Anatomi-Lexikon

Deoxiribonukleinsyra - DNA

Synonymer

Ärftligt material, gener, genetiskt fingeravtryck

Engelsk: Deoxiribonukleinsyra (DNS)

definition

DNA är bygginstruktionen för varje levande varelses kropp (däggdjur, bakterier)Svampar Etc.). I sin helhet motsvarar det våra gener och ansvarar för de allmänna egenskaperna hos en levande varelse, såsom antalet ben och armar, liksom för individuella egenskaper som hårfärg.
I likhet med vårt fingeravtryck är varje persons DNA annorlunda och beror på våra föräldrars DNA. Identiska tvillingar är undantaget här: De har identiskt DNA.

Grov struktur av DNA

Hos människor finns det DNA i varje cell i kroppen Cellkärna (kärna) innehåller. Hos levande varelser som inte har en cellkärna, såsom bakterie eller SvampDNA exponeras i cellutrymmet (CytoplasmaCellkärnan, som bara är ca. 5-15 | im det är så det mäter hjärta av våra celler. Det rymmer våra gener i form av DNA i 46 kromosomer. För att uppnå totalt ca. 2 m långt DNA Att packa den i den lilla cellkärnan handlar om att stabilisera den Proteiner och enzymer komprimerade i spiraler, öglor och spolar.

Således gör flera gener på en DNA-tråd en av 46 X-formade kromosomer. Hälften av de 46 kromosomerna består av kromosomer från modern och hälften från faderns kromosomer. Aktivering av generna är dock mycket mer komplicerad, så barnets egenskaper är inte korrekta 50% kan spåras tillbaka till varje förälder.

Bortsett från DNA i form av Kromosomer i cellkärnan finns det mer cirkulärt DNA i "Energikraftverk”Av cellerna Mitokondrier.
Denna DNA-cirkel överförs endast från mor till barn.

Illustration av ett DNA

DNA-struktur, DNA
Deoxiribonukleinsyra
Deoxiribonukleinsyra
Dubbel tråd (helix)

Cytosin
Tymin
Adenine
Guanine
fosfat
socker
Vätebindning
Baspar
Nukleotid
a - pyrimidinbaser
b - purinbaser
A - T: 2H-broar
G - C: 3H-broar

Du hittar en översikt över alla Dr-Gumpert-bilder på: medicinska illustrationer

Detaljerad struktur för DNA

Man kan föreställa sig DNA: t som en dubbel tråd, som är uppbyggd som en spiraltrappa. Denna dubbla spiral är något ojämn, så att det alltid finns ett större och mindre avstånd mellan trappstegens trappsteg (stora och små fåror).

Ledstången på denna stege bildas växelvis:

en sockerrester (Deoxiribos) och
en fosfatrest.

Ledstängerna har en av fyra möjliga baser. Således bildar två baser ett steg. Baserna själva är anslutna till varandra via vätebindningar.

Denna struktur förklarar namnet DNA: deoxiribos (= socker) + Nukleic (= från Cellkärna) + Syra / syra (= total laddning av socker-fosfat-ryggraden).

Baserna är ringformade, olika kemiska strukturer med motsvarande olika kemiska bindningsfunktioner. Det finns bara fyra olika baser i DNA.

Cytosin och tymin (ersatt med uracil i RNA) är så kallade pyrimidinbaser och har en ring i sin struktur.
Purinbaser har å andra sidan två ringar i sin struktur. I DNA kallas dessa adenin och guanin.

Det finns bara en möjlighet att kombinera de två baserna, som tillsammans utgör ett steg.

Det finns alltid en purinbas kopplad till en pyrimidinbas. På grund av den kemiska strukturen bildar cytosin alltid kompletterande baspar med guanin och adenin med tymin.

Du kan läsa mer detaljerad information om detta ämne under: Telomerer - Anatomi, funktion och sjukdomar

DNA-baser

Kom i DNA 4 olika baser framför.
Dessa inkluderar de pyrimidin-härledda baserna med endast en ring (cytosin och tymin) och de purin-härledda baserna med två ringar (adenin och guanin).

