สภาพทั่วไป
DNA หรือ กรด deoxyribonucleic เป็นมรดกทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตมากมายรวมถึงมนุษย์
นิวคลีโอไทด์ทั่วไปที่สร้าง DNA ประกอบด้วย 3 องค์ประกอบ: กลุ่มฟอสเฟต, น้ำตาล Deoxyribose และฐานไนโตรเจน
ดีเอ็นเอถูกใช้เพื่อสร้างโปรตีนซึ่งมีบทบาทพื้นฐานในการควบคุมกลไกของเซลล์ทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต
DNA คืออะไร
ดีเอ็นเอ เป็นโมเลกุลทางชีวภาพที่มีข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาที่เหมาะสมและการทำงานที่เหมาะสมของเซลล์ของสิ่งมีชีวิต
มันเป็นกรด NUCLEIC
ขอบคุณภาพลักษณ์ของนิวคลีโอไทด์ทั่วไปผู้อ่านสามารถสังเกตได้ว่าเพนโทสแสดงถึงองค์ประกอบที่กลุ่มฟอสเฟตถูกผูกไว้ (โดยพันธะฟอสฟอสเทอริก) และฐานไนโตรเจน (ผ่านพันธะ N-glycosidic)
DNA ย่อหมายถึง กรด deoxyribonucleic หรือ กรด deoxyribonucleic
กรด deoxyribonucleic นั้นอยู่ในหมวดหมู่ของ กรดนิวคลีอิก นั่นคือ macromolecules ชีวภาพซึ่งประกอบด้วยสายโซ่ยาวของ นิวคลีโอไทด์
นิวคลีโอไทด์ คือหน่วยโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกซึ่งเกิดจากการรวมกันของ 3 องค์ประกอบ:
- กลุ่มฟอสเฟต
- เพนโทสนั่น คือน้ำตาลที่มีคาร์บอน 5 อะตอม
- ฐานไนโตรเจน
กรดนิวคลีอิกที่สำคัญอีกตัวหนึ่ง: RNA
กรดนิวคลีอิกพื้นฐานอีกตัวสำหรับการทำงานที่เหมาะสมของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตมากมายคือ RNA ตัวย่อ RNA ย่อมาจาก กรด ribonucleic
กรด Ribonucleic นั้นแตกต่างจากกรด deoxyribonucleic จากโปรไฟล์นิวคลีโอไทด์
ทำไมการสืบทอดทางพันธุกรรมนี้
หนังสือทางพันธุกรรมและอณูชีววิทยากำหนด DNA ด้วยคำศัพท์ ทางมรดกทางพันธุกรรม
เพื่อแสดงให้เห็นถึงการใช้ถ้อยคำนี้เป็นข้อเท็จจริงที่ว่า DNA เป็น ที่นั่งของยีน ยีนคือลำดับนิวคลีโอไทด์ซึ่งเป็นผลมาจากโปรตีน โปรตีนเป็นอีกโมเลกุลหนึ่งของโมเลกุลโมเลกุลชีวภาพที่จำเป็นต่อชีวิต
ในยีนของเราแต่ละคนมีส่วน "เขียน" ของสิ่งที่เราเป็นและสิ่งที่เราจะกลายเป็น
การค้นพบดีเอ็นเอ
การค้นพบ DNA เป็นผลมาจากการทดลองทางวิทยาศาสตร์มากมาย
การวิจัยที่เร็วที่สุดและสำคัญที่สุดในเรื่องนี้เริ่มต้นขึ้นในปลายปี ค.ศ. 1920 และเป็นของแพทย์ชาวอังกฤษชื่อ Frederick Griffith ( การทดลองการแปลงสภาพของ Griffith ) Griffith ได้นิยามสิ่งที่เราเรียก DNA ด้วยคำว่า "การ เปลี่ยนแปลงหลักการ " และเชื่อว่ามันเป็นโปรตีน
การทดลองของ Griffith ยังคงดำเนินต่อไปกับนักชีววิทยาชาวอเมริกัน Oswald Avery ร่วมกับผู้ร่วมงานของเขาระหว่างปี 1930 และ 1940 Avery แสดงให้เห็นว่า "หลักการการเปลี่ยนแปลง" ของ Griffith ไม่ใช่โปรตีน แต่ macromolecule ชนิดอื่น: กรดนิวคลีอิก .
