Ang
DNA (deoxyribonucleic acid) ay isa sa pinakamahalagang bahagi ng bagay na may buhay. Sa pamamagitan nito, ang pangangalaga at paghahatid ng namamana na impormasyon mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon ay isinasagawa na may posibilidad ng pagkakaiba-iba sa loob ng ilang mga limitasyon. Ang synthesis ng lahat ng protina na kailangan para sa isang buhay na sistema ay magiging imposible nang walang DNA matrix. Sa ibaba ay isasaalang-alang natin ang istraktura, pagbuo, pangunahing paggana at ang papel ng DNA sa biosynthesis ng protina.
Ang istraktura ng molekula ng DNA
Ang
Deoxyribonucleic acid ay isang macromolecule na binubuo ng dalawang hibla. Ang istraktura nito ay may ilang antas ng organisasyon.
Ang pangunahing istraktura ng DNA chain ay isang sequence ng mga nucleotides, bawat isa ay naglalaman ng isa sa apat na nitrogenous base: adenine, guanine, cytosine o thymine. Ang mga kadena ay bumangon kapag ang deoxyribose na asukal ng isang nucleotide ay pinagsama sa phosphate residue ng isa pa. Isinasagawa ang prosesong ito na may partisipasyon ng isang protein-catalyst - DNA ligase
- Ang pangalawang istraktura ng DNA ay ang tinatawag na double helix (mas tiyak, isang double screw). May kakayahan ang groundskumonekta sa isa't isa tulad ng sumusunod: ang adenine at thymine ay bumubuo ng isang double hydrogen bond, at ang guanine at cytosine ay bumubuo ng isang triple. Ang tampok na ito ay sumasailalim sa prinsipyo ng base complementarity, ayon sa kung aling mga chain ay konektado sa isa't isa. Sa kasong ito, nangyayari ang isang helical (mas madalas sa kanan) na pag-twist ng double chain.
- Ang tertiary structure ay isang kumplikadong conformation ng isang malaking molecule na nangyayari sa pamamagitan ng karagdagang hydrogen bonds.
- Ang quaternary na istraktura ay nabuo kasama ng mga partikular na protina at RNA at ito ang paraan ng pag-package ng DNA sa cell nucleus.
DNA functions
Ating isaalang-alang ang papel na ginagampanan ng DNA sa mga buhay na sistema. Ang biopolymer na ito ay isang matrix na naglalaman ng isang talaan ng istraktura ng iba't ibang mga protina, RNA na kailangan ng katawan, pati na rin ang iba't ibang uri ng mga regulatory site. Sa pangkalahatan, lahat ng bahaging ito ay bumubuo sa genetic program ng katawan.
Sa pamamagitan ng biosynthesis ng DNA, naipapasa ang genetic program sa mga susunod na henerasyon, na tinitiyak ang pagmamana ng impormasyong mahalaga sa buhay. Ang DNA ay may kakayahang mag-mutate, dahil sa kung saan ang pagkakaiba-iba ng mga buhay na organismo ng isang biological species ay lumitaw at, bilang isang resulta, ang proseso ng natural na pagpili at ang ebolusyon ng mga buhay na sistema ay posible.
Sa panahon ng sekswal na pagpaparami, ang DNA ng isang inapo ng organismo ay nabuo sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng paternal at maternal hereditary information. Kapag pinagsama, may iba't ibang variation, na nakakatulong din sa variability.
Paano nire-reproduce ang genetic program
Dahil sa komplementaryong istraktura, posible ang matrix self-reproduction ng DNA molecule. Sa kasong ito, ang impormasyong nakapaloob dito ay kinopya. Ang pagdoble ng isang molekula upang bumuo ng dalawang anak na babae na "double helix" ay tinatawag na DNA replication. Ito ay isang kumplikadong proseso na nagsasangkot ng maraming mga bahagi. Ngunit sa isang tiyak na pagpapasimple, maaari itong ilarawan bilang isang diagram.
Ang pagtitiklop ay sinisimulan ng isang espesyal na complex ng mga enzyme sa ilang partikular na bahagi ng DNA. Kasabay nito, ang double chain ay nag-unwinds, na bumubuo ng replication fork, kung saan nagaganap ang proseso ng DNA biosynthesis - ang buildup ng mga complementary nucleotide sequence sa bawat isa sa mga chain.
Mga tampok ng replication complex
Nagpapatuloy din ang pagtitiklop sa paglahok ng isang kumplikadong hanay ng mga enzyme - mga replisome, kung saan ginagampanan ng DNA polymerase ang pangunahing papel.
