Informacija

5.3: Dvostruka spirala DNK - biologija

5.3: Dvostruka spirala DNK - biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ovu strukturu DNK razradio je Francis Crick i James D. Watson 1953. Moglo se replicirati i tako prenositi s koljena na koljeno. Za ovo epohalno djelo podijelili su Nobelovu nagradu 1962. godine.


5' i 3' znače "pet prostih" i "tri prostih", koji označavaju brojeve ugljika u šećernoj okosnici DNK. 5' ugljik ima spojenu fosfatnu skupinu, a 3' ugljik hidroksilnu (-OH) skupinu. Ova asimetrija daje lancu DNK "smjer". Na primjer, DNA polimeraza radi u smjeru 5' -> 3', odnosno dodaje nukleotide na 3' kraj molekule (-OH grupa nije prikazana na dijagramu), napredujući tako u tom smjeru (dolje) .

Broj 5 i 3 su broj ugljika prstena ugljičnog kostura deoksiriboze slično kao i bilo koji drugi organski spoj. U bilo kojoj nukleinskoj kiselini, RNA ili DNA 3' se odnosi na 3. ugljik šećera ribozu ili deoksiribozu koji je vezan za OH skupinu, a 5' vezan za trostruku fosfatnu skupinu. Dakle, ove 5' i 3' skupine pružaju usmjereni polaritet molekuli DNA ili RNA. Sada bi dobro pitanje bilo y 3' i 5', a ne 3 i 5. To je jednostavno razlikovati šećerne ugljike od onih baza koje također imaju ugljični kostur i stoga br za njihov ugljik


3.5 Nukleinske kiseline

Do kraja ovog odjeljka moći ćete učiniti sljedeće:

  • Opišite strukturu nukleinskih kiselina i definirajte dvije vrste nukleinskih kiselina
  • Objasnite strukturu i ulogu DNK
  • Objasnite strukturu i uloge RNK

Nukleinske kiseline su najvažnije makromolekule za kontinuitet života. Oni nose genetski nacrt stanice i upute za njezino funkcioniranje.

DNK i RNA

Dvije glavne vrste nukleinskih kiselina su deoksiribonukleinska kiselina (DNK) i ribonukleinska kiselina (RNA). DNK je genetski materijal u svim živim organizmima, u rasponu od jednostaničnih bakterija do višestaničnih sisavaca. Nalazi se u jezgri eukariota i u organelama, kloroplastima i mitohondrijima. Kod prokariota DNK nije zatvorena u membranskoj ovojnici.

Cijeli genetski sadržaj stanice je njezin genom, a proučavanje genoma je genomika. U eukariotskim stanicama, ali ne i u prokariotima, DNK tvori kompleks s histonskim proteinima kako bi tvorio kromatin, tvar eukariotskih kromosoma. Kromosom može sadržavati desetke tisuća gena. Mnogi geni sadrže informacije za proizvodnju proteinskih proizvoda. Drugi geni kodiraju proizvode RNA. DNK kontrolira sve stanične aktivnosti tako što "uključuje" ili "isključuje" gene.

Druga vrsta nukleinske kiseline, RNA, uglavnom je uključena u sintezu proteina. Molekule DNK nikada ne napuštaju jezgru, već umjesto toga koriste posrednika za komunikaciju s ostatkom stanice. Ovaj posrednik je glasnička RNA (mRNA). Druge vrste RNA - poput rRNA, tRNA i mikroRNA - uključene su u sintezu proteina i njegovu regulaciju.

DNA i RNA se sastoje od monomera koje znanstvenici nazivaju nukleotidi. Nukleotidi se međusobno spajaju i tvore polinukleotid, DNA ili RNA. Svaki nukleotid čine tri komponente: dušična baza, pentozni (pet ugljični) šećer i fosfatna skupina (slika 3.31). Svaka dušična baza u nukleotidu vezana je za molekulu šećera, koja je vezana na jednu ili više fosfatnih skupina.

Dušične baze, važne komponente nukleotida, su organske molekule i nazvane su tako jer sadrže ugljik i dušik. One su baze jer sadrže amino skupinu koja ima potencijal vezanja dodatnog vodika i na taj način smanjuje koncentraciju vodikovih iona u svom okolišu, čineći ga bazičnim. Svaki nukleotid u DNK sadrži jednu od četiri moguće dušične baze: adenin (A), gvanin (G), citozin (C) i timin (T).

