Biologijoje "dviguba spiralė" yra terminas, naudojamas apibūdinti DNR. DNR dviguba spiralė susideda iš dviejų deoksiribonukleorūgšties spiralių grandinių. Forma panaši į spiralinius laiptus. DNR yra a nukleino rūgštis sudarytas iš azotinių bazių (adenino, citozino, guanino ir timino), penkių anglies cukraus (dezoksiribozės) ir fosfato molekulių. DNR nukleotidų bazės žymi laiptų laiptų pakopas, o dezoksiribozės ir fosfato molekulės sudaro laiptų šonus.
Pagrindiniai išvežamieji daiktai
- Dviguba spiralė yra biologinis terminas, apibūdinantis bendrą DNR struktūrą. Jo dviguba spiralė susideda iš dviejų spiralinių DNR grandinių. Ši dviguba spiralės forma dažnai vaizduojama kaip spiraliniai laiptai.
- DNR susisukimas yra hidrofilinės ir hidrofobinės molekulių, kurios ląstelėje sudaro DNR ir vandenį, sąveikos rezultatas.
- DNR replikacija ir baltymų sintezė mūsų ląstelėse priklauso nuo DNR dvigubos spiralės formos.
- Jamesas Watsonas, Francisas Crickas, Dr. Rosalindas Franklinas ir dr. Maurice'as Wilkinsas vaidino pagrindinius vaidmenis išaiškinant DNR struktūrą.
Kodėl DNR susisukusi?
DNR susukta į chromosomos ir sandariai supakuoti į branduolys mūsų ląstelės. Sukantis DNR aspektas yra DNR ir vandens molekulių sąveikos rezultatas. Azoto bazės, kurias sudaro susuktų laiptų pakopos, yra laikomos vandenilio jungtimis. Adeninas jungiasi su timinu (A-T), o guanino poros - su citozinu (G-C). Šios azotinės bazės yra hidrofobinės, tai reiškia, kad joms trūksta afiniteto vandeniui. Nuo langelio citoplazma ir citozolyje yra skysčių, kurių pagrindą sudaro vanduo, azoto bazės nori išvengti kontakto su ląstelių skysčiais. Cukraus ir fosfato molekulės, sudarančios cukraus-fosfato molekulės stuburą, yra hidrofilinės, tai reiškia, kad jos myli vandenį ir yra giminingos vandeniui.
DNR yra išdėstyta taip, kad fosfatas ir cukraus stuburas yra išorėje ir liečiasi su skysčiu, o azoto bazės yra vidinėje molekulės dalyje. Siekiant dar labiau užkirsti kelią azoto bazių sąlyčiui su ląstelė skysčio, molekulė susisuka, kad sumažėtų tarpas tarp azotinių bazių ir fosfato bei cukraus sruogų. Tai, kad dvi DNR grandinės, sudarančios dvigubą spiralę, yra antiparalelės, taip pat padeda susukti molekulę. Antiparalelė reiškia, kad DNR sruogos eina priešingomis kryptimis, užtikrindamos, kad sruogos tvirtai priglunda. Tai sumažina skysčio nutekėjimo galimybę tarp pagrindų.
DNR replikacija ir baltymų sintezė
Dvigubos spiralės forma tai leidžia DNR replikacija ir baltymų sintezė atsirasti. Atliekant šiuos procesus susukta DNR atsipalaiduoja ir atsidaro, kad būtų galima pasidaryti DNR kopiją. Atliekant DNR replikaciją, dviguba spiralė atsipalaiduoja ir kiekviena atskirta grandinė naudojama naujos grandinės sintezei. Kai formuojasi naujos gijos, bazės suporuojamos kartu, kol iš vienos dvigubos spiralės DNR molekulės susidaro dvi dvigubos spiralės DNR molekulės. DNR replikacija reikalinga: mitozė ir mejozė atsirasti.
Baltymų sintezėje DNR molekulė yra perrašyta gaminti RNR DNR kodo versija, vadinama Messenger RNR (mRNR). Tada pasiuntinio RNR molekulė yra išverstas gaminti baltymai. Kad įvyktų DNR transkripcija, DNR dviguba spiralė turi atsitraukti ir leisti fermentui, vadinamam RNR polimeraze, perrašyti DNR. RNR taip pat yra nukleorūgštis, tačiau vietoje timino turi bazinį uracilą. Transkripcijos metu guanino poros su citozinu ir adenino poros su uracilu sudaro RNR nuorašą. Po transkripcijos DNR užsidaro ir pasuka į pradinę būseną.
DNR struktūros atradimas
Kreditai už dvigubos spiralinės DNR struktūros atradimą buvo suteikti Jamesui Watsonui ir Pranciškus Krikas, už savo darbą apdovanota Nobelio premija. DNR struktūros nustatymas iš dalies buvo grindžiamas daugelio kitų mokslininkų, įskaitant Rosalind Franklin. Franklinas ir Maurice'as Wilkinsas rentgeno spindulių difrakciją panaudojo norėdami išsiaiškinti įkalčius apie DNR struktūrą. Franklino daryta rentgeno spinduliuotės difrakcijos nuotrauka, pavadinta „51 nuotrauka“, parodė, kad DNR kristalai rentgeno spinduliuose sukuria X formą. Sraigtinės formos molekulės turi tokį X formos modelį. Naudodamiesi Franklino rentgeno difrakcijos tyrimo įrodymais, Watsonas ir Crickas pakoregavo savo anksčiau pasiūlytą trigubos spiralės DNR modelį į dvigubos spiralės modelį DNR.
Biochemiko Erwino Chargoffo rasti įrodymai padėjo Watsonui ir Crickui atrasti DNR bazių poras. Chargoffas parodė, kad adenino koncentracija DNR yra lygi timino koncentracijai, o citozino koncentracija - guanino. Turėdami šią informaciją, Watsonas ir Crickas sugebėjo nustatyti, kad adenino jungimasis su timinu (A-T) ir citozinas prie guanino (C-G) sudaro DNR vytos laiptinės formos žingsnius. Cukraus-fosfato stuburas sudaro laiptų šonus.
Šaltiniai
- „DNR molekulinės struktūros atradimas - dviguba spiralė“. Nobelprize.org, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.