Ang isa sa mga chain sa kurso ng DNA biosynthesis ay ang nangunguna at patuloy na nabuo. Ang pagbuo ng isang lagging strand ay nangyayari sa pamamagitan ng paglakip ng mga maikling pagkakasunud-sunod - mga fragment ng Okazaki. Ang mga fragment na ito ay pinagsama gamit ang DNA ligase. Ang ganitong proseso ay tinatawag na semi-continuous. Bilang karagdagan, ito ay nailalarawan bilang semi-konserbatibo, dahil sa bawat isa sa mga bagong nabuong molekula ang isa sa mga kadena ay ang magulang, at ang pangalawa ay ang anak na babae.
Ang
DNA replication ay isa sa mga pangunahing hakbang sa cell division. Ang prosesong ito ay sumasailalim sa paglipat ng namamana na impormasyon sa bagong henerasyon, gayundin ang paglaki ng organismo.
Ano ang mga protina
Ang protina ayang pinakamahalagang elementong gumagana sa mga selula ng lahat ng nabubuhay na organismo. Nagsasagawa sila ng catalytic, structural, regulatory, signaling, protective at marami pang ibang function.
Ang molekula ng protina ay isang biopolymer na nabuo sa pamamagitan ng pagkakasunod-sunod ng mga residue ng amino acid. Ito, tulad ng mga molekula ng nucleic acid, ay nailalarawan sa pagkakaroon ng ilang antas ng istrukturang organisasyon - mula pangunahin hanggang quaternary.
Mayroong 20 natatanging (canonical) amino acids na ginagamit ng mga buhay na sistema upang bumuo ng napakaraming uri ng mga protina. Bilang isang patakaran, ang protina ay hindi synthesize sa sarili nitong. Ang nangungunang papel sa pagbuo ng isang kumplikadong molekula ng protina ay kabilang sa mga nucleic acid - DNA at RNA.
Ang esensya ng genetic code
Kaya, ang DNA ay isang information matrix na nag-iimbak ng impormasyon tungkol sa mga protina na kailangan para lumaki at mabuhay ang katawan. Ang mga protina ay binuo mula sa mga amino acid, DNA (at RNA) mula sa mga nucleotide. Ang ilang nucleotide sequence ng DNA molecule ay tumutugma sa ilang amino acid sequence ng ilang partikular na protina.
Mayroong 20 uri ng mga istrukturang yunit ng protina - mga canonical amino acid - sa isang cell, at 4 na uri ng mga nucleotide sa DNA. Kaya ang bawat amino acid ay nakasulat sa DNA matrix bilang isang kumbinasyon ng tatlong nucleotides - isang triplet, ang mga pangunahing bahagi nito ay mga nitrogenous base. Ang prinsipyong ito ng pagsusulatan ay tinatawag na genetic code, at ang mga base triplet ay tinatawag na mga codon. Si Gene ayisang pagkakasunud-sunod ng mga codon na naglalaman ng isang talaan ng isang protina at ilang mga kumbinasyon ng serbisyo ng mga base - isang panimulang codon, isang stop codon, at iba pa.
Ilang katangian ng genetic code
Ang genetic code ay halos pangkalahatan - na may napakakaunting mga pagbubukod, ito ay pareho sa lahat ng mga organismo, mula sa bakterya hanggang sa mga tao. Ito ay nagpapatotoo, una, sa kaugnayan ng lahat ng mga anyo ng buhay sa Earth, at pangalawa, sa unang panahon ng code mismo. Malamang, sa mga unang yugto ng pagkakaroon ng primitive na buhay, ang iba't ibang bersyon ng code ay mabilis na nabuo, ngunit isa lang ang nakatanggap ng evolutionary advantage.
Bukod dito, ito ay tiyak (hindi malabo): ang iba't ibang mga amino acid ay hindi na-encode ng parehong triplet. Gayundin, ang genetic code ay nailalarawan sa pamamagitan ng degeneracy, o redundancy - maraming codon ang maaaring tumugma sa parehong amino acid.
Ang genetic na tala ay patuloy na binabasa; ang mga function ng mga punctuation mark ay ginagawa din ng triplets ng mga base. Bilang panuntunan, walang mga nagsasapawan na talaan sa genetic na "teksto", ngunit dito rin mayroong mga pagbubukod.
Mga functional unit ng DNA
Ang kabuuan ng lahat ng genetic material ng isang organismo ay tinatawag na genome. Kaya, ang DNA ang carrier ng genome. Kasama sa komposisyon ng genome hindi lamang ang mga istrukturang gene na naka-encode ng ilang mga protina. Ang isang mahalagang bahagi ng DNA ay naglalaman ng mga rehiyon na may iba't ibang layunin sa paggana.