Dessa baser har vardera ett socker och en Fosfatmolekyl kopplas till och kallas sedan också adeninnukleotid eller cytosinukleotid. Denna koppling till sockret och fosfatet är nödvändig så att de enskilda baserna kan anslutas till en lång DNA-sträng. Detta beror på att socker och alternerar i DNA-strängen fosfat de utgör sidoelementen i DNA-stegen. Stegstegen i DNA bildas av de fyra olika baserna som pekar inåt.
Adenin respektive tymin. Guanin och cytosin bildar en så kallad kompletterande basparning.
DNA-baserna är länkade med så kallade vätebindningar. Adenin-tyminparet har två och guanin-cytosinparet tre av dessa bindningar.

DNA-polymeras

DNA-polymeraset är en enzymsom kan koppla ihop nukleotiderna och därmed producera en ny DNA-sträng.
DNA-polymeraset kan bara fungera om ett så kallat enzym (ett annat DNA-polymeras) aktiveras av ett annat enzym "Primer", dvs en startmolekyl för det faktiska DNA-polymeraset producerades.
DNA-polymeraset fäster sedan till den fria änden av en sockermolekyl i en nukleotid och kopplar detta socker till fosfatet i nästa nukleotid.
DNA-polymeras representerar i sammanhanget av DNA-replikation (Kopiering av DNA under celldelningsprocessen) producerar nya DNA-molekyler genom att läsa den befintliga DNA-strängen och syntetisera motsvarande motsatta dottersträng. För att DNA-polymeras ska kunna nå "modersträngen" måste det faktiskt dubbelsträngade DNA genomgå förberedande DNA-replikering Enzymer att vara avlindad.

Förutom DNA-polymeraser, som är involverade i replikering av DNA, finns det också DNA-polymeraser som kan reparera trasiga eller felaktigt kopierade områden.

DNA som material och dess produkter

För att säkerställa vår kropps tillväxt och utveckling, arv av våra gener och produktion av nödvändiga celler och proteiner måste celldelning (meios, mitos) äga rum. De nödvändiga processerna, som vårt DNA måste genomgå, visas i en översikt:

Replikering:

Målet med replikering är duplicering av vårt genetiska material (DNA) i cellkärnan innan cellerna delar sig. Kromosomerna lindas bit för bit så att enzymer kan fästa sig vid DNA: t.
Den motsatta DNA-dubbelsträngen öppnas så att de två baserna inte längre är anslutna till varandra. Varje sida av ledstången eller basen läses nu av olika enzymer och kompletteras med den komplementära basen inklusive ledstången. Detta skapar två identiska dubbla DNA-strängar som fördelas mellan de två dottercellerna.

Transkription:

Precis som replikering sker transkription också i kärnan. Målet är att skriva om baskoden för DNA i ett mRNA (messenger ribonukleic acid). Tymin ersätts av uracil och delar av DNA som inte kodar för proteiner, liknar ett utrymme, skärs ut. Som ett resultat är mRNA, som nu transporteras ut ur cellkärnan, betydligt kortare än DNA och har bara en enda sträng.

Översättning:

Om mRNA nu har anlänt till cellutrymmet läses nyckeln från baser. Denna process äger rum på ribosomer. Tre baser (Bas triplett) resulterar i koden för en aminosyra. Totalt 20 olika aminosyror används. När mRNA har lästs upp resulterar aminosyrasträngen i ett protein som antingen används i själva cellen eller skickas till målorganet.

Mutationer:

När man multiplicerar och läser DNA kan mer eller mindre allvarliga fel uppstå. I en cell finns det cirka 10 000 till 1 000 000 skador per dag, som vanligtvis kan repareras av reparationsenzymer, så att felen inte påverkar cellen.

Om produkten, dvs. proteinet, är oförändrad trots mutationen, finns det en tyst mutation. Men om proteinet förändras utvecklas ofta sjukdomar. Till exempel innebär UV-strålning (solljus) att skador på en tyminbas inte kan repareras. Resultatet kan vara hudcancer.
Mutationer behöver dock inte nödvändigtvis associeras med en sjukdom. Du kan också ändra organismen till dess fördel. Mutationer är en stor del av evolutionen eftersom organismer endast kan anpassa sig till sin miljö på lång sikt genom mutationer.

Det finns olika typer av mutationer som kan uppstå spontant under olika faser av cellcykeln. Till exempel, om en gen är defekt kallas den en genmutation. Men om felet påverkar vissa kromosomer eller kromosomdelar är det en kromosommutation. Om kromosomantalet påverkas leder det till en genommutation.