Znanstvenici adenin i guanin svrstavaju u purine. Primarna struktura purina su dva ugljično-dušikova prstena. Znanstvenici klasificiraju citozin, timin i uracil kao pirimidine koji imaju jedan prsten ugljik-dušik kao svoju primarnu strukturu (slika 3.31). Svaki od ovih osnovnih prstenova ugljik-dušik ima različite funkcionalne skupine vezane za njega. U skraćenici molekularne biologije, dušične baze poznajemo po njihovim simbolima A, T, G, C i U. DNK sadrži A, T, G i C, dok RNA sadrži A, U, G i C.

Šećer pentoze u DNK je deoksiriboza, a u RNK šećer je riboza (slika 3.31). Razlika između šećera je prisutnost hidroksilne skupine na drugom ugljiku riboze i vodika na drugom ugljiku deoksiriboze. Atomi ugljika u molekuli šećera numerirani su kao 1′, 2′, 3′, 4′ i 5′ (1′ se čita kao “jedan prosti”). Ostatak fosfata veže se na hidroksilnu skupinu 5′ ugljika jednog šećera i hidroksilnu skupinu 3′ ugljika šećera sljedećeg nukleotida, koji tvori 5′–3′ fosfodiestersku vezu. Jednostavna reakcija dehidracije poput ostalih veza koje povezuju monomere u makromolekulama ne tvore fosfodiestersku vezu. Njegovo stvaranje uključuje uklanjanje dviju fosfatnih skupina. Polinukleotid može imati tisuće takvih fosfodiesterskih veza.

Dvostruka spiralna struktura DNK

DNK ima strukturu dvostruke spirale (slika 3.32). Šećer i fosfat leže na vanjskoj strani zavojnice, tvoreći okosnicu DNK. Dušične baze su naslagane u unutrašnjosti, kao par stepenica na stubištu. Vodikove veze međusobno vežu parove. Svaki par baza u dvostrukoj spirali odvojen je od sljedećeg para baza za 0,34 nm. Dvije niti spirale idu u suprotnim smjerovima, što znači da će 5' ugljični kraj jednog lanca biti okrenut prema 3' ugljičnom kraju odgovarajućeg lanca. (Znanstvenici to nazivaju antiparalelnom orijentacijom i važno je za replikaciju DNK i u mnogim interakcijama nukleinskih kiselina.)

Dopuštene su samo određene vrste uparivanja baza. Na primjer, određeni purin može se upariti samo s određenim pirimidinom. To znači da se A može upariti s T, a G može upariti s C, kao što je prikazano na slici 3.33. Ovo je osnovno komplementarno pravilo. Drugim riječima, lanci DNK međusobno su komplementarni. Ako je slijed jednog lanca AATTGGCC, komplementarni lanac bi imao slijed TTAACCGG. Tijekom replikacije DNA, svaki lanac se kopira, što rezultira dvostrukom spiralom DNK kćeri koja sadrži jedan roditeljski lanac DNK i novosintetizirani lanac.

Vizualna veza

Dolazi do mutacije i adenin zamjenjuje citozin. Što mislite, kakav će to utjecaj imati na strukturu DNK?

Ribonukleinska kiselina, ili RNA, uglavnom je uključena u proces sinteze proteina pod vodstvom DNK. RNA je obično jednolančana i sastoji se od ribonukleotida koji su povezani fosfodiesterskim vezama. Ribonukleotid u RNA lancu sadrži ribozu (pentozni šećer), jednu od četiri dušične baze (A, U, G i C) i fosfatnu skupinu.

Postoje četiri glavne vrste RNA: glasnička RNA (mRNA), ribosomska RNA (rRNA), prijenosna RNA (tRNA) i mikroRNA (miRNA). Prva, mRNA, nosi poruku iz DNK, koja kontrolira sve stanične aktivnosti u stanici. Ako stanica zahtijeva sintetiziranje određenog proteina, gen za ovaj proizvod se "uključuje" i glasnička RNA sintetizira u jezgri. Bazna sekvenca RNA komplementarna je kodirajućoj sekvenci DNK iz koje je kopirana. Međutim, u RNK, baza T je odsutna, a umjesto toga je prisutan U. Ako lanac DNA ima slijed AATTGCGC, slijed komplementarne RNA je UUAACGCG. U citoplazmi mRNA stupa u interakciju s ribosomima i drugim staničnim strojevima (slika 3.34).

