keumuman
DNA, atau asam deoksiribonukleat, adalah warisan genetik dari banyak organisme hidup, termasuk manusia.
Nukleotida pembentuk DNA generik meliputi 3 unsur: gugus fosfat, gula deoksiribosa dan basa nitrogen.
Diorganisasikan dalam kromosom, DNA melayani generasi protein, yang memainkan peran mendasar dalam mengatur semua mekanisme seluler suatu organisme.
Apa itu DNA?
DNA adalah makromolekul biologis yang berisi semua informasi yang diperlukan untuk pengembangan dan berfungsinya sel-sel organisme hidup secara tepat.
ITU ASAM NUCLEIC
Berkat gambar nukleotida generik, pembaca dapat melihat bahwa pentosa mewakili elemen di mana gugus fosfat (melalui ikatan fosfodiester) dan basa nitrogen (melalui ikatan N-glikosidik) terikat.
Singkatan DNA berarti asam deoksiribonukleat atau asam deoksiribonukleat .
Asam deoksiribonukleat termasuk dalam kategori asam nukleat, yaitu makromolekul biologis yang terdiri dari rantai panjang nukleotida .
Nukleotida adalah unit molekul asam nukleat, yang dihasilkan dari penyatuan 3 elemen:
- Kelompok fosfat ;
- Pentosa, yaitu gula dengan 5 atom karbon;
- Basa nitrogen .
Asam nukleat lain yang sangat penting: RNA
Asam nukleat fundamental lain untuk berfungsinya sel-sel banyak organisme adalah RNA . Singkatan RNA adalah singkatan dari ribonucleic acid .
Asam ribonukleat berbeda dari asam deoksiribonukleat dalam hal nukleotida.
MENGAPA ITU BILANG Warisan Genetika?
Genetika dan buku biologi molekuler mendefinisikan DNA dengan terminologi warisan genetika .
Untuk membenarkan penggunaan kata-kata ini adalah fakta bahwa DNA adalah pusat gen . Gen adalah sekuens nukleotida, dari mana protein diturunkan. Protein adalah kelas lain makromolekul biologis yang sangat diperlukan seumur hidup.
Dalam gen kita masing-masing, ada bagian "tertulis" tentang siapa kita dan menjadi apa kita nantinya.
PENEMUAN DNA
Penemuan DNA adalah hasil dari berbagai eksperimen ilmiah.
Penelitian pertama dan paling penting dalam hal ini dimulai menjelang akhir 1920-an dan milik seorang petugas medis Inggris bernama Frederick Griffith ( percobaan transformasi Griffith ). Griffith mendefinisikan apa yang sekarang kita sebut DNA dengan istilah " prinsip transformasi " dan mengira itu adalah protein.
Eksperimen Griffith yang berkelanjutan adalah ahli biologi Amerika Oswald Avery, dengan kolaboratornya, antara tahun 1930 dan 1940. Avery menunjukkan bahwa "prinsip transformasi" Griffith bukanlah protein, tetapi jenis makromolekul lain: asam nukleat .
Struktur pasti dari DNA tetap tidak diketahui sampai 1953, ketika James Watson dan Francis Crick mengusulkan apa yang disebut " model heliks ganda ", untuk menjelaskan pengaturan nukleotida dalam asam deoksiribonukleat.
Watson dan Crick memiliki intuisi yang luar biasa, mengungkapkan kepada seluruh komunitas ilmiah apa yang telah dicari oleh para ahli biologi dan genetika selama bertahun-tahun.
Penemuan struktur DNA yang tepat memungkinkan studi dan pemahaman tentang proses biologis di mana asam deoksiribonukleat terlibat: mulai dari bagaimana ia bereplikasi dan membentuk RNA (asam nukleat lain) hingga bagaimana ia menghasilkan protein.
Yang mendasari deskripsi model Watson dan Crick adalah beberapa penelitian yang dilakukan oleh Rosaling Franklin, Maurice Wilkins dan Erwin Chargaff .
struktur
Apa yang disebut "model heliks ganda" oleh Watson dan Crick menunjukkan bahwa DNA adalah molekul yang sangat panjang, dibentuk oleh dua untai nukleotida (filamen polinukleotida). Bersatu satu sama lain tetapi berorientasi pada arah yang berlawanan, kedua filamen polinukleotida ini saling membungkus, seperti spiral.
Karena struktur DNA adalah topik yang cukup kompleks, kami akan mencoba mengutip poin yang paling penting, tanpa melebihi detailnya.
APA ITU DNA PENTOSO?
Gula dengan 5 atom karbon, yang membedakan struktur nukleotida DNA, adalah deoksiribosa .
Dari 5 atom karbon deoksiribosa, 3 pantas disebutkan secara khusus:
- Yang disebut " karbon 1 ", karena itulah yang bergabung dengan basa nitrogen ;
- Yang disebut " karbon 2 ", karena itulah yang memberi nama deoksiribosa menjadi gula (NB: deoksiribosa berarti "bebas oksigen" dan mengacu pada tidak adanya atom oksigen yang terkait dengan karbon);
- Yang disebut " karbon 5 ", karena itulah yang mengikat gugus fosfat .
Perbandingan dengan RNA
Pentosa adalah ribosa dalam molekul RNA. Ribosa berbeda dari deoksiribosa hanya karena adanya, pada "karbon 2", dari atom oksigen.
Pembaca dapat menghargai perbedaan yang satu ini dengan melihat gambar di bawah ini.
JENIS-JENIS NUCLEOTIDA DAN NITROGEN
DNA memiliki 4 jenis nukleotida .