โครงสร้างที่แม่นยำของ DNA ยังไม่เป็นที่รู้จักจนกระทั่ง ปี 1953 เมื่อ James Watson และ Francis Crick เสนอสิ่งที่เรียกว่า " double helix model " เพื่ออธิบายการจัดเรียงของนิวคลีโอไทด์ภายในกรด deoxyribonucleic
วัตสันและคริกมีสัญชาตญาณอย่างไม่น่าเชื่อเผยให้เห็นถึงชุมชนวิทยาศาสตร์ทั้งหมดที่นักชีววิทยาและนักพันธุศาสตร์มองหามานานหลายปี
การค้นพบโครงสร้างที่แน่นอนของ DNA ทำให้สามารถศึกษาและทำความเข้าใจกระบวนการทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับกรด deoxyribonucleic: โดยการทำซ้ำและสร้าง RNA (กรดนิวคลีอิกอื่น) และสร้างโปรตีนอย่างไร
พื้นฐานสำหรับคำอธิบายของแบบจำลองวัตสันและคริกเป็นงานวิจัยบางชิ้นที่ดำเนินการโดย Rosaling Franklin, Maurice Wilkins และ Erwin Chargaff
โครงสร้าง
สิ่งที่เรียกว่า "double-helix model" โดย Watson and Crick แสดงให้เห็นว่า DNA เป็นโมเลกุลที่ยาวมากประกอบไปด้วย นิวคลีโอไทด์สอง เส้น (polynucleotide filaments) ยูไนเต็ดกับแต่ละอื่น ๆ แต่มุ่งเน้นไปในทิศทางตรงกันข้ามทั้งสองเส้น polynucleotide ถูกห่อหุ้มกันเหมือนเกลียว
เนื่องจากโครงสร้างของ DNA เป็นเรื่องที่ค่อนข้างซับซ้อนเราจะพยายามพูดถึงประเด็นที่สำคัญที่สุดโดยไม่ต้องเกินรายละเอียด
PENTOSE ของ DNA คืออะไร?
น้ำตาล 5 คาร์บอนซึ่งแยกโครงสร้างของดีเอ็นเอนิวคลีโอไทด์คือดีโอซี โบริ โตส
จาก 5 อะตอมคาร์บอนของ Deoxyribose 3 ควรกล่าวถึงเป็นพิเศษ:
- สิ่งที่เรียกว่า " คาร์บอน 1 " เพราะเป็นสิ่งที่รวมเข้ากับ ฐานไนโตรเจน
- ที่เรียกว่า " คาร์บอน 2 " เพราะมันเป็นสิ่งที่ ทำให้ชื่อของ deoxyribose น้ำตาล (NB: deoxyribose หมายถึง "ปราศจากออกซิเจน" และหมายถึงการขาดของอะตอมออกซิเจนที่เชื่อมโยงกับคาร์บอน);
- ที่เรียกว่า " คาร์บอน 5 " เพราะมันเป็นสิ่งที่ผูกกับ กลุ่มฟอสเฟต
เปรียบเทียบกับ RNA
ในโมเลกุล RNA นั้น pentose เป็น ribose Ribose นั้นแตกต่างจาก Deoxyribose โดยการมีอยู่ของอะตอมออกซิเจนเท่านั้น
ผู้อ่านสามารถชื่นชมความแตกต่างนี้ได้โดยดูจากภาพด้านล่าง
ประเภทของนิวคลีโอไทด์และเบสไนโตรเจน
ดีเอ็นเอมี นิวคลีโอไทด์ต่างกัน 4 ชนิด
เพื่อแยกองค์ประกอบเหล่านี้เป็นเพียงฐานไนโตรเจนเชื่อมโยงกับกลุ่ม pentose โครงกระดูกฟอสเฟต (ซึ่งแตกต่างจากฐานไม่แตกต่างกัน)
ฐานดีเอ็นเอนิวเคลียร์นั้นมีเหตุผลชัดเจน 4: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) และ thymine (T)
