powered by CADENAS

Social Share

Kwas deoksyrybonukleinowy (13470 views - Human)

Kwas deoksyrybonukleinowy, DNA (z ang. deoxyribonucleic acid), daw. kwas dezoksyrybonukleinowy – wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny z grupy kwasów nukleinowych. U eukariontów zlokalizowany jest przede wszystkim w jądrach komórek, u prokariontów bezpośrednio w cytoplazmie, natomiast u wirusów w kapsydach. Pełni rolę nośnika informacji genetycznej organizmów żywych.
Go to Article

Explanation by Hotspot Model

Kwas deoksyrybonukleinowy

Kwas deoksyrybonukleinowy

Kwas deoksyrybonukleinowy, DNA (z ang. deoxyribonucleic acid), daw. kwas dezoksyrybonukleinowy – wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny z grupy kwasów nukleinowych. U eukariontów zlokalizowany jest przede wszystkim w jądrach komórek, u prokariontów bezpośrednio w cytoplazmie, natomiast u wirusów w kapsydach. Pełni rolę nośnika informacji genetycznej organizmów żywych.

Skład i budowa

DNA jest liniowym, nierozgałęzionym biopolimerem, którego monomeramideoksyrybonukleotydy[1]. Ich cząsteczki zbudowane są z pięciowęglowego cukru deoksyrybozy, którego grupa hydroksylowa znajdująca się przy ostatnim atomie węgla (5′) jest zestryfikowana resztą fosforanową, a pierwszy atom węgla (1′) połączony jest wiązaniem N-glikozydowym z jedną z czterech zasad azotowych, dwóch purynowychadeniną (Ade lub A) i guaniną (Gua lub G) – oraz dwóch pirymidynowych: cytozyną (Cyt lub C) i tyminą (Thy lub T). Zasady te łącznie z deoksyrybozą tworzą deoksynukleozydy, odpowiednio dA, dG, dC i T[2][3][4].

Powszechnie spotykaną modyfikacją DNA jest występowanie 5-metylocytozyny (m5C) w wyniku metylacji cytozyny. W DNA niektórych wirusów, na przykład bakteriofagów PBS2, zamiast tyminy występuje uracyl (Ura), tworząc nukleozyd 2′-deoksyurydynę (dU)[5]. 2′-Deoksyurydyna powstaje też w wyniku deaminacji Cyt do Ura[6].

W skład cząsteczki DNA zwykle wchodzą dwa łańcuchy (DNA dwuniciowy – dsDNA), które biegną antyrównolegle (to znaczy koniec 5′ jednej nici leży naprzeciw końca 3′ drugiej nici). Łańcuchy zwijają się wokół wspólnej osi i tworzą prawoskrętną (A-DNA lub B-DNA) lub rzadziej lewoskrętną (Z-DNA) podwójną helisę[7]. Reszty cukrowe i fosforanowe, połączone ze sobą wiązaniem 5′-3′ fosfodiestrowym, znajdują się na zewnątrz helisy, natomiast zasady skierowane są do wnętrza i tworzą komplementarne pary zasad połączone według schematu:

A⋯T
G⋯C

Zasady połączone są wiązaniami wodorowymi oraz oddziaływaniami hydrofobowymi (warstwowymi)[8].

Długość

Po hipotetycznym całkowitym „rozpakowaniu” z chromosomów i połączeniu cząsteczek DNA w jedną nić, ludzkie DNA w przeciętnej komórce somatycznej miałoby około 2–2,4 m. Wynika to z rachunku: długość jednej pary zasad wynosi średnio 0,34 nm (0,34×10−9 m)[9], liczba par zasad w jądrze komórki diploidalnej wynosi w przybliżeniu 6–7 mld par zasad (jest to podwojona liczba par zasad komórki haploidalnej wynosząca 3×109[9]–3,5×109[10]), przemnożenie tych dwóch wartości daje wynik około 2 m. Najdłuższa rzeczywista cząsteczka DNA, chromosom 1[11], która zawiera 2,49×108 par zasad[12], ma długość około 8 cm.