Kaya, ang DNA ay naglalaman ng:
- regulatorymga sequence na nag-encode ng mga partikular na RNA, gaya ng mga genetic switch at regulator ng structural gene expression;
- mga elementong kumokontrol sa proseso ng transkripsyon - ang unang yugto ng biosynthesis ng protina;
- pseudogenes ay isang uri ng "fossil genes" na nawalan ng kakayahang mag-encode ng protina o ma-transcribe dahil sa mga mutasyon;
- mobile genetic elements - mga rehiyong maaaring lumipat sa loob ng genome, gaya ng mga transposon ("jumping genes");
- telomeres ay mga espesyal na rehiyon sa dulo ng mga chromosome, salamat sa kung saan ang DNA sa mga chromosome ay protektado mula sa pagpapaikli sa bawat kaganapan ng pagtitiklop.
Ang
Ang
Paglahok ng DNA sa biosynthesis ng protina
Ang
DNA ay nagagawang bumuo ng isang matatag na istraktura, ang pangunahing elemento nito ay ang komplementaryong tambalan ng mga nitrogenous base. Ang double strand ng DNA ay nagbibigay, una, ang kumpletong pagpaparami ng molekula, at pangalawa, ang pagbabasa ng mga indibidwal na seksyon ng DNA sa panahon ng synthesis ng protina. Ang prosesong ito ay tinatawag na transkripsyon.
Sa panahon ng transkripsyon, ang isang seksyon ng DNA na naglalaman ng isang partikular na gene ay hindi nababalot, at sa isa sa mga chain - ang template ng isa - isang RNA molecule ay na-synthesize bilang isang kopya ng pangalawang chain, na tinatawag na coding one. Ang synthesis na ito ay batay din sa pag-aari ng mga base upang makabuo ng mga magkatugmang pares. Ang non-coding, mga rehiyon ng serbisyo ng DNA at ang enzyme na RNA polymerase ay nakikibahagi sa synthesis. Ang RNA ay nagsisilbing template para sa synthesis ng protina, at ang DNA ay hindi kasama sa karagdagang proseso.
Reverse transcription
Sa mahabang panahon ay pinaniniwalaan na ang matrixAng pagkopya ng genetic na impormasyon ay maaari lamang pumunta sa isang direksyon: DNA → RNA → protina. Ang iskema na ito ay tinawag na sentral na dogma ng molecular biology. Gayunpaman, sa kurso ng pananaliksik, napag-alaman na sa ilang mga kaso posibleng kopyahin mula sa RNA patungo sa DNA - ang tinatawag na reverse transcription.
Ang kakayahang maglipat ng genetic material mula sa RNA patungo sa DNA ay katangian ng mga retrovirus. Ang isang tipikal na kinatawan ng naturang mga virus na naglalaman ng RNA ay ang human immunodeficiency virus. Ang pagsasama ng viral genome sa DNA ng isang nahawaang cell ay nangyayari sa pakikilahok ng isang espesyal na enzyme - reverse transcriptase (revertase), na gumaganap bilang isang katalista para sa biosynthesis ng DNA sa isang template ng RNA. Ang revertase ay bahagi din ng viral particle. Ang bagong nabuong molekula ay isinama sa cellular DNA, kung saan ito ay nagsisilbing gumawa ng mga bagong viral particle.
Ano ang DNA ng tao
Ang DNA ng tao, na nasa cell nucleus, ay naka-pack sa 23 pares ng mga chromosome at naglalaman ng humigit-kumulang 3.1 bilyong magkapares na nucleotides. Bilang karagdagan sa nuclear DNA, ang mga cell ng tao, tulad ng ibang eukaryotic organism, ay naglalaman ng mitochondrial DNA, isang salik sa pagmamana ng mitochondrial cell organelles.
Coding genes ng nuclear DNA (mayroong 20 hanggang 25 thousand sa kanila) ay bumubuo lamang ng maliit na bahagi ng genome ng tao - humigit-kumulang 1.5%. Ang natitirang bahagi ng DNA ay dating tinatawag na "junk", ngunit maraming pag-aaral ang nagpapakita ng mahalagang papel ng mga non-coding na rehiyon ng genome, na tinalakay sa itaas. Napakahalaga din na pag-aralan ang mga prosesoreverse transcription sa DNA ng tao.
Nakabuo na ang agham ng medyo malinaw na pag-unawa sa kung ano ang DNA ng tao sa istruktura at functional na mga termino, ngunit ang karagdagang gawain ng mga siyentipiko sa lugar na ito ay magdadala ng mga bagong tuklas at bagong biomedical na teknolohiya.