Adenine และ Guanine อยู่ในชั้น พิวรี นสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกริงสองชั้น
ในทางกลับกัน Cytosine และ thymine ตกอยู่ในประเภทของ pyrimidines, สารประกอบ heterocyclic แหวนเดี่ยว
รูปแบบเกลียวคู่ของวัตสันและคริกทำให้เป็นไปได้ที่จะชี้แจงสองแง่มุมที่ไม่เป็นที่รู้จักในเวลานั้น:
- แต่ละฐานไนโตรเจนอยู่บน DNA strand ร่วมกับฐานไนโตรเจนอยู่บน DNA อื่น strand สร้างจริง คู่ หนึ่ง คู่ ของฐาน
- การจับคู่ระหว่างฐานไนโตรเจนของทั้งสองเส้นนั้นมีความเฉพาะเจาะจงสูง ในความเป็นจริง adenine รวมเฉพาะ thymine ในขณะที่ cytosine ผูกกับ guanine เท่านั้น
หลังจากการค้นพบที่น่าตื่นเต้นครั้งที่สองนักชีววิทยาโมเลกุลและนักพันธุศาสตร์ได้กำหนดฐานของอะดีนและไทมีนและฐานของไซโตซีนและกัวนีนว่าเป็น " เสริมซึ่งกันและกัน "
การระบุการจับคู่ที่สมบูรณ์ระหว่างฐานไนโตรเจนเป็นหลักสำคัญในการอธิบายมิติทางกายภาพของ DNA และความมั่นคงโดยเฉพาะของทั้งสองเส้น
โมเลกุลดีเอ็นเอของมนุษย์ทั่วไปมีประมาณ 3.3 พันล้านคู่เบสไนโตรเจน (ซึ่งประมาณนิวคลีโอไทด์ประมาณ 3.3 พันล้านต่อเส้น)
เปรียบเทียบกับ RNA
ในโมเลกุลอาร์เอ็นเอนั้นฐานไนโตรเจนคืออะดีน, กัวนีน, ไซโตซีนและ uracil หลังเป็น pyrimidine และแทนที่ thymine
TIE ระหว่างนิวคลีโอไทด์
เพื่อให้นิวคลีโอไทด์ของ DNA แต่ละเส้นรวมกันเป็น พันธะ ฟอสโฟมีเท สติ กระหว่างกลุ่มฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์และที่เรียกว่า "คาร์บอน 5" ของนิวคลีโอไทด์ที่ตามมาทันที
เส้นใยมีโอเปร่าตรงข้าม
ดีเอ็นเอมีสองปลายที่เรียกว่า 5 '(อ่านว่า "ห้าคนแรก") และ 3' (อ่านว่า "สามคนแรก") โดยการประชุมนักชีววิทยาและนักพันธุศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าปลาย 5 'แทน หัว ของเกลียวดีเอ็นเอในขณะที่ ปลาย 3' แทน หาง
ในการเสนอ "แบบเกลียวคู่ของพวกเขา" วัตสันและคริกอ้างว่าเส้นทั้งสองที่ก่อตัวดีเอ็นเอนั้นมีทิศทางที่ตรงกันข้าม ซึ่งหมายความว่าส่วนหัวและส่วนท้ายของใยโต้ตอบตามลำดับด้วยส่วนท้ายและส่วนหัวของไส้หลอดอื่น
การศึกษาสั้น ๆ เกี่ยวกับปลาย 5 'และ 3'
กลุ่มฟอสเฟตที่จับกับ "คาร์บอน 5" ของนิวคลีโอไทด์คือปลาย 5 'ในขณะที่กลุ่มไฮดรอกซิลผูกกับ "คาร์บอน 3" (-OH ในรูป) แสดงถึงปลาย 3'