mRNA se čita u setovima od tri baze poznate kao kodoni. Svaki kodon kodira jednu aminokiselinu. Na taj se način očitava mRNA i stvara proteinski produkt. Ribosomalna RNA (rRNA) glavni je sastojak ribosoma na koji se veže mRNA. rRNA osigurava pravilno poravnanje mRNA i ribosoma. Ribosomova rRNA također ima enzimsku aktivnost (peptidil transferaza) i katalizira stvaranje peptidne veze između dvije usklađene aminokiseline. Transfer RNA (tRNA) je jedna od najmanjih od četiri vrste RNA, obično duge 70-90 nukleotida. Nosi ispravnu aminokiselinu do mjesta sinteze proteina. To je uparivanje baza između tRNA i mRNA koje omogućuje da se ispravna aminokiselina ubaci u polipeptidni lanac. MikroRNA su najmanje RNA molekule i njihova uloga uključuje reguliranje ekspresije gena ometanjem ekspresije određenih mRNA poruka. Tablica 3.2 sažima značajke DNK i RNA.

DNK RNA
FunkcijaNosi genetske informacijeUključen u sintezu proteina
MjestoOstaje u jezgriNapušta jezgru
StrukturaDvostruka spiralaObično jednolančane
ŠećerDeoksiribozariboza
PirimidiniCitozin, timinCitozin, uracil
PuriniAdenin, gvaninAdenin, gvanin

Iako je RNA jednolančana, većina tipova RNA pokazuje opsežno intramolekularno uparivanje baza između komplementarnih sekvenci, stvarajući predvidljivu trodimenzionalnu strukturu bitnu za njihovu funkciju.

Kao što ste naučili, protok informacija u organizmu odvija se od DNK do RNK do proteina. DNA diktira strukturu mRNA u procesu koji znanstvenici nazivaju transkripcijom, a RNA diktira strukturu proteina u procesu koji znanstvenici nazivaju translacijom. Ovo je središnja dogma života, koja vrijedi za sve organizme, međutim, iznimke od pravila se javljaju u vezi s virusnim infekcijama.

Poveznica na učenje

Da biste saznali više o DNK, istražite BioInteraktivne animacije Medicinskog instituta Howard Hughes na temu DNK.


Replikacija DNK

Tijekom replikacije DNA, svaki lanac se kopira, što rezultira dvostrukom spiralom DNK kćeri koja sadrži jedan roditeljski lanac DNA i novosintetizirani lanac. U ovom trenutku moguće je da dođe do mutacije. Mutacija je promjena u slijedu dušikovih baza. Na primjer, u slijedu AATTGGCC, mutacija može uzrokovati promjenu drugog T u G. Većinu vremena kada se to dogodi DNK se može popraviti i vratiti izvornu bazu u sekvencu. Međutim, ponekad je popravak neuspješan, što rezultira stvaranjem različitih proteina.

Bezgranični veterinari i kustosi visokokvalitetni, otvoreno licencirani sadržaj sa cijelog interneta. Ovaj određeni izvor koristi sljedeće izvore:


Biologija u srednjoj školi: razumijevanje dvostruke spirale

Tko je zaslužan za otkriće dvostruke spirale DNK?

Rosalind Franklin i Albert Einstein

James Watson i Francis Crick

James Watson i Francis Crick

Watson i Crick su zaslužni za otkrivanje dvostruke spirale DNK i izgradili model koji objašnjava oblik DNK. Rosalind Franklin bila je kristalograf koji je pronašao strukturu DNK, ali su Watson i Crick pogledali ovo skeniranje i shvatili oblik DNK. Otkako su Watson i Crick izbjegavali Franklina od otkrića, ta je tema postala predmet kontroverzi. Franklin je umro do trenutka kada su Watson i Crick dobili Nobelovu nagradu za svoj rad.

Važno je znati da su Watson i Crick zaslužni za otkriće strukture DNK, ali odabir Franklina za pitanje je prihvatljiv.

Razumijevanje dvostruke spirale: Primjer pitanja #2

Što je od sljedećeg karakteristika DNK?

