DNA
- Pri la aliaj signifoj de DNA rigardu enDNA (apartigilo).
Deoksiribonuklea acido(DNA) estas du-helicamolekulego,kiu portas lagenetikajninformojn de ĉiuj vivuloj kaj de certajvirusoj.Ĝi estas la portanto de lagenarokaj la bazo deheredo.
DNA-molekulo konsistas el ĉeno farita de paroj danukleotidoj(la eroj denukleataj acidoj), kiuj konsistas elnitrogenaj bazoj(adenino,timino,guanino,kajcitozino,respektive mallongigitaj per A, T, G kaj C). Tiuj ĉi bazoj estas kiuj ligas la du helicojn unu al la alia, kaj ilia ordo tra la DNA-molekulo konsistigas la genetikan informon. Ĝi influas la elekton deaminoacidojenproteinoj.
DNA estas tre longamolekulo:la longo de la homa DNA estas ĉirkaŭ du metroj, kvankam ĝi estas tiom pakita, ke ĝi estas tute ene de la ĉelkerno (kies diametro estas nur ĉirkaŭ 6µm).
Se ignori la pakadon, DNA similas al tordita ŝtupetaro, kies fostoj konsistas el alternaj pecoj dedeoksiribozokajfosfataresto (aŭ peco de fosfora acido). Tiuj fostoj nomiĝas ankaŭ "spinoj" de la DNA. Inter du fosfataj restoj de kontraŭaj spinoj troviĝas, kvazaŭ rungo, paro da komplementaj nitrogenaj bazoj. Ili estas komplementaj, ĉar la unua bazo plene determinas la duan: Al A respondas T kaj al C respondas G.
Skeme direblas, ke:
- DNA estas ĉeno de deoksinukleotidoj,
- deoksinukleotido estas deoksinukleosido kaj fosfora acido,
- deoksinukleosido estaspurinaaŭpirimidinabazo kajdeoksiribozo(kvinkarbona sukero, aŭ pentozo).
Historio
[redakti|redakti fonton]Antaŭ 1953
[redakti|redakti fonton]La strukturo de la DNA estis fame malkovrita en1953,tamen, tio ne estis la unua malkovro pri DNA:
- DNA estis unuafoje izolita deFriedrich Miescheren1869.Li nomis tiun nekonatan substanconnukleino,pro tio, ke ĝi lokiĝis en laĉelkerno(aŭnukleo).
- En 1889 isoliertRichard Altmannanalizis nukleinon kaj izolis el ĝi proteinojn kaj nukleatan acidon.[1]
- En 1889Albrecht Gosselidentigis en nukleino la kvar bazojn A, C, G kaj T; en 1919Phoebus Levenetrovis, ke DNA konsistas el tiuj bazoj kaj krome sukero (ribozo) kaj fosfato[2].Levene proponis fadenan strukturon de DNA, sed supozis, ke la fadenoj estas mallongaj kaj havas regulan strukturon kun preciza ripetiĝo de la partoj.
- Frederick Griffitheksperimente malkovris en1928,ke iu genetika inform-materialo transportiĝis de unu bakterio al alia (vidueksperimento de Griffith). Tio estis pruvo pri hereda materialo ekster vivantaj organismoj, sed ankoraŭ ne havis rilaton al DNA.
- En 1937William Ashburyesploris nukleinon perX-radiojkaj trovis, ke ĝi havas ege regulan strukturon.[3]
- En la1940-aj jarojOswald Avery,Colin MacLeod,kajMaclyn McCartymalkovris, ke la DNA kaŭzis bakterian transformiĝon, montrante, ke ĝi povus esti la genetika materialo.
- En 1944Erwin Schrödingerdeklaris, ke profizikajkonsideroj la genetika informo devas esti lokita en granda, stabila molekulo kun ne ripetiĝanta strukturo, kaj formis la esprimon "neperioda kristalo".[4]
- En1950Erwin Chargaffrimarkas, ke en la sama DNA la kvanto deadenozinoegalas al tiu de timino, kaj la kvanto de guanino egalas al tiu de citozino. Tiu ĉi konkludo estas konata kiel laregulo de Chargaff.[5]
- En1952,danke al laeksperimento de Hershey kaj Chaseoni pruvis, ke la DNA estis la genetika materialo.[6]
- En1952Rosalind FranklinkajRaymond Goslinglaboris per Ikso-radiadifraktode DNA por esplori ĝian strukturon.