การรวมตัวกันของนิวคลีโอไทด์หลายประการยังคงมีความเป็นไปได้และด้วยเหตุนี้ในหนังสือของพันธุศาสตร์และอณูชีววิทยาการเรียงลำดับดีเอ็นเออธิบายไว้ดังนี้: P-5 '→ 3'-OH
* โปรดทราบ: อักษรตัวใหญ่ P ระบุอะตอมฟอสฟอรัสของกลุ่มฟอสเฟต
ที่นั่งในเซลล์และโครโมโซม
สิ่งมีชีวิตยูคาริโอต (มนุษย์อยู่ในหมู่พวกเขา) มีอยู่ในนิวเคลียสของแต่ละเซลล์ของพวกเขา โมเลกุลดีเอ็นเอที่เท่าเทียมกัน (และส่วนบุคคล)
ในนิวเคลียส (มักอยู่ในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอต) ดีเอ็นเอถูกจัดเป็น โครโมโซมที่ แตกต่างกัน โครโมโซมแต่ละอันมีดีเอ็นเอที่เกี่ยวข้องกับ โปรตีนที่เฉพาะเจาะจง (ฮิสโตนิน, cohesins และการควบแน่น) ความสัมพันธ์ระหว่าง DNA และโปรตีนโครโมโซมเรียกว่า chromatin
โครโมโซมในมนุษย์
สิ่งมีชีวิตนั้น ซ้ำ เมื่อดีเอ็นเอภายในนิวเคลียสของเซลล์ถูกจัดเรียงเป็นคู่ของโครโมโซม (เรียกว่า โครโมโซมที่เหมือนกัน )
มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตที่ซ้ำซ้อนเนื่องจากมี โครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน 23 คู่ (ดังนั้นทั้งหมด 46 โครโมโซมในเซลล์โซมาติก)
ในสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ คู่รักแต่ละคู่มีส่วนร่วมในโครโมโซมของต้นกำเนิดของมารดาและโครโมโซมของต้นกำเนิดของพ่อ
ในภาพนี้เพิ่งอธิบายเพื่อเป็นตัวแทนของกรณีในตัวเองเป็น เซลล์ทางเพศ (หรือ gametes): เหล่านี้มีโครโมโซมครึ่งหนึ่งของเซลล์ร่างกายปกติ (ดังนั้น 23 ในมนุษย์) และมีการกล่าวว่าด้วยเหตุผลนี้ เดี่ยว .
เซลล์เพศของมนุษย์มาถึงชุดโครโมโซม 46 ปกติในระหว่างการปฏิสนธิ
ฟังก์ชัน
ดีเอ็นเอใช้ในการสร้างโปรตีนโมเลกุลขนาดใหญ่ที่จำเป็นสำหรับการควบคุมกลไกเซลล์ของสิ่งมีชีวิต
โครโมโซมของมนุษย์
กระบวนการที่นำไปสู่การก่อตัวของโปรตีนมีความซับซ้อนมากและรวมถึงขั้นตอนกลางขั้นพื้นฐาน: การ ถอดความของ DNA เข้าสู่ RNA
โมเลกุลอาร์เอ็นเอเปรียบได้กับ พจนานุกรม เนื่องจากสามารถ แปลนิวคลีโอไทด์ของ DNA ให้เป็นกรดอะมิโนของโปรตีน ได้
เพื่อจัดการกับการ สังเคราะห์โปรตีน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ไม่น่าแปลกใจที่ใช้ชื่อของการ แปล ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์เซลล์ขนาดเล็กที่รู้จักกันในชื่อ ไรโบโซม
DNA → RNA →โปรตีน เป็นสิ่งที่ผู้เชี่ยวชาญเรียกว่าความเชื่อหลักของชีววิทยาโมเลกุล
