tổng quát

DNA, hay axit deoxyribonucleic, là di sản của nhiều sinh vật sống, bao gồm cả con người.

Hàm lượng trong nhân tế bào và có thể so sánh với một chuỗi dài, DNA thuộc về loại axit nucleic, tức là các phân tử sinh học lớn (đại phân tử) được hình thành bởi các đơn vị phân tử nhỏ hơn có tên là nucleotide .

Một nucleotide chung tạo thành DNA bao gồm 3 nguyên tố: một nhóm phốt phát, đường deoxyribose và một cơ sở chứa nitơ.

Được tổ chức trong nhiễm sắc thể, DNA được sử dụng để tạo ra protein, đóng vai trò cơ bản trong việc điều chỉnh tất cả các cơ chế tế bào của một sinh vật.

DNA là gì?

DNA là đại phân tử sinh học chứa tất cả các thông tin cần thiết cho sự phát triển đúng đắn và hoạt động đúng đắn của các tế bào của một sinh vật sống.

NÓ LÀ MỘT AXIT NUCLEIC

Nhờ hình ảnh của một nucleotide chung, người đọc có thể nhận thấy rằng pentose đại diện cho nguyên tố mà nhóm phosphate liên kết (bởi một liên kết phosphodiesteric) và cơ sở nitơ (thông qua liên kết N-glycosid).

DNA từ viết tắt có nghĩa là axit deoxyribonucleic hoặc axit deoxyribonucleic .

Axit deoxyribonucleic thuộc loại axit nucleic, đó là các đại phân tử sinh học bao gồm các chuỗi nucleotide dài .

Một nucleotide là đơn vị phân tử của axit nucleic, kết quả từ sự kết hợp của 3 nguyên tố:

  • Một nhóm phốt phát ;
  • Một pentose, đó là một loại đường có 5 nguyên tử carbon;
  • Một cơ sở nitơ .

Một axit nucleic rất quan trọng khác: RNA

Một axit nucleic cơ bản khác cho hoạt động đúng đắn của các tế bào của nhiều sinh vật là RNA . RNA từ viết tắt của axit ribonucleic .

Axit ribonucleic khác với axit deoxyribonucleic từ hồ sơ nucleotide.

TẠI SAO NỀN TẢNG CHUNG NÀY?

Sách di truyền và sinh học phân tử định nghĩa DNA với thuật ngữ di sản .

Để biện minh cho việc sử dụng từ ngữ này là thực tế rằng DNA là nơi chứa các gen . Các gen là các chuỗi nucleotide, từ đó các protein dẫn xuất. Protein là một loại đại phân tử sinh học cần thiết cho sự sống.

Trong gen của mỗi chúng ta, có một phần "bằng văn bản" về những gì chúng ta là và những gì chúng ta sẽ trở thành.

KHÁM PHÁ DNA

Việc phát hiện ra DNA là kết quả của nhiều thí nghiệm khoa học.

Nghiên cứu sớm nhất và quan trọng nhất về vấn đề này đã bắt đầu vào cuối những năm 1920 và thuộc về một sĩ quan y tế người Anh tên là Frederick Griffith ( thí nghiệm biến đổi của Griffith ). Griffith đã định nghĩa cái mà ngày nay chúng ta gọi là DNA với thuật ngữ " nguyên tắc biến đổi " và tin rằng nó là một protein.

Các thí nghiệm của Griffith tiếp tục với nhà sinh vật học người Mỹ Oswald Avery, với các cộng sự của ông, từ năm 1930 đến 1940. Avery cho thấy "nguyên lý biến đổi" của Griffith không phải là protein, mà là một loại đại phân tử khác: axit nucleic .

Cấu trúc chính xác của DNA vẫn chưa được biết cho đến năm 1953, khi James WatsonFrancis Crick đề xuất cái gọi là " mô hình xoắn kép " để giải thích sự sắp xếp các nucleotide trong axit deoxyribonucleic.

Watson và Crick có một trực giác đáng kinh ngạc, tiết lộ cho toàn bộ cộng đồng khoa học những gì các nhà sinh học và di truyền học đã tìm kiếm trong nhiều năm.

Việc phát hiện ra cấu trúc chính xác của DNA giúp chúng ta có thể nghiên cứu và tìm hiểu các quá trình sinh học trong đó axit deoxyribonucleic có liên quan: bằng cách nó sao chép và tạo thành RNA (một axit nucleic khác) và cách tạo ra protein.

Cơ bản cho việc mô tả mô hình của Watson và Crick, là một số nghiên cứu được thực hiện bởi Rosaling Franklin, Maurice WilkinsErwin Chargeaff .

cấu trúc

Cái gọi là "mô hình xoắn kép" của Watson và Crick cho thấy DNA là một phân tử rất dài, được tạo thành từ hai chuỗi nucleotide (sợi polynucleotide). Hợp nhất với nhau nhưng được định hướng theo hai hướng ngược nhau, hai chuỗi polynucleotide này được quấn vào nhau, giống như một vòng xoắn ốc.

Trong "mô hình xoắn kép", các nucleotide có sự sắp xếp rất chính xác: đường và các nhóm phốt phát tạo thành bộ xương ngoài của mỗi vòng xoắn ốc, trong khi các bazơ nitơ được định hướng theo trục trung tâm của trục sau. Hình dưới đây giúp người đọc hiểu những gì vừa được nói.

Vì cấu trúc của DNA là một chủ đề khá phức tạp, chúng tôi sẽ cố gắng đề cập đến những điểm quan trọng nhất, mà không vượt quá các chi tiết.

PENTOSE của DNA là gì?

Đường 5 carbon, phân biệt cấu trúc của nucleotide DNA, là deoxyribose .

Trong số 5 nguyên tử carbon của deoxyribose, 3 nguyên nhân xứng đáng được đề cập:

  • Cái gọi là " carbon 1 ", bởi vì nó là chất tham gia vào cơ sở nitơ ;
  • Cái gọi là " carbon 2 ", bởi vì nó là tên của deoxyribose với đường (NB: deoxyribose có nghĩa là "không có oxy" và đề cập đến việc không có các nguyên tử oxy liên kết với carbon);
  • Cái gọi là " carbon 5 ", bởi vì nó là liên kết với nhóm phốt phát .

So sánh với RNA

Trong các phân tử RNA, pentose là ribose . Ribose khác với deoxyribose chỉ bởi sự hiện diện, trên "carbon 2", của một nguyên tử oxy.

Người đọc có thể đánh giá cao sự khác biệt này bằng cách nhìn vào hình dưới đây.

CÁC LOẠI NUCLEOTIDES VÀ NITROGEN

DNA có 4 loại nucleotide khác nhau .

Để phân biệt các yếu tố này chỉ là bazơ nitơ, liên kết với nhóm pentose-phosphate (không giống như bazơ không bao giờ thay đổi).

Các cơ sở DNA hạt nhân, vì lý do rõ ràng, 4: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) và thymine (T).

Adenine và guanine thuộc nhóm purin, hợp chất dị vòng hai vòng.

Cytosine và thymine, mặt khác, thuộc nhóm pyrimidine, các hợp chất dị vòng đơn.

Mô hình xoắn kép của Watson và Crick cho phép làm rõ hai khía cạnh hoàn toàn chưa biết vào thời điểm đó:

  • Mỗi cơ sở nitơ có trên một chuỗi DNA kết hợp với một cơ sở nitơ có trên chuỗi DNA khác, thực tế tạo thành một cặp, một cặp, các bazơ.
  • Sự kết hợp giữa các cơ sở nitơ của hai sợi rất đặc biệt. Trên thực tế, adenine chỉ tham gia với thymine, trong khi cytosine chỉ liên kết với guanine.

    Sau khám phá giật gân thứ hai này, các nhà sinh học phân tử và nhà di truyền học đã xác định các cơ sở adenine và thymine và các cơ sở của cytosine và guanine là " bổ sung cho nhau ".

Việc xác định sự ghép cặp bổ sung giữa các bazơ nitơ đại diện cho đá chính để giải thích kích thước vật lý của DNA và tính ổn định đặc biệt của hai sợi.

Một phân tử DNA chung của người chứa khoảng 3, 3 tỷ cặp bazơ nitơ (khoảng 3, 3 tỷ nucleotide mỗi sợi).

