DNA med dubbel-helix

I biologi är "dubbel spiral" ett begrepp som används för att beskriva strukturen i DNA. En dubbel spiral av DNA består av två spiralkedjor av deoxiribonukleinsyra. Formen liknar en spiraltrappa. DNA är en nukleinsyra sammansatt av kvävebaser (adenin, cytosin, guanin och tymin), ett femkolsocker (deoxiribos) och fosfatmolekyler. Nukleotidbaserna av DNA representerar trappstegen i trappuppgången, och deoxiribos- och fosfatmolekylerna utgör trappans sidor.

Key Takeaways

DNA rullas in i kromosomer och tätt packad i kärna av vår celler. Den vridande aspekten av DNA är ett resultat av interaktioner mellan molekylerna som utgör DNA och vatten. De kvävehaltiga baserna som innefattar stegen i den tvinnade trappan hålls samman av vätebindningar. Adenin är bundet med tymin (A-T) och guaninpar med cytosin (G-C). Dessa kvävebaser är hydrofoba, vilket betyder att de saknar affinitet för vatten. Sedan cellen cytoplasman och cytosol innehåller vattenbaserade vätskor, kvävebaserna vill undvika kontakt med cellvätskor. Socker- och fosfatmolekylerna som bildar molekylens sockerfosfatryggraden är hydrofila, vilket innebär att de är vattenälskande och har en affinitet för vatten.

DNA är arrangerat så att fosfat och sockerryggraden är på utsidan och i kontakt med vätska, medan kvävebaserna är i den inre delen av molekylen. För att ytterligare förhindra att kvävehaltiga baser kommer i kontakt med cell vätska, molekylen vrider sig för att minska utrymmet mellan kvävebaserna och fosfat- och sockersträngarna. Det faktum att de två DNA-strängarna som bildar den dubbla spiralen är anti-parallella hjälper också att vrida molekylen. Anti-parallell innebär att DNA-strängarna kör i motsatta riktningar, vilket säkerställer att strängarna sitter tätt ihop. Detta minskar risken för vätska att sippra mellan baserna.

Den dubbla spiralformen tillåter DNA-replikation och proteinsyntes att inträffa. I dessa processer lossnar det tvinnade DNA: t och öppnas för att tillåta en kopia av DNA: t. Vid DNA-replikering avrullas den dubbla spiralen och varje separerad sträng används för att syntetisera en ny tråd. När de nya trådarna bildas, kopplas baserna ihop tills två DNA-molekyler med dubbel spiral bildas från en enda DNA-molekyl med dubbel spiral. DNA-replikering krävs för processerna i mitos och meios att inträffa.

Vid proteinsyntes är DNA-molekylen transkriberas att producera en RNA version av DNA-koden som kallas messenger RNA (mRNA). Messenger-RNA-molekylen är då översatt Att producera proteiner. För att DNA-transkription ska äga rum måste den dubbla DNA-spiralen avlindas och låta ett enzym som kallas RNA-polymeras transkribera DNA. RNA är också en nukleinsyra men innehåller bas-uracil istället för tymin. Vid transkription bildar guaninpar med cytosin och adeninpar med uracil för att bilda RNA-transkriptet. Efter transkriptionen stängs DNA och vrider tillbaka till sitt ursprungliga tillstånd.

James Watson och... För upptäckten av den dubbla spiralformade strukturen av DNA Francis Crick, tilldelade ett Nobelpris för deras arbete. Fastställandet av DNA-strukturen baserades delvis på många andra forskares arbete, inklusive Rosalind Franklin. Franklin och Maurice Wilkins använde röntgendiffraktion för att fastställa ledtrådar om DNA-strukturen. Röntgendiffraktionsfoto av DNA taget av Franklin, benämnt "fotografi 51", visade att DNA-kristaller bildar en X-form på röntgenfilm. Molekyler med spiralform har denna typ av X-formmönster. Med hjälp av bevis från Franklins röntgendiffraktionsstudie reviderade Watson och Crick sin tidigare föreslagna trippel-helix-DNA-modell till en dubbel-spiralmodell för DNA.

Bevis som upptäckts av biokemisten Erwin Chargoff hjälpte Watson och Crick att upptäcka basparning i DNA. Chargoff demonstrerade att koncentrationerna av adenin i DNA är lika med tymin och koncentrationerna av cytosin är lika med guanin. Med denna information kunde Watson och Crick fastställa att bindningen av adenin till tymin (A-T) och cytosin till guanin (C-G) bildar stegen i den tvinnade trappformen av DNA. Sockerfosfatryggraden utgör trappans sidor.

• "Upptäckten av den molekylära strukturen av DNA - den dubbla helixen." Nobelprize.org, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.