Ιστορικό DNA, λειτουργίες, δομή, συστατικά

Το DNA (δεσοξυριβονουκλεϊνικό οξύ) είναι το βιομόριο που περιέχει όλες τις πληροφορίες που είναι απαραίτητες για τη δημιουργία ενός οργανισμού και τη διατήρηση της λειτουργίας του. Αποτελείται από μονάδες που ονομάζονται νουκλεοτίδια, που σχηματίζονται με τη σειρά μιας φωσφορικής ομάδας, ένα μόριο σακχάρου πέντε ανθράκων και μια αζωτούχο βάση.

Υπάρχουν τέσσερις αζωτούχες βάσεις: αδενίνη (Α), κυτοσίνη (C), γουανίνη (G) και θυμίνη (Τ). Η αδενίνη συνδυάζεται πάντα με θυμίνη και γουανίνη με κυτοσίνη. Το μήνυμα που περιέχεται στον κλώνο του DNA μετασχηματίζεται σε αγγελιοφόρο RNA και αυτό συμμετέχει στη σύνθεση πρωτεϊνών.

Το DNA είναι ένα εξαιρετικά σταθερό μόριο, αρνητικά φορτισμένο στο φυσιολογικό pH, το οποίο συσχετίζεται με θετικές πρωτεΐνες (ιστόνες) ώστε να συμπτύσσεται αποτελεσματικά στον πυρήνα των ευκαρυωτικών κυττάρων. Ένας μακρύς κλώνος DNA, μαζί με διάφορες συσχετιζόμενες πρωτεΐνες, σχηματίζει ένα χρωμόσωμα.

Ευρετήριο

• 1 Ιστορία
• 2 Εξαρτήματα
• 3 Δομή
  • 3.1 Νόμος του Chargaff
  • 3.2 Μοντέλο διπλής έλικας
• 4 Οργάνωση
  • 4.1 Ιστοόνες
  • 4.2 Νουκλεοσώματα και ίνες 30 nm
  • 4.3 Χρωμοσώματα
  • 4.4 Οργάνωση σε προκαρυώτες
  • 4.5 Ποσότητα DNA
• Δομικές μορφές του DNA
  • 5.1 DNA-A
  • 5.2 ADN-Z
• 6 Λειτουργίες
  • 6.1 Ανατύπωση, μεταγραφή και μετάφραση
  • 6.2 Ο γενετικός κώδικας
• 7 Χημικές και φυσικές ιδιότητες
• 8 Εξέλιξη
• 9 αλληλούχιση DNA
  • 9.1 Μέθοδος Sanger
• 10 αλληλουχία νέας γενιάς
• 11 Αναφορές

Ιστορία

Το 1953, ο Αμερικανός James Watson και Francis Crick Βρετανοί κατάφεραν να διαλεύκανση της τρισδιάστατης δομής του DNA, χάρη στο έργο που έγινε από κρυσταλλογραφία Rosalind Franklin και Maurice Wilkins. Βασίστηκαν επίσης τα συμπεράσματά τους στα έργα άλλων δημιουργών.

Με έκθεση του DNA στο πρότυπο διάθλασης ακτίνων-Χ που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να συναχθεί η δομή του μορίου σχηματίζεται: α έλικα δύο αντιπαράλληλες αλυσίδες περιστρέφονται δεξιόστροφα, όταν και οι δύο συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των βάσεων . Το πρότυπο που ελήφθη ήταν το ακόλουθο:

Η δομή μπορεί να υποτεθεί παρακάτω νομοθεσιών των Bragg περίθλασης: όταν ένα αντικείμενο γίνεται με τον τρόπο μιας δέσμης ακτίνων Χ, αυτό είναι reflectado, δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν με τη δέσμη αντικειμένου.

Στις 25 Απριλίου 1953 τα αποτελέσματα του Watson και του Crick δημοσιεύθηκαν στο αναγνωρισμένο περιοδικό Φύση, σε ένα άρθρο δύο σελίδων με τίτλο "Μοριακή δομή νουκλεϊνικών οξέων"Αυτό θα φέρει την επανάσταση στο πεδίο της βιολογίας.