Uracil se uparuje s adeninom u DNK

Svaki nukleotid DNA ima skupinu dušika okruženu atomima kisika

Svaka spirala DNK sastoji se od dva duga lanca nukleotida

Šećer riboze je identičan u svim nukleotidima DNK

Svaka spirala DNK sastoji se od dva duga lanca nukleotida

DNK je organski spoj koji se sastoji od ponavljajućih podjedinica koje se nazivaju nukleotidi. Svaki nukleotid DNK sastoji se od tri dijela: molekule šećera deoksiriboze, fosfatne skupine i baze koja sadrži dušik. Fosfatne skupine tvore atom fosfora vezan za četiri atoma kisika. Šećer deoksiriboza i fosfatna skupina identični su u svim nukleotidima DNK i čine okosnicu DNK. Postoje četiri moguće dušične baze: adenin, gvanin, citozin i timin. U dvolančanoj DNA, adenin se spaja s timinom i gvanin s citozinom putem vodikove veze kako bi se stvorila spirala DNA.

Tijekom transkripcije, uracil se dodaje RNA kako bi nadopunio adenin. DNK ne sadrži ribozni šećer ili uracil, ali RNA sadrži.

Razumijevanje dvostruke spirale: Primjer pitanja #3

Tko je od sljedećih znanstvenika zaslužan za otkriće strukture DNK s dvostrukom spiralom?

Dvostruku spiralnu strukturu DNK otkrili su James Watson i Francis Crick, kao i Rosalind Franklin. Objavili su članak pod naslovom "Molekularna struktura nukleinskih kiselina: struktura deoksiribozne nukleinske kiseline" koji opisuje trodimenzionalnu strukturu DNK.

Linus Pauling bio je prvi znanstvenik koji je predložio spiralnu strukturu za DNK, međutim, on je predložio da je DNK trostruka spirala. Njegov rad na strukturi DNK snažno je utjecao na Watsona i Cricka koji su dobili Nobelovu nagradu za svoj model DNK.

Razumijevanje dvostruke spirale: Primjer pitanja #4

Što je od sljedećeg lažno u vezi s dvostrukom spiralom DNK?

Okosnicu dvostruke spirale drže zajedno kovalentne veze

Glavni žlijeb je područje dvostruke spirale gdje su dvije okosnice DNK najbliže jedna drugoj

Bazno uparivanje u dvostrukoj spirali može se razbiti dodavanjem topline

Dvolančana spirala se javlja i u dvolančanoj DNK i u dvolančanoj RNA molekuli

Glavni žlijeb je područje dvostruke spirale gdje su dvije okosnice DNK najbliže jedna drugoj

Dvostruka spirala je trodimenzionalna struktura molekule DNK. Ova struktura nastaje zbog interakcije (vodikove veze parova baza) između dva lanca molekule DNA. Dvolančana spirala može se pojaviti u bilo kojoj dvolančanoj molekuli, stoga, dvolančana RNA molekula također može formirati dvostruku spiralu ako postoji pravilno uparivanje baza između lanaca.

Uparivanje baza u dvostrukoj spirali uključuje vodikove veze, vrstu nekovalentne veze ili međumolekularne sile. Budući da se radi o nekovalentnoj vezi, vodikove veze između baza mogu se razbiti dodavanjem energije u obliku topline. Podsjetimo da okosnica DNK sadrži niz šećera pentoze koji imaju fosfatnu skupinu vezanu za njihov 5' ugljik. Ovi pentozni šećeri u okosnici DNK drže se zajedno kovalentnim vezama koje se nazivaju fosfodiesterske veze, stoga se okosnica DNA drži zajedno kovalentnim vezama.

Jedna od karakteristika dvostruke spirale je prisutnost glavnog i manjeg utora. Glavni žlijeb je područje dvostruke spirale gdje je udaljenost između dva lanca DNK najveća. Manji utor, s druge strane, je područje dvostruke spirale gdje je udaljenost između dva niti najmanja.


Glavni koraci uključeni u mehanizam replikacije DNK | Biologija

Tijekom ovog procesa potreban je cijeli niz enzima koji će se pobrinuti za različite korake. Replikacija DNA u prokariotskim stanicama (bakterijama) počinje u jednoj točki poznatoj kao ishodište replikacije i kreće se dvosmjerno.

Slika uz dopuštenje: cnx.org/content/m46073/latest/0323_DNA_Replication.jpg

S druge strane, u eukariotskim stanicama postoji nekoliko točaka porijekla na duljini DNK po kromosomu.