Upakowanie w komórce

Z powodu znacznej długości cząsteczek DNA konieczne jest ich upakowanie – do tego celu służą białka histonowe (u eukariontów) lub białka histonopodobne (u prokariontów). U eukariontów możliwe jest bardzo ścisłe upakowanie DNA w postaci chromosomu metafazowego, który jest formą najbardziej skondensowaną[13]. DNA występuje w niedzielącej się komórce eukariotycznej w postaci chromatyny, nazywanej niekiedy włóknem 30 nm[14].

Każda z nici DNA ma na jednym końcu (oznaczanym jako koniec 5′), przy ostatnim nukleotydzie trzy grupy fosforanowe przy węglu 5′ deoksyrybozy, a na drugim końcu (oznaczanym jako koniec 3′) ostatni nukleotyd posiada wolną grupę hydroksylową przy węglu 3′ deoksyrybozy. Ze względu na to, że helisa dwóch nici DNA jest spleciona w ten sposób, że jedna z nici zaczyna się od końca 5′, a druga od końca 3′, mówi się, że obie nici są względem siebie antyrównoległe[8].

Łańcuch nici DNA zawiera informację genetyczną:

  • o kolejności aminokwasów w białkach (która stanowi niewielki ułamek sekwencji DNA – u człowieka około 1,5%)
  • o sekwencji licznych RNA niekodujących
  • regulacji ekspresji genów oraz
  • sekwencji o niejasnym znaczeniu (stanowiących zdecydowaną większość sekwencji jądrowego DNA).

Sekwencja białek kodowana jest w postaci trójek nukleotydowych odpowiadających odpowiednim aminokwasom oraz kodonom terminacyjnym, podczas biosyntezy białka[15].

Zgodnie z pracą z 2016 roku informacja genetyczna w DNA jest zapisana nie tylko za sprawą sekwencji nukleotydów, ale także poprzez ułożenie nici DNA w nukleosomach[16][17].

Rodzaje DNA

DNA rozróżnia się pod względem:

Najważniejsze z nich przedstawiono w tabeli:

Rodzaj DNA B-DNA A-DNA Z-DNA
liczba par zasad
przypadająca na skręt helisy
10,4 (ok. 10,2 dla tzw. wysp CpG) 11 12
kąt skręcania między sąsiednimi
parami zasad (w stopniach)
+34,6 +39,0 −30,0
skok helisy (nm) 3,54 2,53 4,56
kierunek skręcania prawoskrętna prawoskrętna lewoskrętna
średnica helisy (nm) 2,37 2,55 1,84
Fragment struktury

Historia poznania

DNA zostało odkryte w roku 1869 przez Fryderyka Mieschera[24], lecz przez prawie 100 lat jego struktura pozostawała zagadką. Autorami modelu podwójnej helisy DNA są James Watson i Francis Crick, na podstawie zdjęć z rentgenowskich badań strukturalnych wykonanych przez Rosalind Franklin oraz Maurice’a Wilkinsa[25]. Pracowali oni wtedy w Medical Reserch Council Unity w Cavendish Laboratory w Cambridge[26]. Za odkrycie w roku 1953 struktury DNA Watson, Crick i Wilkins otrzymali w 1962 Nagrodę Nobla (Rosalind Franklin zmarła na raka w 1958)[27].

W 1961 miało miejsce odkrycie zasad kodu genetycznego przez Holley’a, Khoranę i Nirenberga, a w roku 1977 opracowanie metody sekwencjonowania DNA przez zespoły badawcze Waltera Gilberta i Fredericka Sangera.

Porównanie DNA za pomocą RFLP jest obecnie powszechnie stosowane w kryminalistyce. Po raz pierwszy profil DNA w kryminalistyce został wykorzystany w roku 1986 przez brytyjską policję i podejrzany został uniewinniony. Pierwszym skazanym na podstawie dowodu w postaci DNA był w roku 1987 brytyjski piekarz Colin Pitchfork[28].

Zobacz też



This article uses material from the Wikipedia article "Kwas deoksyrybonukleinowy", which is released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0. There is a list of all authors in Wikipedia

Human

3D