Χάρη σε αυτή την ανακάλυψη, οι ερευνητές έλαβαν το βραβείο Νόμπελ στην ιατρική το 1962, εκτός από τον Franklin που πέθανε πριν από την παράδοση. Επί του παρόντος, αυτή η ανακάλυψη είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες της επιτυχίας της επιστημονικής μεθόδου για την απόκτηση νέων γνώσεων.

Εξαρτήματα

Το μόριο του DNA αποτελείται από νουκλεοτίδια, μονάδες που σχηματίζονται από ένα σάκχαρο πέντε ανθράκων προσαρτημένο σε μια φωσφορική ομάδα και μία αζωτούχο βάση. Ο τύπος ζάχαρης που βρίσκεται στο DNA είναι τύπου δεοξυριβόζης και επομένως το όνομά του, δεοξυριβονουκλεϊνικό οξύ.

Για τον σχηματισμό της αλυσίδας, τα νουκλεοτίδια είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένα με ένα τύπο συνδέσμου φωσφοδιεστέρα μέσω ενός 3'-υδροξυλ ομάδα (-ΟΗ) από ένα σάκχαρο και 5'-fosfafo το επόμενο νουκλεοτίδιο.

Μην συγχέετε τα νουκλεοτίδια με τους νουκλεοζίτες. Το τελευταίο αναφέρεται στο τμήμα του νουκλεοτιδίου που σχηματίζεται μόνο από την πεντόζη (ζάχαρη) και την αζωτούχο βάση.

Το DNA αποτελείται από τέσσερις τύπους αζωτούχων βάσεων: αδενίνη (Α), κυτοσίνη (C), γουανίνη (G) και θυμίνη (Τ).

Οι αζωτούχες βάσεις ταξινομούνται σε δύο κατηγορίες: πουρίνες και πυριμιδίνες. Η πρώτη ομάδα αποτελείται από ένα δακτύλιο πέντε ατόμων συνδεδεμένο σε ένα άλλο δακτύλιο των έξι, ενώ οι πυριμιδίνες αποτελούνται από ένα μόνο δακτύλιο.

Από τις αναφερθείσες βάσεις, η αδενίνη και η γουανίνη είναι παράγωγα πουρινών. Αντίθετα, η ομάδα των πυριμιδινών ανήκει στην θυμίνη, την κυτοσίνη και την ουρακίλη (που υπάρχουν στο μόριο RNA).

Δομή

Ένα μόριο DNA αποτελείται από δύο νουκλεοτιδικές αλυσίδες. Αυτή η "αλυσίδα" είναι γνωστή ως κλάδος ϋΝΑ.

Οι δύο κλώνοι συνδέονται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των συμπληρωματικών βάσεων. Οι αζωτούχες βάσεις συνδέονται ομοιοπολικώς με έναν σκελετό σακχάρων και φωσφορικών.

Κάθε νουκλεοτίδιο που εντοπίζεται σε έναν κλώνο μπορεί να συζευχθεί με ένα άλλο ειδικό νουκλεοτίδιο του άλλου κλώνου, για να σχηματίσει τη γνωστή διπλή έλικα. Προκειμένου να σχηματιστεί μια αποδοτική δομή, το Α ζευγαρώνει πάντα με Τ μέσω δύο γεφυρών υδρογόνου και G με C από τρεις γέφυρες.

Ο νόμος του Chargaff

Αν μελετήσουμε τις αναλογίες των αζωτούχων βάσεων στο DNA, θα διαπιστώσουμε ότι το ποσό του Α είναι ίδιο με το ποσό του Τ και το ίδιο με το G και το C. Αυτό το πρότυπο είναι γνωστό ως νόμος του Chargaff.

Αυτή η σύζευξη είναι ενεργειακά ευνοϊκή, αφού επιτρέπει να διατηρηθεί ένα παρόμοιο πλάτος κατά μήκος της δομής διατηρώντας μια παρόμοια απόσταση κατά μήκος του μορίου του σκελετού του σακχάρου-φωσφορικού. Σημειώστε ότι μια βάση ενός δακτυλίου συνδέεται με ένα δακτύλιο.

Μοντέλο της διπλής έλικας

Προτείνεται ότι η διπλή έλικα αποτελείται από 10,4 νουκλεοτίδια ανά στροφή, χωρισμένα από απόσταση από κέντρο σε κέντρο 3,4 νανόμετρα. Η διαδικασία έλασης δημιουργεί σχηματισμό αυλακώσεων στη δομή, που είναι σε θέση να παρατηρήσει μια κύρια και μια μικρή αυλάκωση.