So sánh với RNA

Trong các phân tử RNA, các bazơ nitơ là adenine, guanine, cytosine và uracil . Thứ hai là một pyrimidine và thay thế cho tuyến ức.

TIE GIỮA NUCLEOTIDES

Để giữ các nucleotide của từng chuỗi DNA đơn lẻ là các liên kết phosphodiesteric, giữa nhóm phosphate của một nucleotide và cái gọi là "carbon 5" của nucleotide ngay sau đó.

BỘ LỌC CÓ ĐỊNH HƯỚNG OPPOSITE

Các chuỗi DNA có hai đầu, được gọi là 5 '(đọc "năm đầu tiên") và 3' (đọc "ba đầu tiên"). Theo quy ước, các nhà sinh học và nhà di truyền học đã xác định rằng đầu 5 'đại diện cho đầu của chuỗi DNA, trong khi đầu 3' đại diện cho đuôi .

Khi đề xuất "mô hình xoắn kép" của họ, Watson và Crick tuyên bố rằng hai sợi tạo thành DNA có hướng ngược lại. Điều này có nghĩa là đầu và đuôi của một dây tóc tương tác với đuôi và đầu của dây tóc khác.

Nghiên cứu ngắn về kết thúc 5 'và 3'

Nhóm phốt phát liên kết với "carbon 5" của nucleotide là đầu 5 'của nó, trong khi nhóm hydroxyl liên kết với "carbon 3" (-OH trong hình) đại diện cho đầu 3' của nó.

Sự kết hợp của một số nucleotide duy trì khuynh hướng này và chính vì lý do đó, trong các cuốn sách về di truyền học và sinh học phân tử, các trình tự DNA được mô tả như sau: P-5 '→ 3'-OH

* Xin lưu ý: chữ in hoa P xác định nguyên tử phốt pho của nhóm phốt phát.

SEAT TRONG CELL VÀ CHROMOSOME

Các sinh vật nhân thực (con người nằm trong số đó) sở hữu, trong nhân của mỗi tế bào của chúng, một phân tử DNA bằng nhau (và cá nhân) .

Trong nhân (luôn luôn ở một sinh vật nhân chuẩn), DNA được tổ chức thành các nhiễm sắc thể khác nhau. Mỗi nhiễm sắc thể chứa một đoạn DNA chính xác liên quan đến các protein cụ thể (histones, chất kết dính và ngưng tụ). Sự liên kết giữa DNA và protein nhiễm sắc thể được gọi là chromatin .

Nhiễm sắc thể trong con người

Một sinh vật là lưỡng bội khi DNA, bên trong nhân tế bào, được tổ chức thành các cặp nhiễm sắc thể (gọi là nhiễm sắc thể tương đồng ).

Con người là một sinh vật lưỡng bội, vì nó có 23 cặp nhiễm sắc thể tương đồng (do đó có 46 nhiễm sắc thể trong tất cả) trong các tế bào soma của nó.

Giống như ở nhiều sinh vật khác, mỗi cặp vợ chồng này tham gia vào một nhiễm sắc thể có nguồn gốc từ mẹ và một nhiễm sắc thể có nguồn gốc từ cha.

Trong bức ảnh vừa mô tả, để thể hiện một trường hợp, chính nó là các tế bào sinh dục (hay giao tử): chúng có một nửa số nhiễm sắc thể của một tế bào soma bình thường (do đó, ở người 23) .

Một tế bào sinh dục của con người đạt đến bộ 46 nhiễm sắc thể bình thường trong quá trình thụ tinh.

hàm số

DNA được sử dụng để tạo ra protein, các đại phân tử cần thiết cho việc điều chỉnh các cơ chế tế bào của một sinh vật.

Nhiễm sắc thể người

Quá trình dẫn đến sự hình thành protein rất phức tạp và bao gồm một bước trung gian cơ bản: phiên mã DNA thành RNA .

Phân tử RNA có thể so sánh với một từ điển, vì nó cho phép dịch các nucleotide của DNA thành các axit amin của protein .

Để đối phó với sự tổng hợp protein - một quá trình, không có gì đáng ngạc nhiên, lấy tên dịch mã - là một số bào quan tế bào nhỏ được gọi là ribosome .

DNA → RNA → protein là những gì các chuyên gia gọi là giáo điều trung tâm của sinh học phân tử.