Prvi zahtjev prije bilo koje vrste sinteze je odmotavanje dvostruke spirale DNK, tako da dva lanca mogu slobodno djelovati kao šabloni.

Ovu funkciju odmotavanja dvostruke spirale provodi enzim helikaza, koji otkopčava dvije niti koje počinju na mjestu nastanka.

Čim se odvija odvijanje, drugi proteini koji se nazivaju jednolančani vezni proteini, povezuju se s pojedinačnim nitima i čine ovo stanje stabilnim.

Odmotavanje također stvara napetost smotanja ispred pokretne replikacijske vilice, strukture koja će se formirati kada započne replikacija DNK.

Napetost smotanja stvorena odmotavanjem dvostruke spirale smanjuje se enzimima poznatim kao topoizomeraze.

Jedan od najvažnijih enzima za sintezu DNK je DNA polimeraza III. Ovaj enzim zajedno s drugim DNA polimerazama (tj. I i II) može produljiti postojeći DNA lanac, ali ne može pokrenuti sintezu DNA.

Sve gore navedene tri DNA polimeraze (tj. I, II i III) djeluju u smjeru 5′ do 3′ samo za polimerizaciju DNA i imaju smjer 5′ do 3′ za aktivnost egzonukleaze.

Sada, da bi se pokrenula sinteza DNK, mali segment RNA, poznat kao RNA primer komplementaran DNK šablona, ​​sintetizira se jedinstvenom RNA polimerazom poznatom kao primaza.

Ovom RNA prajmeru DNA polimeraza III dodaje 5′ deoksiribonukleotida i proširuje DNK.

Problem nastaje kada dva lanca DNK idu međusobno antiparalelno i DNA polimeraza III može djelovati samo u smjeru 5′ —> 3′. Ovaj problem se rješava na sljedeći način:

Dok se na jednom lancu sinteza DNK odvija kontinuirano u smjeru 5′ —> 3′, na drugom lancu se DNK sintetizira u malim dijelovima što rezultira diskontinuiranom sintezom DNK.

Ovaj proces se odvija u suprotnom smjeru od prvog lanca, ali održava ukupni 5′ 3′ smjer prema potrebi i takav se proces ponekad naziva polu-diskontinuirana replikacija.

Kratki dijelovi DNK, od kojih je svaki temeljen RNA, nazivaju se Okazaki fragmenti, nazvani po japanskom znanstveniku koji ih je otkrio.

Nakon toga se RNA prajmeri uklanjaju, a praznina se popunjava sintezom DNA. Oba ova koraka izvodi DNA polimeraza I.

Sada su Okazakijevi fragmenti zapečaćeni enzimskom ligazom.

Lanac koji podržava kontinuiranu sintezu DNK je vodeći lanac, a onaj koji se replicira u kratkim dijelovima naziva se lanac koji zaostaje.

Proces replikacije DNA osigurava točnost održavanja nukleotidnog slijeda izvorne DNK.

Sinteza DNK sporija je u eukariota, jer je potrebno replicirati veće DNK.

Opći koraci replikacije DNK slični su i kod eukariota i kod prokariota.


Struktura DNK od Watsona i Cricka

Watson i Crick prikazali su strukturu DNK nakon proučavanja rukopisa dvojice znanstvenika Linusa Paulinga i Coreya. Godine 1953. Linus Pauling i Corey dali su 3D strukturu nukleinske kiseline, što nije bilo uspješno. Zatim su (početkom 1953.) Watson i Crick zajedno kombinirali podatke o fizički i kemijska svojstva i predložio dvostruku spiralnu strukturu DNK. Glavne karakteristike Watsonovog i Crickovog modela DNK uključuju:


Fizička svojstva DNK

  • Prema modelu Watson i Crick, DNK je dvolančana spirala, koja se sastoji od dva polinukleotidna lanca. Dva polinukleotidna lanca su spiralno ili spiralno uvijena, što mu daje a tordirani nalik na ljestve izgled.
  • Oba polinukleotidna lanca DNK imaju suprotan polaritet, što znači da će se dva lanca odvijati u antiparalelni smjer, tj. jedan u 5’-3’, a drugi u smjeru 3’-5’.
  • Promjer spirale ds-lančane DNA je 20Å.
  • Udaljenost između njih dvoje nukleotidiili međunuklearna udaljenost je 3,4Å. Duljina spirale DNK je 34Å nakon punog okreta i to posjeduje 10 baznih parova po okretu.
  • DNK je uvrnut u "desnorukom smjeru" ili možemo reći u "Smjer kazaljke na satu”.
  • Okretanje DNK uzrokuje stvaranje širokih udubljenja, tj.Glavni žlijeb”. Udaljenost između dva pramena čini usko udubljenje, tj.Manji utor”. Formiranje glavnih i manjih žljebova rezultira nakon smotanja DNA, a žljebovi također djeluju kao mjesto proteina koji vežu DNA.

Kemijska svojstva DNK

  • Postoje četiri nukleotidne baze prisutne u polinukleotidnom lancu poput adenin, gvanin, citozin i timina. Adenin i gvanin su dvije purinske baze, koje imaju jednu strukturu prstena. Citozin i timin su dvije pirimidinske baze koje imaju strukturu s dvostrukim prstenom.
  • Dvije niti su spojene zajedno pomoću "Komplementarno uparivanje baza” dušičnih baza. Stoga će se purinska baza komplementarno upariti s pirimidinskom bazom, u kojoj se "adenin" spaja s "timinom", a "guanin" s "citozinom".
  • Nukleotidne baze u polinukleotidnim lancima DNK spojit će se jedna s drugom kroz jaku vodikova veza.
  • Adenin se komplementarno spaja s timinom dvije vodikove veze, dok se gvanin komplementarno spaja s citozinom pomoću tri vodikove veze.
  • Sastav nukleotidne baze DNK slijedi Chargaffovo pravilo gdje je zbroj purina jednak broju pirimidina. Osnovni sastav od A + G = T + C poštuje Chargaffovo pravilo, ali sastav baze A + T nije jednak G + C.
  • Polinukleotidni lanci DNK sastoje se od tri glavne komponente, naime dušične baze, deoksiriboza šećer i a fosfat skupina.
  • Okosnica DNK sastoji se od šećerno-fosfatne okosnice. Šećerno-fosfatna okosnica drži oba polinukleotidna lanca DNK pomoću “Fosfodiesterska veza”. Stoga, veza između šećera i fosfata, tj. fosfodiesterska veza i veza između dušičnih baza, tj. vodikova veza doprinosi „DNKStabilnost”.

Zaključak

DNK je supermodel koji su predložili Watson i Crick 1953. godine. Otkriće DNK s dvostrukom spiralom nije bilo moguće bez suradnje Mauricea Wilkinsa i Rosalind Franklin. Maurice Wilkins i Rosalind Franklin otkrili su sliku DNK kroz Rentgenska kristalografija. Slika difrakcije rendgenskih zraka DNK pomogla je Watsonu i Cricku da dalje prouče strukturu i komponente DNK. Time su Watson i Crick predložili model za DNK poznat kao Watsonov i Crickov model dvostruke spiralne DNK.

DNK je najveća biomolekula koja sadrži sve genetske informacije o osobi izgraditi organizam ili oblik života. Proučavanje strukture DNK s dvostrukom spiralom pomaže nam da saznamo o kemijskim i fizikalnim svojstvima DNK, osim svojstva DNK da je “Genetski materijal”.


Pitanje: 2. Dvostruki spiralni model DNK Ovdje je prikazan model DNK s dvostrukom spiralom. Jedan pramen usmjeren je prema gore u smjeru 5’ do 3’. Na slici označite u kojem smjeru pokazuje druga strelica. Vodikove veze između baza na suprotnim nitima drže ovu spiralu DNK zajedno. Koliko vodikovih veza nastaje između jednog guanina (G) i njegovog

Ovdje je prikazan model DNK s dvostrukom spiralom. Jedan pramen usmjeren je prema gore u smjeru 5’ do 3’. Na slici označite u kojem smjeru pokazuje druga strelica.

Vodikove veze između baza na suprotnim nitima drže ovu spiralu DNK zajedno. Koliko vodikovih veza nastaje između jednog guanina (G) i njegove komplementarne baze?

Ispitajte udaljenost između parova baza i duljinu jednog punog zavoja dvostruke spirale. Koliko je parova baza dugačak jedan puni zavoj spirale?

Možete predstaviti segment DNK ispisivanjem slijeda njegovih parova baza. Koja od sljedećih sekvenci predstavlja ispravan segment DNK?