Οι αυλακώσεις προκύπτουν επειδή οι γλυκοσιδικοί δεσμοί στα ζεύγη βάσεων δεν είναι αντίθετοι μεταξύ τους, σε σχέση με τη διάμετρο τους. Στη μικρή εγκοπή είναι η πυριμιδίνη Ο-2 και η πουρίνη Ν-3, ενώ η κύρια αυλάκωση βρίσκεται στην αντίθετη περιοχή.

Αν χρησιμοποιούμε την αναλογία μιας σκάλας, τα σκαλοπάτια αποτελούνται από τα ζεύγη βάσεων συμπληρωματικά μεταξύ τους, ενώ ο σκελετός αντιστοιχεί στις δύο ράγες λαβής.

Τα άκρα του μορίου DNA δεν είναι τα ίδια, έτσι μιλάμε για μια "πολικότητα". Ένα από τα άκρα του, 3 ', φέρει μια ομάδα -ΟΗ, ενώ το άκρο 5' έχει την ελεύθερη ομάδα φωσφορικών.

Οι δύο κλώνοι βρίσκονται αντιπαράλληλα, πράγμα που σημαίνει ότι βρίσκονται απέναντι από τις πολικότητές τους, ως εξής:

Επιπλέον, η ακολουθία ενός από τα νήματα πρέπει να είναι συμπληρωματική του συνεργάτη του, αν βρίσκεται μια θέση Α, στο αντιπαράλληλο νήμα πρέπει να υπάρχει ένα Τ.

Οργάνωση

Σε κάθε ανθρώπινο κύτταρο υπάρχουν περίπου δύο μέτρα DNA που πρέπει να συσκευάζονται αποτελεσματικά.

Ο κλώνος πρέπει να συμπιεσθεί έτσι ώστε να μπορεί να περιέχεται σε μικροσκοπικό πυρήνα με διάμετρο 6 μm που καταλαμβάνει μόνο το 10% του όγκου των κυττάρων. Αυτό είναι δυνατό χάρη στα ακόλουθα επίπεδα συμπύκνωσης:

Histones

Στα ευκαρυωτικά υπάρχουν πρωτεΐνες που ονομάζονται ιστόνες, οι οποίες έχουν την ικανότητα να συνδέονται με το μόριο DNA, είναι το πρώτο επίπεδο συμπύκνωσης του κλώνου. Οι ιστόνες έχουν θετικά φορτία για να είναι σε θέση να αλληλεπιδράσουν με τις αρνητικές φορτίσεις του DNA, που συμβάλλουν τα φωσφορικά.

Οι ιστόνες είναι τόσο σημαντικό για ευκαρυωτικούς οργανισμούς που έχουν σχεδόν αμετάβλητη κατά τη διάρκεια των πρωτεϊνών εξέλιξης - να θυμόμαστε ότι ένα χαμηλό ποσοστό των μεταλλάξεων δείχνει ότι η επιλεκτική πίεση σε αυτό το μόριο είναι ισχυρά. Ένα ελάττωμα στις ιστόνες μπορεί να οδηγήσει σε ελαττωματική συμπύκνωση DNA.

Οι Histones μπορούν να τροποποιηθούν βιοχημικά και αυτή η διαδικασία τροποποιεί το επίπεδο συμπίεσης του γενετικού υλικού.

Όταν οι ιστόνες είναι "υποακετυλιωμένες", η χρωματίνη είναι πιο συμπυκνωμένη, αφού οι ακετυλιωμένες μορφές εξουδετερώνουν τα θετικά φορτία των λυσινών (θετικά φορτισμένα αμινοξέα) στην πρωτεΐνη.

Νουκλεοσώματα και ίνες 30 nm

Ο κλώνος του ϋΝΑ τυλίγεται στις ιστόνες και σχηματίζει δομές που μοιάζουν με τα σφαιρίδια ενός μαργαριταριού, που ονομάζονται νουκλεοσώματα. Στην καρδιά αυτής της δομής υπάρχουν δύο αντίγραφα κάθε τύπου ιστονών: H2A, H2B, H3 και H4. Η ένωση των διαφόρων ιστοτονών ονομάζεται "οκταμερές ιστόνης".

