Biologia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Biologia > Genetyka > Podstawy genetyki 
  Indeks
Genetyka
Historia odkryć . . .
Podstawy genetyki
Podstawy budowy
chemicznej DNA,
RNA i białek
Podstawy chemii . . .
Budowa DNA
Budowa RNA
Budowa białek
Przepływ informacji . .
Metody poznawania . .
Genetyka molekularna
Geny i ewolucja
Świat wirusów i . . .
Inżynieria genetyczna
Słowniczek
  Źródło
Wybrane fragmenty pochodzą z książki
Język genów autorstwa Paul'a Berg'a i Maxine Singer


  Budowa DNA, cd.
 
       Poniżej pokazano zdjęcia liniowej i kolistej cząsteczki DNA z mikroskopu elektronowego. Pod zdjęciami zamieszczono odpowiednie schematy.
Liniowa (z lewej) i kolista (z prawej) cząsteczka dwuniciowego DNA
Często pokazuje się jedynie sekwencję nukleotydów, na przykład: AAGCTG. Kierunek nici wskazuje się oznaczając końce 5' i 3': 5'–AAGCTG–3'. Tak więc region dwuniciowy i jego komplementarną sekwencję nukleotydową można zapisać:
5'–AAGCTG–3'
3'–TTCGAC–5'
       W większości DNA nukleotydy A, T, G i C nie występują w równej liczbie. Ze względu na komplementarność zasad jednak, niezależnie od źródła DNA, zachodzą w nim stałe związki ilościowe: liczba reszt A jest zawsze równa T, a liczba reszt G – zawsze ilości C, ponieważ A zawsze łączy się z T, a G z C, co ustalono jeszcze przed odkryciem struktury DNA; była to decydująca wskazówka przy opracowaniu modelu podwójnej helisy.
       Ponieważ wiązania wodorowe utrzymujące dwie nici podwójnej helisy ze sobą są relatywnie słabe, nici te można rozpleść i rozdzielić przy niewielkim nakładzie energii. Żeby rozpleść helisę, wystarczy doprowadzić do temperatury bliskiej temperaturze wrzenia wodny roztwór DNA – wysoka temperatura powoduje rozerwanie wiązań wodorowych nie uszkadzając silniejszych wiązań, utrzymujących razem nukleotydy w poszczególnych niciach. Zjawisko to nosi nazwę denaturacji DNA. Obniżenie temperatury powoduje odwrotny proces. W odpowiednich warunkach obie nici DNA ułożą się wzdłuż siebie i odtworzą wyjściowe pary zasad i podwójną helisę – proces ten nazywa się splataniem (renaturacją – przyp. tłum.).
       Denaturacja i renaturacja DNA to nienaturalne, wywoływane w warunkach laboratoryjnych odpowiedniki procesów zachodzących powszechnie w żywych komórkach, mających podstawowe znaczenie dla pełnionych przez DNA funkcji biologicznych. Biolodzy wykorzystują je również do badań i przekształceń DNA w wielu procedurach doświadczalnych. Będziemy jeszcze wielokrotnie do nich powracać. Należy więc zapamiętać, że nici DNA splatają się ze sobą wtedy, gdy sekwencje nukleotydowe są komplementarne. Kolejność nukleotydów: A, T, G i C w jednej nici musi odpowiadać kolejności komplementarnych nukleotydów: T, A, C i G w drugiej nici, przy czym nici te są przeciwnie ukierunkowane.
       Dzięki badaniom nad prostymi genomami prokariotycznymi odkryto, że cząsteczki DNA podczas replikacji pełnią dwie odrębne funkcje. Po pierwsze, sekwencja zasad jest matrycą, na której podczas replikacji kopiowana jest nić komplementarna. Po drugie, geny zapisane w DNA kodują enzymy i inne białka konieczne do syntezy nowej cząsteczki DNA. Podczas replikacji nici helisy rozplatają się w określonym rejonie i każda z nich służy jako matryca dla nowej komplementarnej nici. Tak więc w każdej z nowo powstających dwuniciowych cząsteczek DNA jedna z nici jest odziedziczona po cząsteczce macierzystej, a druga – nowo zsyntetyzowana. Pomimo pozornej prostoty replikacja DNA jest w rzeczywistości skomplikowanym procesem, w którym biorą udział liczne białka. Główną rolę odgrywają polimerazy DNA (końcówka -aza jest powszechnie używana w nazwach enzymów). Enzymy te mają za zadanie łączenie jednostek nukleotydowych w jedną nić. Wszystkie polimerazy DNA wydłużają nić, dodając zawsze tylko po jednym nukleotydzie. Nukleotyd dodawany za każdym razem musi być komplementarny do kolejnego nukleotydu matrycy, co umożliwia wytworzenie się między nimi wiązań wodorowych utrzymujących nici razem. Dzięki wysokiej wierności procesu replikacji informacja genetyczna może być bezbłędnie przekazywana następnemu pokoleniu.
       W bardzo długiej cząsteczce replikacja musi rozpoczynać się jednocześnie w wielu miejscach. Ponadto, z pewnych przyczyn, syntetyzowane mogą być tylko krótkie odcinki. Powstanie długiego łańcucha chromosomalnego DNA wymaga więc łączenia wielu krótkich fragmentów w jedną nić. Odpowiedzialny jest za to inny enzym: ligaza DNA, który katalizuje powstawanie wiązań między fragmentami DNA. Polimerazy DNA i ligazy odkryto – co nie jest zaskoczeniem, jeśli zna się ich ważną rolę – we wszystkich badanych komórkach.
       Cząsteczki DNA podlegają rozmaitym rearanżacjom. Fragmenty DNA mogą być przeniesione w inne miejsce chromosomu, mogą również zostać utracone lub powtórzone. Często skutki tych zmian są niekorzystne dla organizmu. Czasami jednak powstaje nowa kombinacja genów – rodzaj ewolucyjnego eksperymentu. Wśród białek i enzymów zakodowanych we wszystkich genomach są i te, które uczestniczą w procesach rearanżacji. Podczas jednego z tych procesów, rekombinacji, zachodzi wymiana odcinków DNA między chromosomami homologicznymi. Zjawisko to występuje podczas mejozy. Rekombinacja polega na przecięciu i ponownym połączeniu nici DNA. Pamiętajmy, że sekwencje nukleotydowe w dwuniciowym DNA chromosomów homologicznych są bardzo do siebie podobne, a często wręcz identyczne. Różnią się tylko wtedy, gdy zawierają odmienne allele któregoś z genów. Pękanie i łączenie podczas rekombinacji zazwyczaj następuje w obrębie identycznych sekwencji nukleotydowych (często nazywanych sekwencjami homologicznymi) pary dwuniciowych cząsteczek.
       DNA koduje również enzymy i inne białka zajmujące się naprawą uszkodzonego DNA. Ekspozycja komórek na światło ultrafioletowe i promieniowanie rentgenowskie (X) oraz wiele czynników chemicznych powoduje różne zmiany w części zasadowej lub fosforanowo-cukrowej DNA. Komórka jest wyposażona w enzymy i inne białka, które usuwają takie uszkodzenia oraz błędy powstające podczas replikacji. Żywe organizmy wykształciły więc złożone mechanizmy zapewniające utrzymanie nienaruszalności swoich genomów.
góra strony
poprzedni esej
  
[1]
  
[2]
  
następny esej
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach