Capitolul 1 a continuat ADN și Mendel
Acid dezoxiribonucleic (ADN) a fost identificat pentru prima dată în 1868 de Friedrich Miescher, biolog elvețian, în nuclee de celule de puroi obținute din bandaje chirurgicale aruncate. Substanța pe care a găsit-o conținea o parte acidă, acid nucleic, și o parte de bază (alcalină), pe care acum o știm proteine histonice, care se leagă de acidul nucleic.
Ce componentă a fost materialul genetic? Mulți oameni de știință erau siguri că este o proteină. La urma urmei, proteinele aveau atât de multe subunități (20 aminoacizi) încât părea evident că există în cadrul proteinelor posibilitatea unei mult mai multe diversități în exprimarea codului genetic decât în ADN, care are doar 4 subunități. Fiecare subunitate este identică, cu excepția baza:
Aflați aceste structuri. Faceți clic aici pentru Quiz!
Principiul transformator - ADN-ul ar putea fi materialul genetic
Hypertextbook MIT
În 1943, Oswald Avery, Colin Macleod și Maclyn McCarty, de la Institutul Rockefeller, au descoperit că diferite tulpini ale bacteriei Strepotococcus pneumonae ar putea avea efecte diferite asupra unui șoarece. O tulpină virulentă ar putea ucide un șoarece injectat, iar o altă tulpină avirulentă nu a avut niciun efect. Când tulpina virulentă a fost ucisă la căldură și injectată la șoareci, nu a existat niciun efect. Dar când o tulpină virulentă ucisă prin căldură a fost coinjectată cu tulpina avirulentă, șoarecii au murit. Ce principiu transformator a fost tulpina virulentă moartă care a dat tulpina avirulentă pentru ao face letală?
Acest fenomen al transformare, absorbția ADN-ului și încorporarea într-un genom, se realizează în mod obișnuit în biotehnologie. .
Chargaff - Conținutul de nucleotide în ADN
În 1950, Erwin Chargaff de la Universitatea Columbia a descoperit că indiferent de țesutul unui animal la care s-a uitat, conținutul procentual al fiecăruia dintre patru nucleotide a fost la fel, deși procentele puteau varia de la specie la specie. La toate animalele:
Semnificația acestor rezultate a fost trecută cu vederea timp de trei ani, dar au fost cruciale pentru elucidarea structurii ADN-ului.
Watson și Crick - Helixul dublu
La sfârșitul anului 1953, James Watson și Francis Crick au prezentat un model al structurii ADN-ului (vezi lucrarea lor în Nature.) Se știa deja din studiile chimice că ADN-ul era un polimer al unităților nucleotidice (zahăr, bază și fosfat). Datele critografice cu raze X obținute de Rosalind Franklin, combinate cu rezultatele anterioare de la Chargaff și chimisti, au fost combinate de Watson și Crick, care „au împrumutat” datele din propunerea de finanțare a lui Franklin. După mai multe porniri false, inclusiv formele tautomerice greșite ale bazelor, au conceput acest model:
Tom Strachan și Andrew P. Read, Genetica moleculară umană, BIOS
În cele mai multe condiții celulare, această moleculă de ADN bicatenar se va înfășura în mod natural într-un Helix în formă de B, cu o rotație la 10,4 perechi de baze. Cu toate acestea sunt posibile și alte structuri (vezi mai jos).
Fiecare fir al ADN-ului este compus din nucleotide:
Hypertextbook MIT.
Se formează nucleotidele Perechi de baze:
Hypertextbook MIT.
Adenină perechi cu Timina pentru că fac două legături de hidrogen.Guanine perechi cu Citozină pentru că fac trei legături de hidrogen.
Perechile de baze stivuite formează a groove majore și a canelură minoră. Diferite proteine reglatoare se vor lega de canelura majoră sau minoră. Vedea Model de umplere a spațiului.
Fiecare bază se atașează la un fosfat la 3 'OH, si este 5'OH. Poziția 2 'carbon nu are OH; de aici și partea „deoxi” a ADN-ului. Lipsa 2 'OH stabilizează foarte mult ADN-ul, comparativ cu ARN-ul, deoarece previne hidroliza intramoleculară a legăturilor fosfat.
Hypertextbook MIT.
Perechile de baze „se stivuiesc” ca niște trepte pe o scară, din cauza interacțiunilor favorabile dintre orbitalii pi care se extind în afara structurii inelului heteroaromatic al fiecărei baze.
| Molecule și teste |
| Test de bază ADN - Cel mai ușor |
| Nucleotide avansate |
| Test ADN mai avansat |
| Model de umplere a spațiului |
| ADN-B și ARN-A |
Forme elicoidale de ADN
Structura helixului ADN în formă de B a fost determinată mai întâi prin analiza cu raze X a moleculelor cristalizate.
Cu toate acestea, alte forme de helix pot fi stabile în anumite condiții de sare, pH și temperatură. De fapt, formele triple-elicoidale ( ADN triplex, forma H. ) a fost găsit.
Anumite site-uri de reglare din celule par să aibă o secvență de ADN care ia o formă nestandardizată, uneori asistată de o proteină.
Mai mult, tehnologii ADN folosesc proprietăți neobișnuite ale ADN-ului pentru a construi medicamente genetice . Medicamentele genetice sunt bucăți de ADN artificial care pot hibridiza la o regiune a genomului și opriți transcrierea genelor, cum ar fi o genă a cancerului.
Stabilitatea ADN-ului
ADN-ul este o moleculă stabilă; bucăți scurte de ADN pot rămâne intacte în fosile și mumii mii de ani.
Cu toate acestea, în soluția de apă, anumite condiții chimice pot destabiliza ADN-ul.
De exemplu:
Acidul (pH scăzut) determină detașarea purinelor de coloana vertebrală.
Alcaliul (pH ridicat) previne legarea hidrogenului, astfel încât cele două fire se despart.
Acesta este unul dintre motivele pentru care toate ființele vii trebuie să își regleze propriul pH, așa cum au studiat studenții Kenyon din laboratorul de cercetare a pH-ului bacterian finanțat de NSF.
Supraîncărcarea
În aproape toate celulele vii, ADN-ul conține supraturnări negative . Aceasta înseamnă că este „înfășurat”, ca o bucată de fir care a fost răsucită în direcția opusă în care sunt înfășurate firele multiple. Aceasta se numește superînfășurare negativă. Supraîncărcarea negativă poate ajuta la replicarea și transcrierea ADN-ului prin scăderea energiei necesare pentru topirea helixului. Vezi molecula Topoisomerază.
La bacterii, superturnurile negative sunt menținute de structura circulară închisă a cromozomului: este imposibil să derulezi superturnurile.
În eucariote, supraturnările negative sunt menținute prin înfășurarea helixului ADN în jur histone proteine.
1. Experimentele de simulare a vieții timpurii arată că baza adeninei s-ar fi format spontan din cianură de hidrogen, pe Pământul timpuriu anaerob. Arată cum se pot potrivi cinci molecule de HCN pentru a forma exact o moleculă de adenină.
2. Ce fel de încărcare este pe majoritatea proteinelor care ocupă 60% din cromozom? De ce?
3. Dacă analiza chimică a unui genom dezvăluie 23% guanină, care sunt procentele celorlalte trei baze - A, T și C?
4. Dacă un anumit sit ADN trebuie să se despartă cu ușurință, pentru funcții de reglementare, ce tip de perechi de baze ar putea fi favorizate în acel sit?