Το οκταμερές περιβάλλεται από 146 ζεύγη βάσεων, που δίνουν λιγότερες από δύο στροφές. Ένα ανθρώπινο διπλοειδές κύτταρο περιέχει περίπου 6,4 χ 10⁹ νουκλεοτίδια που οργανώνονται σε 30 εκατομμύρια νουκλεοσώματα.

Η οργάνωση σε νουκλεοσώματα επιτρέπει τη συμπύκνωση του DNA σε περισσότερο από το ένα τρίτο του αρχικού μήκους του.

Σε μια διαδικασία εκχύλισης του γενετικού υλικού υπό φυσιολογικές συνθήκες παρατηρείται ότι τα νουκλεοσώματα διατάσσονται σε μια ίνα 30 nanometers.

Χρωμοσώματα

Τα χρωμοσώματα είναι η λειτουργική μονάδα κληρονομικότητας, η λειτουργία της οποίας είναι η μεταφορά των γονιδίων ενός ατόμου. Ένα γονίδιο είναι ένα τμήμα του DNA που περιέχει τις πληροφορίες για τη σύνθεση μιας πρωτεΐνης (ή μιας σειράς πρωτεϊνών). Ωστόσο, υπάρχουν επίσης γονίδια που κωδικοποιούν ρυθμιστικά στοιχεία, όπως το RNA.

Όλα τα ανθρώπινα κύτταρα (εκτός από τους γαμέτες και τα ερυθροκύτταρα αίματος) έχουν δύο αντίγραφα από κάθε χρωμόσωμα, το ένα κληρονομείται από τον πατέρα και το άλλο από τη μητέρα.

Τα χρωμοσώματα είναι δομές που αποτελούνται από ένα μακρύ γραμμικό τμήμα DNA που σχετίζεται με τα συμπλέγματα πρωτεϊνών που αναφέρθηκαν παραπάνω. Κανονικά σε ευκαρυωτικά, όλο το γενετικό υλικό που περιλαμβάνεται στον πυρήνα διαιρείται σε μια σειρά χρωμοσωμάτων.

Οργάνωση σε προκαρυώτες

Οι προκαρυώτες είναι οργανισμοί που στερούνται πυρήνα. Σε αυτά τα είδη, το γενετικό υλικό είναι υψηλά περιτυλιγμένο μαζί με αλκαλικές πρωτεΐνες χαμηλού μοριακού βάρους. Με αυτό τον τρόπο, το DNA συμπυκνώνεται και βρίσκεται σε μια κεντρική περιοχή στο βακτήριο.

Μερικοί συγγραφείς συνήθως δηλώνουν σε αυτή τη δομή «βακτηριακό χρωμόσωμα», αν και δεν παρουσιάζει τα ίδια χαρακτηριστικά ενός ευκαρυωτικού χρωμοσώματος.

Ποσότητα DNA

Δεν υπάρχουν όλα τα είδη οργανισμών που περιέχουν την ίδια ποσότητα DNA. Στην πραγματικότητα, η τιμή αυτή είναι πολύ μεταβλητή μεταξύ των ειδών και δεν υπάρχει σχέση μεταξύ της ποσότητας DNA και της πολυπλοκότητας του οργανισμού. Αυτή η αντίφαση είναι γνωστή ως "Παράδοξο τιμής C".

Ο λογικός συλλογισμός θα ήταν να κατανοήσουμε ότι όσο πιο πολύπλοκος είναι ο οργανισμός, τόσο περισσότερο το DNA κατέχει. Ωστόσο, αυτό δεν ισχύει στην φύση.

Για παράδειγμα, το γονιδίωμα του πνεύμονα Protopterus aethiopicus έχει μέγεθος 132 pg (το DNA μπορεί να ποσοτικοποιηθεί σε picograms = pg) ενώ το ανθρώπινο γονιδίωμα ζυγίζει μόνο 3,5 pg.

Θυμηθείτε ότι όχι όλο το DNA ενός οργανισμού κωδικοποιεί τις πρωτεΐνες, μια μεγάλη ποσότητα αυτού σχετίζεται με ρυθμιστικά στοιχεία και διαφορετικούς τύπους RNA.

