V biologiji je "dvojna vijačnica" izraz, ki se uporablja za opisovanje strukture DNK. DNK dvojna vijačnica je sestavljena iz dveh spiralnih verig deoksiribonukleinske kisline. Oblika je podobna obliki spiralnega stopnišča. DNK je a nukleinska kislina sestavljen iz dušikovih baz (adenin, citozin, gvanin in timin), pet-ogljikovega sladkorja (deoksiriboza) in molekul fosfata. Nukleotidne baze DNK predstavljajo stopnice stopnišča, molekule deoksiriboze in fosfata tvorijo stranice stopnišča.
Ključni odvzemi
- Dvojna vijačnica je biološki izraz, ki opisuje celotno strukturo DNK. Njegova dvojna vijačnica je sestavljena iz dveh spiralnih verig DNK. Ta dvojna vijačna oblika je pogosto predstavljena kot spiralno stopnišče.
- Zvijanje DNK je posledica hidrofilnih in hidrofobnih interakcij med molekulami, ki vsebujejo DNK in vodo v celici.
- Tako razmnoževanje DNK kot sinteza beljakovin v naših celicah sta odvisni od oblike dvojne vijačnice DNK.
- Dr. James Watson, dr. Francis Crick, dr. Rosalind Franklin in dr. Maurice Wilkins so igrali osrednje vloge pri razjasnjevanju strukture DNK.
Zakaj je zvit DNK?
DNK je navita v kromosomi in tesno zapakirano v jedro od naših celice. Zasučni vidik DNK je posledica interakcij med molekulami, ki sestavljajo DNK in vodo. Dušikove podlage, ki sestavljajo stopnice zvitega stopnišča, so združene z vodikovimi vezmi. Adenin je vezan s timinom (A-T), gvaninski pari pa s citozinom (G-C). Te dušične baze so hidrofobne, kar pomeni, da nimajo naklonjenosti vodi. Od celice citoplazma in citosol vsebuje tekočine na vodni osnovi, dušikove baze se želijo izogniti stiku s celičnimi tekočinami. Molekule sladkorja in fosfata, ki tvorijo sladkorno-fosfatno hrbtenico molekule, so hidrofilne, kar pomeni, da so ljubeče do vode in imajo afiniteto do vode.
DNA je razporejena tako, da sta fosfat in hrbtenica sladkorja na zunanji strani in sta v stiku s tekočino, medtem ko so dušikove baze v notranjem delu molekule. Da bi preprečili stik dušikovih baz z njimi celica Tekočina se molekula zvija, da zmanjša prostor med dušikovimi osnovami in nitmi fosfata in sladkorja. Dejstvo, da sta dva sklopa DNK, ki tvorita dvojno vijačnico, proti vzporedni, pomaga tudi zvijanje molekule. Anti-vzporedno pomeni, da se verige DNA gibljejo v nasprotnih smereh, kar zagotavlja, da se prameni tesno prilegajo. To zmanjšuje možnost, da bi tekočina lahko stekla med bazami.
Podvajanje DNK in sinteza beljakovin
Oblika z dvojno vijačnico omogoča Podvajanje DNK in sinteza beljakovin pojavijo. V teh procesih se zvita DNK odvije in odpre, da omogoči izdelavo kopije DNK. Pri podvajanju DNA se dvojna vijačnica odvije in vsak ločen pramen se uporablja za sintezo novega pramena. Ob oblikovanju novih pramenov se baze parijo skupaj, dokler se iz ene same molekule DNK z dvojno vijačnico ne tvorita dve molekuli DNA z dvojno vijačnico. Podvajanje DNK je potrebno za procese mitoza in mejoza pojavijo.
V sintezi beljakovin je molekula DNK prepisali za izdelavo RNA različica kode DNK, znana kot messenger RNA (mRNA). Molekula RNA molekula je torej prevedeno izdelovati beljakovine. Da se lahko prepisuje DNA, se mora dvojna vijačnica DNA odviti in omogočiti encimu, imenovanem RNA polimeraza, da prepisuje DNK. RNA je tudi nukleinska kislina, vendar vsebuje osnovni uracil namesto timina. Pri transkripciji gvanski pari s citozinom in adeninski pari z uracilom tvorijo RNK prepis. Po prepisu se DNK zapre in zasuka nazaj v prvotno stanje.
Odkritje strukture DNK
Zasluge za odkritje dvojne spiralne strukture DNK sta dobila James Watson in Frančišek Krik, za svoje delo prejel Nobelovo nagrado. Določanje strukture DNK je deloma temeljilo na delu mnogih drugih znanstvenikov, tudi Rosalind Franklin. Franklin in Maurice Wilkins sta uporabila rentgensko difrakcijo, da sta ugotovila namige o strukturi DNK. Rentgenska difrakcijska fotografija DNK, ki jo je posnel Franklin, imenovana "fotografija 51", je pokazala, da kristali DNK na rentgenskem filmu tvorijo X obliko. Molekule s spiralno obliko imajo to vrsto vzorca X. Z uporabo dokazov iz Franklinove rentgenske difrakcijske študije sta Watson in Crick revidirala svoj predlagani predlagani model DNA s trojno vijačnico v model z dvojno vijačnico za DNK.
Dokazi, ki jih je odkril biokemik Erwin Chargoff, so Watsonu in Cricku pomagali pri odkrivanju osnov v DNK. Chargoff je dokazal, da so koncentracije adenina v DNK enake koncentraciji timijana, koncentracije citozina pa enake gvaninu. S temi informacijami sta Watson in Crick ugotovila, da vezava adenina na timin (A-T) in citozina na gvanin (C-G) tvorita korake DNK z zvitimi stopnicami. Hrbtenica sladkorno-fosfatne tvori stranice stopnišča.
Viri
- "Odkritje molekulske strukture DNK - dvojna vijačnica." Nobelprize.org, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.