Ernest Chargaff pomogao je Watsonu i Cricku da odrede pravila uparivanja baza DNK. Neki od njegovih podataka mjere relativnu količinu četiri baze DNK.


Tijekom stanične diobe, svaka stanica kćer prima kopiju svake molekule DNK procesom poznatim kao DNA replikacija. Pojedinačni kromosom prokariota ili svaki kromosom eukariota sastoji se od jedne kontinuirane dvostruke spirale. Model za replikaciju DNA sugerira da se dva lanca dvostruke spirale odvajaju tijekom replikacije, a svaki lanac služi kao šablona iz koje se kopira novi komplementarni lanac. U konzervativnom modelu replikacije roditeljska DNK je konzervirana, a kćerka DNK se novo sintetizira. Polukonzervativni model sugerira da svaki od dva roditeljska lanca DNK djeluje kao predložak za novu DNK koja se sintetizira nakon replikacije, svaka dvolančana DNK zadržava roditeljski ili "stari" lanac i jedan "novi" lanac. Disperzivni model sugerirao je da bi dvije kopije DNK imale segmente roditeljske DNK i novosintetizirane DNK. Eksperiment Meselsona i Stahla podržao je polukonzervativni model replikacije, u kojem se cijeli replicirani kromosom sastoji od jednog roditeljskog lanca i jednog novosintetiziranog lanca DNK.

Meselsonovi i Stahlovi eksperimenti su dokazali da se DNK replicira na koji način?


Komponente Lk broja — Wr i Tw brojevi

Krivulja koja se proteže duž središta vrpce naziva se os vrpce. Iako ne modelira dio molekule, govori nam koliko je molekula teme iskrivljena u svemiru. Moguće je odabrati orijentaciju na osi i zatim dati dvije granice orijentacije vrpce koje joj odgovaraju.

Prvo, definiramo twist broj vrpce, ozna Tw(R). Mjeri koliko se vrpca okreće oko svoje osi. Kada os leži ravno u ravnini, a da se ne križa, zavoj vrpce je jednostavno polovica zbroja +1 i -1 koji se javljaju na križanjima između osi i određene jedne od dvije komponente veze koje graniče vrpca.

Zatim definiramo previjati broj vrpce, ozna Wr(R). Mjeri koliko je os vrpce iskrivljena u prostoru. Za bilo koju određenu projekciju osi, definirajte označeni broj križanja kao zbroj svih ±1s koji se javljaju na križanjima gdje se os križa. Postaje teže izračunati nagib kada os nije u ravnini, jer će neke projekcije imati križanja, a druge neće.

Konačno, možemo tretirati dvije granice vrpce kao komponente veze i zatim izračunati broj povezivanja dviju komponenti, označavajući rezultat s Lk(R). Zapamtite da je broj povezivanja samo polovica zbroja ±1s koji se javljaju na križanjima između dvije komponente.

Lk(R) = Tw(R) + Wr(R)

Zapamtite da je broj povezivanja samo polovica zbroja ±1s koji se javljaju na križanjima između dvije komponente. Ova posljednja invarijanta ne ovisi o posebnom položaju veze u prostoru.

Stoga kada postignemo fenomen supersmotanja, apsolutne vrijednosti svakog od ova tri broja će se povećati.

Eksperimentalno je moguće odvajanje supersmotanih molekula od normalnih - molekule se stavljaju u gel i zatim propuštaju struju kroz gel kako bi privukle molekule prema elektrodi. Molekule s većim supersmotanjem su kompaktnije i stoga se brže kreću kroz gel, omogućujući njihovo odvajanje.

Sada se možemo vratiti na izvorno pitanje, koje je bilo kako odrediti
djelovanje enzima na DNK. Raspravljamo o određenoj vrsti djelovanja enzima koji se naziva rekombinacija specifična za mjesto, a to je proces u kojem se enzim veže na dva specifična mjesta na dva lanca DNA, nazvana rekombinacijskim mjestima, od kojih svako odgovara određenom slijedu parova baza koje enzim prepoznaje.

Postoje dvije vrste namotavanja: negativna i pozitivna superzavojnica kao što možemo vidjeti na slici 35. Negativne superzavojnice pogoduju lokalnom odmotavanju DNK, dopuštajući procese kao što su transkripcija, replikacija DNK i rekombinacija.


Gledaj video: The DNA Double Helix Discovery HHMI BioInteractive Video (Svibanj 2022).