Δομικές μορφές DNA

Η Watson-Crick μοντέλο, που συνάγεται από τις διαγράμματα περίθλασης ακτίνων Χ που είναι γνωστό ως Β-DNA έλικα και είναι η «παραδοσιακή» και καλύτερα γνωστό μοντέλο. Ωστόσο, υπάρχουν δύο άλλες διαφορετικές μορφές, που ονομάζονται DNA-A και DNA-Z.

DNA-Α

Η παραλλαγή "Α" περιστρέφεται προς τα δεξιά, ακριβώς όπως το DNA-B, αλλά είναι μικρότερη και ευρύτερη. Αυτή η φόρμα εμφανίζεται όταν μειώνεται η σχετική υγρασία.

Το DNA-A περιστρέφεται κάθε 11 ζεύγη βάσεων, το κύριο αυλάκι είναι στενότερο και βαθύτερο από το Β-ϋΝΑ. Όσον αφορά τη μικρή αυλάκωση, αυτό είναι πιο επιφανειακό και ευρύ.

ADN-Z

Η τρίτη παραλλαγή είναι το Ζ-ϋΝΑ. Είναι η στενότερη μορφή, που σχηματίζεται από μια ομάδα εξανουκλεοτιδίων που είναι οργανωμένη σε μια διπλή αντιπαράλληλη αλυσίδα. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά αυτής της μορφής είναι ότι στρέφεται προς τα αριστερά, ενώ οι άλλες δύο μορφές το κάνουν προς τα δεξιά.

Το Ζ-ϋΝΑ εμφανίζεται όταν υπάρχουν σύντομες ακολουθίες εναλλασσόμενων πυριμιδινών και πουρινών. Η μεγαλύτερη αυλάκωση είναι επίπεδη και η μικρότερη είναι στενότερη και βαθύτερη, σε σύγκριση με το Β-ϋΝΑ.

Παρά το γεγονός ότι κάτω από φυσιολογικές συνθήκες το μόριο DNA είναι ως επί το πλείστον σε μορφή Β, η ύπαρξη των δύο παραλλαγές που περιγράφονται εκθέματα ευελιξία και τη δυναμική του γενετικού υλικού.

Λειτουργίες

Το μόριο DNA περιέχει όλες τις πληροφορίες και οδηγίες που απαιτούνται για την κατασκευή ενός οργανισμού. Το πλήρες σύνολο γενετικών πληροφοριών στους οργανισμούς καλείται γονιδίωμα.

Το μήνυμα κωδικοποιείται από το "βιολογικό αλφάβητο": οι τέσσερις βάσεις που αναφέρθηκαν προηγουμένως, Α, Τ, G και C.

Το μήνυμα μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό διαφόρων τύπων πρωτεϊνών ή στην κωδικοποίηση ορισμένων ρυθμιστικών στοιχείων. Η διαδικασία με την οποία οι βάσεις αυτές μπορούν να παραδώσουν ένα μήνυμα, εξηγείται παρακάτω:

Ανατύπωση, μεταγραφή και μετάφραση

Το μήνυμα κρυπτογραφημένο στα τέσσερα γράμματα Α, Τ, G και C δίνει ως αποτέλεσμα φαινότυπο (όχι όλες οι αλληλουχίες DNA κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες). Για να επιτευχθεί αυτό, το DNA πρέπει να αναπαράγεται σε κάθε διαδικασία κυτταρικής διαίρεσης.

Ο αναδιπλασιασμός του DNA είναι ημι-συντηρητικός: ένας κλώνος χρησιμεύει ως πρότυπο για το σχηματισμό του νέου κόρη μορίου. Διαφορετικά ένζυμα καταλύουν τον αναδιπλασιασμό, συμπεριλαμβανομένης της πριμάσης ϋΝΑ, ελικάσης DNA, ϋΝΑ λιγάσης και τοποϊσομεράσης.

Στη συνέχεια, το μήνυμα - γραμμένο σε γλώσσα βασικής ακολουθίας - πρέπει να μεταδοθεί σε ένα ενδιάμεσο μόριο: RNA (ριβονουκλεϊνικό οξύ). Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μεταγραφή.

Για να συμβεί η μεταγραφή, πρέπει να συμμετέχουν διάφορα ένζυμα, συμπεριλαμβανομένης της πολυμεράσης RNA.