Ekde 1953
[redakti|redakti fonton]En 1953Francis CrickkajJames Watson,danke al la bildoj faritaj de Rosalind Franklin kaj Raymon Gosling, proponis en la scienca gazetoNature,ke DNA-strukturo estisdu-helica,kunnitrogenaj bazojduope aranĝitaj. Samtempe,Maurice Wilkinspublikigis similan ideon, kies bazo estis diversajenvivajeksperimentoj, kiujn li faris. Pro tio ĉi, Watson, Crick kaj Wilkins ricevis la1962anNobel-premion pri medicino.Bedaŭrinde, Rosalind Franklin ne estis premiebla, pro tio, ke ŝi mortis en1958(Nobel-premio, laŭ ĝiaj reguloj, ne estas ricevebla postmorte).
En1957Crick proponis lacentran dogmon de molekula biologio,kiu stabiligas, ke la sekvenca informo moviĝas el DNA ĝis proteino, sed ne male. Tio ĉi signifas, ke DNA transskribiĝas al RNA (aŭ replikas al alia DNA), kaj RNA tradukiĝas (per proteina sintezo) al proteinoj.
Strukturo
[redakti|redakti fonton]Laŭ la propono deWatsonkajCrick,DNA ekzistas en la formo de du polinukleotidaj ĉenoj volvitaj ĉirkaŭ si en duopa helica strukturo.[7]La unika trajto de ilia proponita strukturo estas la maniero per kiu la ĉenoj estas kuntenataj en la duopa helico. Watson kaj Crick teoriumis ke la DNA-strukturo stabiliĝas per hidrogenaj ligoj inter la bazoj etendiĝantaj internen el suker-fosfataj ĉefĉenoj.
Bazaj paroj
[redakti|redakti fonton]
Pli detalaj informoj troveblas en artikolobaza paro.DNA fariĝas de du fadenoj, unu kontraŭ la alia. Scieblas, kiu nukleotido estas kontraŭ nukleotido de la alia fadeno, pro tio, ke ili pariĝas tiel, ke:
- adenino ĉiam troveblas kontraŭ timino per du hidrogen-ligoj, kaj
- guanino ĉiam troveblas kontraŭ citozino per tri hidrogen-ligoj.
Do, la nukleotida sinsekvo de ambaŭ fadenoj estas komplementa. Tio ĉi okazas, pro la specifan strukturon de ĉiu nukleotido (ĉefe ilia grandeco kaj la hidrogen-ligoj eblaj inter ili); malsamaj bazaj paroj (kiel ekzemple adenino kontraŭ adenino, aŭ citozino kontraŭ adenino) kreus nestabilecon inter la du fadenoj de DNA.
La pariĝo de la bazoj, proponita de Watson kaj Crick, estas subtenita de DNA-analizoj, kiuj montras ke adenino kaj timino ĉiam troviĝas laŭ proporcio 1:1, kiel ankaŭ citozino kaj guanino.
Sulkoj
[redakti|redakti fonton]
DNA konsistas el du fadenoj, kiuj turniĝas unu ĉirkaŭ la alia. Tamen, ambaŭ fadenoj ne plen-simetrie kontraŭas unu la alian. Pro tio ĉi, la periodo de la DNA-helico estas duobla ol kiu estus, se la fadenoj spegule kontraŭus unu la alian. Tiamaniere, distingeblas dusulkojinter la spinoj, la granda sulko, kies larĝeco estas 22Å,kaj la malgranda sulko, kies larĝeco estas 12 Å.
Tio ĉi gravas, pro tio ke la proteinoj (ekzemple tiuj, kiuj transskribas DNA-on al mesaĝa RNA) kutime kontaktos la duobla fadeno pli ofte ĉe la granda sulko.
Kromaj strukturoj de DNA
[redakti|redakti fonton]
La kutima kaj plej konata strukturo de DNA nomiĝas B-DNA. Tamen, danke al eksperimentoj pridifraktodeikso-radiojoni scias, ke DNA troveblas en du pliaj strukturoj.
La tri ebloj, do, estas:
- A-strukturo(aŭ A-DNA), la nura, kiu ne estis rekte observita en vivestaĵoj. Ĝi similas al B-DNA (ĝi havas grandan kaj malgrandan sulkojn, kaj ĝi estas ankaŭ dekstruma), sed ĝia helica strukturo estas pli kompakta (anstataŭ 10,5 bazoparojn en ĉiu turniĝo ĝi havas 11,6 bazoparojn, do la turna angulo de ĉiu estas 31,0° anstataŭ 34,3°). Oni observis ĝin nur en malhidratigitaj specimenoj de DNA (ekzemple, en eksperimentoj prikristalografio).