Untuk membedakan unsur-unsur ini hanya basa nitrogen, terkait dengan kerangka kelompok pentosa-fosfat (yang tidak seperti basa tidak pernah bervariasi).
Untuk alasan yang jelas, basa nitrogen dari DNA adalah 4: adenin (A), guanin (G), sitosin (C) dan timin (T).
Adenin dan guanin termasuk dalam golongan senyawa heterosiklik purin ganda-cincin.
Sitosin dan timin, di sisi lain, termasuk dalam kategori pirimidin, senyawa heterosiklik cincin tunggal.
Model heliks ganda oleh Watson dan Crick memungkinkan untuk mengklarifikasi dua aspek yang sama sekali tidak dikenal pada saat itu:
- Setiap basa nitrogen yang hadir pada untaian DNA bergabung dengan basa nitrogen yang ada pada untai DNA lainnya, yang secara efektif membentuk pasangan, pasangan, basa.
- Pasangan antara basa nitrogen dari dua untaian sangat spesifik. Faktanya, adenin hanya bergabung dengan timin, sedangkan sitosin hanya mengikat guanin.
Setelah penemuan sensasional kedua ini, ahli biologi molekuler dan ahli genetika menyebut adenin dan basis timin dan basis sitosin dan guanin " saling melengkapi ".
Identifikasi pasangan komplementer antara basa nitrogen adalah kunci untuk menjelaskan dimensi fisik DNA dan stabilitas khusus yang dinikmati oleh dua untai.
Molekul DNA manusia generik mengandung sekitar 3, 3 miliar pasangan nitrogen dasar (yaitu sekitar 3, 3 miliar nukleotida per filamen).
Perbandingan dengan RNA
Dalam molekul RNA, basa nitrogen adalah adenin, guanin, sitosin, dan urasil . Yang terakhir adalah pirimidin dan menggantikan timin.
OLEH DI ANTARA NUKLEOTIDA
Untuk menyatukan nukleotida dari setiap untai tunggal DNA adalah ikatan tipe fosfodiester, antara gugus fosfat nukleotida dan apa yang disebut "karbon 5" dari nukleotida berikut.
FILAMEN MEMILIKI ORIENTASI PELUANG
Untaian DNA memiliki dua ujung, yang disebut 5 '(baca "lima dulu") dan 3' (baca "tiga dulu"). Dengan konvensi, ahli biologi dan ahli genetika telah menetapkan bahwa ujung 5 'mewakili kepala untai DNA, sedangkan ujung 3' mewakili ekor .
Dalam mengusulkan "model heliks ganda" mereka, Watson dan Crick mengklaim bahwa dua untai yang membentuk DNA memiliki orientasi yang berlawanan. Ini berarti bahwa kepala dan ekor filamen berinteraksi, masing-masing, dengan ekor dan kepala filamen lainnya.
Studi singkat tentang ujung 5 'dan 3'
Gugus fosfat yang terikat pada "karbon 5" dari nukleotida adalah ujung 5 ', sedangkan gugus hidroksil yang terikat pada "karbon 3" (-OH dalam gambar) mewakili ekstremitasnya 3'.
Penyatuan beberapa nukleotida mempertahankan disposisi ini dan untuk alasan inilah, dalam buku genetika dan biologi molekuler, sekuens DNA dijelaskan sebagai berikut: P-5 '→ 3'-OH
* Harap dicatat: huruf kapital P mengidentifikasi atom fosfor dari kelompok fosfat.
KURSI DI SEL DAN KROMOSOM
Organisme eukariotik (manusia adalah di antara mereka) memiliki, dalam inti setiap sel mereka, molekul DNA yang sama (dan pribadi) .
Dalam nukleus (selalu dalam organisme eukariotik), DNA diatur dalam kromosom yang berbeda. Setiap kromosom mengandung bentangan DNA yang tepat yang terkait dengan protein spesifik (histone, coexine, dan condensasi). Hubungan antara DNA dan protein kromosom disebut kromatin .
Kromosom pada manusia
Suatu organisme diploid ketika DNA, di dalam nukleus seluler, diatur berpasangan dengan kromosom (disebut kromosom homolog ).
Manusia adalah organisme diploid, karena memiliki 23 pasang kromosom homolog (karena itu 46 kromosom semuanya) dalam sel somatiknya.
Seperti pada banyak organisme lain, masing-masing pasangan ini memiliki kromosom asal ibu dan kromosom asal ayah.
Dalam gambar ini yang baru saja dijelaskan, untuk mewakili suatu kasus dalam dirinya sendiri adalah sel-sel kelamin (atau gamet): ini memiliki setengah dari kromosom sel somatik normal (oleh karena itu 23, pada manusia) dan disebut, karena alasan ini, haploid .
Sel seks manusia mencapai set normal 46 kromosom selama pembuahan.
fungsi
DNA berfungsi untuk menghasilkan protein, makromolekul sangat diperlukan dalam mengatur mekanisme seluler suatu organisme.
Kromosom manusia
Proses yang mengarah pada pembentukan protein sangat kompleks dan termasuk langkah perantara mendasar: transkripsi DNA menjadi RNA .
Molekul RNA sebanding dengan kamus, karena memungkinkan terjemahan nukleotida DNA menjadi asam amino protein .
Untuk menangani sintesis protein - suatu proses yang, tidak mengejutkan, disebut terjemahan - adalah beberapa organel seluler kecil, yang dikenal sebagai ribosom .
DNA → RNA → protein adalah apa yang oleh para ahli disebut dogma sentral biologi molekuler.