Αυτό το ένζυμο είναι υπεύθυνο για την αντιγραφή του μηνύματος DNA και τη μετατροπή του σε μόριο RNA αγγελιοφόρου. Με άλλα λόγια, ο σκοπός της μεταγραφής είναι να αποκτήσει τον αγγελιοφόρο.

Τέλος, το μήνυμα μεταφράζεται σε μόρια RNA αγγελιοφόρου, χάρη στα ριβοσώματα.

Αυτές οι δομές παίρνουν το αγγελιαφόρο RNA και μαζί με τους μηχανισμούς μετάφρασης σχηματίζουν την καθορισμένη πρωτεΐνη.

Ο γενετικός κώδικας

Το μήνυμα διαβάζεται σε "τριπλέτες" ή ομάδες τριών γραμμάτων που καθορίζουν για ένα αμινοξύ - τα δομικά μπλοκ των πρωτεϊνών. Είναι δυνατόν να αποκρυπτογραφήσουμε το μήνυμα των τριπλών, αφού ο γενετικός κώδικας έχει ήδη αποκαλυφθεί πλήρως.

Η μετάφραση αρχίζει πάντοτε με το αμινοξύ methionine, το οποίο κωδικοποιείται από την αρχική τριάδα: AUG. Το "U" αντιπροσωπεύει τη βάση ουρακίλης και είναι χαρακτηριστικό του RNA και αντικαθιστά την θυμίνη.

Για παράδειγμα, εάν το mRNA έχει την ακόλουθη αλληλουχία: Aug UUU υυΑ CCU CUU, έχει ως αποτέλεσμα τα ακόλουθα αμινοξέα: μεθειονίνη, προλίνη, λευκίνη, φαινυλαλανίνη και φαινυλαλανίνη. Σημειώστε ότι είναι πιθανό ότι δύο τριάδες - στην περίπτωση αυτή UUU και UUA - κωδικοποιούν το ίδιο αμινοξύ: φαινυλαλανίνη.

Για αυτό το ακίνητο, λέγεται ότι ο γενετικός κώδικας είναι εκφυλισμένος, όπως ένα αμινοξύ κωδικοποιείται από περισσότερες από μία αλληλουχία τριπλέτα, εκτός από το αμινοξύ μεθειονίνη που υπαγορεύει την έναρξη μετάφρασης.

Η διαδικασία σταματά με συγκεκριμένες τριπλέτες τερματισμού ή τερματισμού: UAA, UAG και UGA. Είναι γνωστά με τα ονόματα της ώχρας, της κεχριμπάρι και του opal, αντίστοιχα. Όταν τα ριβοσώματα τα ανιχνεύουν, δεν μπορούν πλέον να προσθέσουν περισσότερα αμινοξέα στην αλυσίδα.

Χημικές και φυσικές ιδιότητες

Τα νουκλεϊκά οξέα είναι όξινου χαρακτήρα και είναι διαλυτά στο νερό (υδρόφιλα). Μπορεί να συμβεί ο σχηματισμός δεσμών υδρογόνου μεταξύ των φωσφορικών ομάδων και των ομάδων υδροξυλίου των πεντόζων με νερό. Είναι αρνητικά φορτισμένο σε φυσιολογικό pH.

Τα διαλύματα ϋΝΑ είναι πολύ ιξώδη, λόγω της ικανότητας αντίστασης στην παραμόρφωση της διπλής έλικας, η οποία είναι πολύ άκαμπτη. Το ιξώδες μειώνεται εάν το νουκλεϊκό οξύ είναι μονόκλωνο.

Είναι πολύ σταθερά μόρια. Λογικά, αυτό το χαρακτηριστικό πρέπει να είναι απαραίτητο στις δομές που φέρουν τις γενετικές πληροφορίες. Σε σύγκριση με το RNA, το DNA είναι πολύ πιο σταθερό επειδή στερείται ομάδας υδροξυλίου.

Το DNA μπορεί να μετουσιωθεί με θερμότητα, δηλαδή οι κλώνοι διαχωρίζονται όταν το μόριο εκτίθεται σε υψηλές θερμοκρασίες.

