В биологии «двойная спираль» - это термин, используемый для описания структуры ДНК. Двойная спираль ДНК состоит из двух спиральных цепей дезоксирибонуклеиновой кислоты. Форма похожа на винтовую лестницу. ДНК является нуклеиновая кислота состоит из азотистых оснований (аденин, цитозин, гуанин и тимин), пятиуглеродного сахара (дезоксирибоза) и молекул фосфата. Нуклеотидные основания ДНК представляют собой ступеньки лестницы, а молекулы дезоксирибозы и фосфата образуют боковые стороны лестницы.
Ключевые вынос
- Двойная спираль - это биологический термин, который описывает общую структуру ДНК. Его двойная спираль состоит из двух спиральных цепочек ДНК. Эта форма двойной спирали часто визуализируется как винтовая лестница.
- Скручивание ДНК является результатом как гидрофильных, так и гидрофобных взаимодействий между молекулами, которые составляют ДНК и воду в клетке.
- Как репликация ДНК, так и синтез белков в наших клетках зависят от формы двойной спирали ДНК.
- Доктор Джеймс Уотсон, доктор Фрэнсис Крик, доктор Розалинда Франклин и доктор Морис Уилкинс сыграли ключевую роль в выяснении структуры ДНК.
Почему ДНК скручена?
ДНК свернута в хромосомы и плотно упакованы в ядро из нашего ячейки. Скручивающий аспект ДНК является результатом взаимодействия между молекулами, которые составляют ДНК и воду. Азотистые основания, составляющие ступени витой лестницы, удерживаются вместе водородными связями. Аденин связан с парами тимина (A-T) и гуанина с цитозином (G-C). Эти азотистые основания являются гидрофобными, то есть им не хватает сродства к воде. Так как клетка цитоплазма и цитозоль содержит жидкости на водной основе, азотистые основания хотят избежать контакта с клеточными жидкостями. Молекулы сахара и фосфата, которые образуют сахарофосфатный остов молекулы, являются гидрофильными, что означает, что они любят воду и имеют сродство к воде.
ДНК устроена так, что фосфат и сахарный остов находятся снаружи и находятся в контакте с жидкостью, в то время как азотистые основания находятся во внутренней части молекулы. Для дальнейшего предотвращения контакта азотистых оснований с клетка жидкость, молекула скручивается, чтобы уменьшить пространство между азотистыми основаниями и нитями фосфата и сахара. Тот факт, что две цепи ДНК, образующие двойную спираль, являются антипараллельными, также помогает скрутить молекулу. Антипараллельность означает, что нити ДНК проходят в противоположных направлениях, обеспечивая плотное соединение нитей. Это снижает вероятность просачивания жидкости между основаниями.
Репликация ДНК и синтез белка
Форма двойной спирали позволяет Репликация ДНК а также синтез белка происходить. В этих процессах искривленная ДНК раскручивается и открывается, чтобы сделать копию ДНК. При репликации ДНК двойная спираль раскручивается, и каждая отдельная цепь используется для синтеза новой цепи. По мере образования новых нитей основания спариваются, пока две молекулы ДНК с двойной спиралью не образуются из одной молекулы ДНК с двойной спиралью. Репликация ДНК необходима для процессов митоз а также мейоз происходить.
В синтезе белка молекула ДНК Записал производить РНК версия кода ДНК, известная как мессенджер РНК (мРНК). Молекула мессенджера РНК тогда переведенный производить белки. Для того чтобы произошла транскрипция ДНК, двойная спираль ДНК должна размотаться и позволить ферменту, называемому РНК-полимеразой, транскрибировать ДНК. РНК также является нуклеиновой кислотой, но вместо тимина содержит основной урацил. При транскрипции гуаниновые пары с цитозиновыми и адениновыми парами с урацилом образуют РНК-транскрипт. После транскрипции ДНК закрывается и возвращается в исходное состояние.
Открытие структуры ДНК
Кредит на открытие двойной спиральной структуры ДНК был дан Джеймсу Уотсону и Фрэнсис Крик, удостоен Нобелевской премии за свою работу. Определение структуры ДНК было основано частично на работе многих других ученых, в том числе Розалинда Франклин. Франклин и Морис Уилкинс использовали дифракцию рентгеновских лучей, чтобы выяснить, как устроена ДНК. Рентгеновское фото ДНК, сделанное Франклином и названное «фотография 51», показало, что кристаллы ДНК образуют форму X на рентгеновской пленке. Молекулы со спиральной формой имеют этот тип X-образного рисунка. Используя данные рентгеновского дифракционного исследования Франклина, Уотсон и Крик пересмотрели свою ранее предложенную модель ДНК с тремя спиралями для модели ДНК с двойной спиралью.
Доказательства, обнаруженные биохимиком Эрвином Чаргоффом, помогли Уотсону и Крику обнаружить спаривание оснований в ДНК. Чаргофф продемонстрировал, что концентрации аденина в ДНК равны концентрации тимина, а концентрации цитозина равны гуанину. Получив эту информацию, Уотсон и Крик смогли определить, что соединение аденина с тимином (A-T) и цитозина с гуанином (C-G) образуют ступени формы ДНК с витой лестницей. Сахарофосфатный остов образует боковые стороны лестницы.
источники
- «Открытие молекулярной структуры ДНК - двойная спираль». Nobelprize.org, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.