- B-strukturo(aŭ B-DNA), la plej ofta kaj plej bone konata.
- Z-strukturo(aŭ Z-DNA), la nura konata strukturo de DNA, kiu estas maldekstruma, kaj samtempe pli longa kaj mallarĝa ol la aliaj du. Ĝia baza strukturo ripetiĝas ĉiujn du bazoparojn (anstataŭ ĉiun bazoparon, kiel en la aliaj du eblaj strukturoj). Granda kaj malgranda sulkoj ne tre distingeblas. Ĝi observeblas en tre specifaj kondiĉoj, kaj ĝia studado ne facilas.
Aplikoj
[redakti|redakti fonton]Genetika inĝenierado
[redakti|redakti fonton]Pli detalaj informoj troveblas en artikoloGentekniko.La genetika inĝenierado aŭ gen-tekniko estas tekniko por manipuli la genetikan informon de organismo. Ofte ĝi enmetas genon de organismon en la genaron de alia, sed ĝi povas ankaŭ elpreni nedeziratan genon. Ekzemploj estas la produktado de rikoltoplantoj rezistaj al certajherbicidoj.La unua ekzemplo de hejmbestoj genetike manipulitaj estas la "ardfiŝoj" (angleglofish,akvariaj fiŝoj, kiuj lumas kvazaŭ ardantaj.
Industria apliko estas la kreado de modifitajbakterioj,kiuj produktas deziratan kemian substancon.
Identigo de organismoj
[redakti|redakti fonton]La DNA-analizo kapablas precize diri, ĉu du specimenoj de organika materialo devenas de la sama organismo aŭ ne, eĉ ĉu ili devenas de du parencaj organismoj. Enkriminologiotio servas ekzemple por identigi kriminton, kiu lasis specimenon de sia korpo en la krimejo. La tekniko servas ankaŭ por identigi la necertan patron de infano. Ĝi eĉ estis utiligata por esplori, ĉu fungoĉeloj trovitaj en la grundo en du apartaj lokoj estas de la sama individuafungo.
Bromofenolbluoaŭ "Bluo de bromofenolo" estas kolorigilo kaj tinkturo, uzata interalie por kontroli migradon de molekuloj en eksperimentoj kun fragmentoj de DNA. La bluo de bromofenolo agas kiel pH-indikilo kiu ŝanĝiĝas, kiam la hidrogena potencialo estas inter 3,0 kaj 4,6, de verda al blua.
Historio kaj antropologio
[redakti|redakti fonton]Ĉar DNA-komparo ebligas konstati heredan parencecon inter individuoj aŭ specioj, ĝi ebligas konstrui aŭ detaligifilogenezajn arbojn,kiuj antaŭe baziĝis nur sur observeblaj ecoj. Per tio la DNA-analizo kaŭzis diversajn ŝanĝojn en la biologiataksonomio.
La metodo ebligas ankaŭ konkludi pri certajmutacioj,kiuj kreis aŭ diferencigis speciojn.
Vidu ankaŭ
[redakti|redakti fonton]Referencoj
[redakti|redakti fonton]- ↑Altmann, Richard. (1889)Ueber Nucleinsäuren.Leipzig: Archiv für Anatomie und Physiologie. Physiologische Abteilung,p. 524–536.
- ↑Levene, Phoebus. (1919)The structure of yeast nucleic acid40,p. 415–424.
- ↑Astbury, William (1947). “Nucleic acid”,Symp. SOC. Exp. Bbl1(66).
- ↑Schrödinger, Erwin. (1944)What is Life? The Physical Aspect of the Living Cell.Cambridge: Cambridge University Press.
- ↑Chargaff, E. (1950). “Chemical specificity of nucleic acids and mechanism of their enzymatic degradation.”,Experientia6,p. 201–209.
- ↑Hershey A, Chase M (1952). “Independent functions of viral protein and nucleic acid in growth of bacteriophage”,J Gen Physiol36(1),p. 39–56.12981234.
- ↑Watson J, Crick F (1953). "Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid".Nature171(4356): 737-8. - PMID13054692