Η ποσότητα της θερμότητας που πρέπει να εφαρμοστεί εξαρτάται από το ποσοστό G-C μόριο, διότι αυτές οι βάσεις συνδέονται με τρεις δεσμούς υδρογόνου, αυξάνοντας την αντοχή σε διαχωρισμό.

Όσον αφορά την απορρόφηση του φωτός, που έχει μια αιχμή στα 260 νανόμετρα, το οποίο αυξάνει εάν το νουκλεϊκό οξύ είναι μονόκλωνο, όπως οι νουκλεοτίδια δακτύλιοι εκτίθενται και αυτά είναι υπεύθυνα για την απορρόφηση.

Εξέλιξη

Σύμφωνα με τον Lazcano et αϊ. 1988 Το DNA εμφανίζεται στα στάδια της μετάβασης από το RNA, που είναι ένα από τα πιο σημαντικά γεγονότα στην ιστορία της ζωής.

Οι συγγραφείς προτείνουν τρία στάδια: μία πρώτη περίοδο όπου υπήρχαν μόρια παρόμοια με τα νουκλεϊνικά οξέα, αργότερα τα γονιδιώματα σχηματίστηκαν από RNA και ως τελευταίο στάδιο εμφανίστηκαν τα γονιδιώματα DNA διπλής ζώνης.

Ορισμένα στοιχεία υποστηρίζουν τη θεωρία ενός πρωτογενούς κόσμου που βασίζεται στο RNA. Πρώτον, η σύνθεση πρωτεϊνών μπορεί να συμβεί απουσία DNA, αλλά όχι όταν λείπει το RNA. Επιπλέον, έχουν ανακαλυφθεί μόρια RNA με καταλυτικές ιδιότητες.

Όσον αφορά τη σύνθεση του δεοξυριβονουκλεοτιδίου (που υπάρχει στο ϋΝΑ) προέρχονται πάντα από τη μείωση των ριβονουκλεοτιδίων (που υπάρχουν στο RNA).

Η εξελικτική καινοτομία ενός μορίου ϋΝΑ πρέπει να έχει απαιτήσει την παρουσία ενζύμων που συνθέτουν πρόδρομες ουσίες DNA και συμμετέχουν στην ρετρομεταγραφή του RNA.

Με τη μελέτη τρέχουσα ένζυμα, μπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι αυτές οι πρωτεΐνες έχουν εξελιχθεί αρκετές φορές και ότι η μετάβαση από RNA σε DNA είναι πιο πολύπλοκη από ό, τι εθεωρείτο μέχρι σήμερα, συμπεριλαμβανομένων των διαδικασιών μεταφοράς και την απώλεια των ορθόλογων γονιδίων και χωρίς αντικαταστάσεις.

Αλληλουχία DNA

Η αλληλούχιση του DNA συνίσταται στην αποσαφήνιση της αλληλουχίας του κλώνου DNA σε σχέση με τις τέσσερις βάσεις που το κατατάσσουν.

Η γνώση αυτής της αλληλουχίας έχει μεγάλη σημασία στις βιολογικές επιστήμες. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διάκριση μεταξύ δύο μορφολογικά πολύ παρόμοιων ειδών, για την ανίχνευση ασθενειών, παθολογιών ή παρασίτων και μάλιστα διαθέτει ιατροδικαστική εφαρμογή.

Η αλληλουχία του Sanger αναπτύχθηκε στη δεκαετία του 1900 και αποτελεί την παραδοσιακή τεχνική για την αποσαφήνιση μιας ακολουθίας. Παρά την ηλικία του, είναι μια έγκυρη μέθοδος που χρησιμοποιείται ευρέως από τους ερευνητές.

Η μέθοδος του Sanger

Η μέθοδος χρησιμοποιεί DNA πολυμεράση, μία ιδιαίτερα αξιόπιστη ένζυμο που αντιγράφει το DNA στα κύτταρα, σύνθεση ενός νέου κλώνου ϋΝΑ χρησιμοποιώντας μια άλλη προϋπάρχουσα καθοδήγηση. Το ένζυμο απαιτεί α πρώτα ή εκκινητή για να ξεκινήσει η σύνθεση. Ο εκκινητής είναι ένα μικρό μόριο DNA συμπληρωματικό του μορίου που θέλετε να ακολουθήσετε.

