi giành được vị trí của họ trong các nhà khoa học vĩ đại, công việc của họ phụ thuộc vào phát hiện của một loạt các nhà khoa học và nhà nghiên cứu khác, cả quá khứ và hoạt động trong thời gian của ERICons và Cricks.
Vào giữa thế kỷ 20, năm 1950, người Áo Erwin Chargeaff đã phát hiện ra rằng lượng adenine trong chuỗi DNA và lượng thymine hiện tại luôn giống hệt nhau và mối quan hệ tương tự được tổ chức cho cytosine và guanine. Do đó, lượng purin có mặt (A + G) bằng với lượng pyrimidine có mặt.
Ngoài ra, nhà khoa học người Anh Rosalind Franklin đã sử dụng phương pháp tinh thể học tia X để suy đoán rằng các chuỗi DNA tạo thành các phức hợp chứa phốt phát nằm dọc bên ngoài sợi.
Điều này phù hợp với mô hình xoắn kép, nhưng Franklin không nhận ra điều này vì không ai có lý do chính đáng để nghi ngờ hình dạng DNA này. Nhưng đến năm 1953, Watson và Crick đã xoay sở để kết hợp tất cả lại với nhau bằng nghiên cứu của Franklins. Họ đã được giúp đỡ bởi thực tế là việc xây dựng mô hình phân tử hóa học tự nó đã là một nỗ lực cải thiện nhanh chóng vào thời điểm đó