A biológiában a "kettős spirál" kifejezés a DNS. A DNS kettős spirál két spirális láncból áll, a dezoxiribonukleinsavból. Az alak hasonló a spirállépcső alakjához. A DNS a nukleinsav nitrogén bázisokból (adenin, citozin, guanin és timin), öt széntartalmú cukorból (dezoxiribóz) és foszfátmolekulákból áll. A DNS nukleotidbázisai a lépcső lépcsőinek lépéseit képviselik, a dezoxiribóz és foszfát molekulák pedig a lépcső oldalát képezik.
Kulcs elvihető
- A kettős spirál a biológiai kifejezés, amely leírja a DNS általános szerkezetét. A kettős spirál két spirális láncból áll. Ez a kettős spirál alak gyakran spirális lépcsőként jelenik meg.
- A DNS elcsavarodása a sejtben a DNS-t és vizet tartalmazó molekulák közötti hidrofil és hidrofób kölcsönhatások eredményeként egyaránt megtörténik.
- Mind a DNS replikációja, mind a fehérjék szintézise sejtekben a DNS kettős hélix alakjától függ.
- Dr. James Watson, Dr. Francis Crick, Dr. Rosalind Franklin és Dr. Maurice Wilkins mind kulcsszerepet játszottak a DNS szerkezetének megvilágításában.
Miért van csavart a DNS?
A DNS-t összekeverjük kromoszómák és szorosan becsomagolva sejtmag a miénk sejteket. A DNS csavarodási aspektusa a DNS-t alkotó molekulák és a víz kölcsönhatásainak eredménye. A csavart lépcső lépéseit alkotó nitrogénbázisokat hidrogénkötések tartják össze. Az adenint timinnel (A-T) és guaninpárokat citozinnal (G-C) kötik. Ezek a nitrogénbázisok hidrofóbak, azaz nincs víz affinitásuk. A cella óta citoplazma és a citoszol víz alapú folyadékokat tartalmaz, a nitrogénbázisok el akarják kerülni a sejtfolyadékokkal való érintkezést. A cukor- és foszfátmolekulák, amelyek a molekula cukor-foszfát gerincét képezik, hidrofilok, ami azt jelenti, hogy vízszeretettel bírnak, és affinitással rendelkeznek a vízhez.
A DNS úgy van elrendezve, hogy a foszfát és a cukor gerincén kívül van és érintkezésben van a folyadékkal, míg a nitrogénbázisok a molekula belső részében vannak. Annak érdekében, hogy tovább megakadályozzuk a nitrogénbázisok érintkezését a sejt folyadék formájában a molekula megcsavarodik, hogy csökkentse a teret a nitrogénbázisok és a foszfát- és cukorrészek között. Az a tény, hogy a kettős hélixet alkotó két DNS-szál párhuzamos anti-párhuzamos, szintén segít a molekula elcsavarodásában. Az anti-párhuzamos azt jelenti, hogy a DNS-szálak ellentétes irányban futnak, biztosítva, hogy a szálak szorosan illeszkedjenek egymáshoz. Ez csökkenti a folyadék szivárgásának esélyét az alapok között.
DNS replikáció és fehérje szintézis
A kettős spirál alak lehetővé teszi DNS replikáció és protein szintézis fordul elő. Ezekben a folyamatokban a csavart DNS lazul, és kinyílik, hogy a DNS másolatát elkészítsék. A DNS replikációjában a kettős spirál lazul, és mindegyik elválasztott szálat új szál szintetizálására használják. Amint az új szálak kialakulnak, a bázisokat egymással párosítják, amíg két kettős hélix DNS molekulát nem képeznek egyetlen kettős hélix DNS molekulából. DNS replikációra van szükség a mitózis és miózis fordul elő.
A fehérje szintézisben a DNS molekula transzkripciónak előállítani RNS A DNS-kód messenger, RNS-ként ismert változata. A messenger RNS molekula ezután lefordított termelni fehérjék. Annak érdekében, hogy a DNS transzkripciója megtörténjen, a DNS kettős spiráljának ki kell lazulnia, és lehetővé kell tennie egy RNS polimeráz nevű enzim átírását a DNS-re. Az RNS szintén nukleinsav, de a timin helyett az alap-uracilt tartalmazza. Transzkripció során guanin párokat citozinnal és adenin párokat uracillal alkotva képezik az RNS transzkriptumot. A transzkripció után a DNS bezáródik és visszafordul eredeti állapotához.
DNS-szerkezet felfedezése
A kettős spirális szerkezet felfedezéséért James Watson és Francis Crickmunkájáért Nobel-díjat ítéltek oda. A DNS szerkezetének meghatározása részben sok más tudós munkáján alapult, köztük Rosalind Franklin. Franklin és Maurice Wilkins röntgendiffrakcióval a DNS szerkezetére vonatkozó utalások megállapítására szolgált. A DNS röntgen diffrakciós fotója, amelyet Franklin készített, "51 fénykép", rámutatott, hogy a DNS kristályok X alakúak a röntgenfilmen. A spirális alakú molekulák ilyen típusú X-alakú mintázatot mutatnak. Franklin röntgendiffrakciós tanulmánya alapján a Watson és Crick korábban javasolt hármas-hélix DNS-modelljét kettős hélix-DNS-modellké változtatta át.
A biokémikus, Erwin Chargoff által felfedezett bizonyítékok segítettek Watsonnak és Cricknek felfedezni a bázispárosítást a DNS-ben. Chargoff bebizonyította, hogy az adenin koncentrációja a DNS-ben megegyezik a timin koncentrációjával, és a citozin koncentrációja megegyezik a guaninnal. Ezzel az információval Watson és Crick képesek voltak meghatározni, hogy az adenin kötődése a timinhez (A-T) és a citozin guaninnal (C-G) kötődik a DNS csavart lépcső alakjának lépésein. A cukor-foszfát gerinc képezi a lépcső oldalát.
források
- "A DNS molekuláris szerkezetének felfedezése - a kettős spirál." Nobelprize.org, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.