Στην αντίδραση, προστίθενται νουκλεοτίδια που πρόκειται να ενσωματωθούν στο νέο κλώνο του DNA από το ένζυμο.

Εκτός από τα "παραδοσιακά" νουκλεοτίδια, η μέθοδος περιλαμβάνει μια σειρά διδεοξυνουκλεοτιδίων για κάθε μια από τις βάσεις. Διαφέρουν από τα τυπικά νουκλεοτίδια σε δύο χαρακτηριστικά: δομικά δεν επιτρέπουν στην ϋΝΑ πολυμεράση να προσθέσει περισσότερα νουκλεοτίδια στην θυγατρική αλυσίδα και να έχει διαφορετικό δείκτη φθορισμού για κάθε βάση.

Το αποτέλεσμα είναι μια ποικιλία μορίων ϋΝΑ διαφορετικού μήκους, αφού τα διδεοξυνουκλεοτίδια ενσωματώθηκαν τυχαία και σταμάτησαν τη διαδικασία αντιγραφής σε διαφορετικά στάδια.

Αυτή η ποικιλία μορίων μπορεί να διαχωριστεί σύμφωνα με το μήκος τους και η ταυτότητα των νουκλεοτιδίων διαβάζεται μέσω της εκπομπής φωτός από την φθορίζουσα σήμανση..

Νέα αλληλουχία γενιάς

Οι τεχνικές αλληλουχίας που αναπτύχθηκαν τα τελευταία χρόνια επιτρέπουν την μαζική ανάλυση εκατομμυρίων δειγμάτων ταυτόχρονα.

Μεταξύ των πιο σημαντικών μεθόδων είναι η πυροεπιλογή, η αλληλούχιση με σύνθεση, η αλληλούχιση με σύνδεση και η αλληλουχία επόμενης γενιάς από το Ion Torrent..

Αναφορές

1. Alberts, Β., Johnson, Α., Lewis, J., et αϊ. (2002). Μοριακή Βιολογία του Κυττάρου. 4η έκδοση. Νέα Υόρκη: Garland Science. Η δομή και η λειτουργία του DNA. Διατίθεται στη διεύθυνση: ncbi.nlm.nih.gov/
2. Alberts, Β., Johnson, Α., Lewis, J., et αϊ. (2002). Μοριακή Βιολογία του Κυττάρου. 4η έκδοση. Νέα Υόρκη: Garland Science. Χρωμοσωμικό DNA και η συσκευασία του στις ίνες χρωμυκίνης. Διατίθεται στη διεύθυνση: ncbi.nlm.nih.gov
3. Berg, J. Μ., Tymoczko, J.L., Stryer, L. (2002). Βιοχημεία 5η έκδοση. Νέα Υόρκη: W H Freeman. Τμήμα 27.1, το DNA μπορεί να αναλάβει ποικίλες δομικές μορφές. Διατίθεται στη διεύθυνση: ncbi.nlm.nih.gov
4. Fierro, Α. (2001). Σύντομο ιστορικό της ανακάλυψης της δομής του DNA. Rev Med Med Clinic Las Condes, 20, 71-75.
5. Forterre, P., Filée, J. & Myllykallio, Η. (2000-2013) Προέλευση και Εξέλιξη Μηχανισμών Αναπαραγωγής DNA και DNA. Σε: Βάση δεδομένων βιοδεσμών Madame Curie [Internet] Όστιν (ΤΧ): Landes Bioscience. Διατίθεται στη διεύθυνση: ncbi.nlm.nih.gov
6. Lazcano, Α., Guerrero, R., Margulis, L. & Oro, J. (1988). Η εξελικτική μετάβαση από το RNA στο DNA στα πρώιμα κύτταρα. Εφημερίδα της μοριακής εξέλιξης, 27(4), 283-290.
7. Lodish, Η., Berk, Α., Zipursky, S.L., et αϊ. (2000). Molecular Cell Biology. 4η έκδοση. Νέα Υόρκη: W. Η. Freeman. Τμήμα 9.5, Οργάνωση κυτταρικού DNA σε χρωμοσώματα. Διατίθεται στη διεύθυνση: ncbi.nlm.nih.gov/books
8. Voet, D., Voet, J.G., & Pratt, C.W. (1999). Θεμελιώδης της βιοχημείας. Νέα Υόρκη: Τζον Γουίλι και Υιοί.