Läs mer om detta under: Kromosomavvikelse - vad betyder det?

DNA-replikation

De syfte DNA-replikationen är Kopiering av befintligt DNA.
Under celldelning kommer den Cell-DNA fördubblades exakt och sedan distribueras till båda dottercellerna.

Fördubblingen av DNA sker efter det så kallade halvkonservativ princip istället, det vill säga det efter initialen Avveckla DNA den ursprungliga DNA-strängen genom en Enzym (helikas) separeras och var och en av dessa två "originalsträngar" fungerar som en mall för en ny DNA-sträng.

De DNA-polymeras är det enzym som är ansvarigt för Syntes av den nya ansvariga strängen är. Eftersom de motsatta baserna i en DNA-sträng är komplementära till varandra kan DNA-polymeras använda den "ursprungliga strängen" för att ordna de fria baserna i cellen i rätt ordning och därmed bilda en ny DNA-dubbelsträng.

Efter denna exakta fördubbling av DNA, två dottersträngarsom nu innehåller samma genetiska information, på de två cellernasom uppstod under celldelning, uppdelat. Så är två identiska dotterceller framkom ur det.

DNA-historia

Under lång tid var det oklart vilka strukturer i kroppen som är ansvariga för överföringen av vårt genetiska material. Tack vare schweizaren Friedrich Miescher fokuserades forskningen 1869 på innehållet i cellkärnan.

1919 upptäckte den litauiska Phoebus Levene baserna, sockret och fosfatresterna som byggmaterial för våra gener. Kanadensaren Oswald Avery kunde bevisa att DNA och inte proteiner faktiskt är ansvariga för överföringen av gener 1943 med bakterieexperiment.
Amerikanern James Watson och brittiska Francis Crick gjorde slut på forskningsmaratonet, som hade spridit sig över många nationer, 1953. De var de första, med hjälp av Rosalind Franklins (Brittiska) DNA-röntgenstrålar, en modell av den dubbla DNA-spiralen inklusive purin- och pyrimidinbaser, socker- och fosfatrester. Rosalind Franklins röntgenbilder släpptes dock inte för forskning av henne själv, utan av hennes kollega Maurice Wilkins. Wilkins fick Nobelpriset i medicin 1962, tillsammans med Watson och Crick. Franklin hade redan gått bort vid denna tidpunkt och kunde därför inte längre nomineras.

Det här ämnet kan också vara av intresse för dig: Kromatin

Betydelsen av upptäckten av DNA idag

Lite blod på platsen kan döma gärningsmannen.

Kriminologi:

Kommer misstänkt material som

Blod,
Sperma eller
hår

DNA, som finns på en brottsplats eller på ett offer, kan extraheras från det. Bortsett från generna innehåller DNA fler sektioner som består av frekventa upprepningar av baser som inte kodar för en gen. Dessa klippscener fungerar som ett genetiskt fingeravtryck eftersom de är mycket varierande. Generen är å andra sidan nästan identiska hos alla människor.

Om du skär upp det DNA som erhållits med hjälp av enzymer, bildas många små bitar av DNA, även kända som mikrosatelliter. Om man jämför det karakteristiska mönstret för mikrosatelliter (DNA-fragment) hos en misstänkt (t.ex. från ett salivprov) med det för det befintliga materialet, är det stor sannolikhet att identifiera gärningsmannen om de matchar. Principen liknar fingeravtryckets.

Faderskapstest:

Även här jämförs längden på barnets mikrosatelliter med den möjliga fadern. Om de matchar är faderskap mycket troligt (se även: Kriminologi).

Human Genome Project (HGP):

1990 lanserades det mänskliga genomprojektet. I syfte att dechiffrera hela DNA-koden ledde James Watson initialt projektet. Sedan april 2003 har det mänskliga genomet ansetts vara helt dechiffrerat. Cirka 21 000 gener kunde tilldelas 3,2 miljarder baspar. Summan av alla gener, genomet, är i sin tur ansvarig för flera hundra tusen proteiner.

DNA-sekvensering

DNA-sekvensering använder biokemiska metoder för att bestämma nukleotidernas ordning (DNA-basmolekyl med socker och fosfat) i en DNA-molekyl.

Den vanligaste metoden är att Avslutningsmetod för Sanger-kedjan.
Eftersom DNA består av fyra olika baser görs fyra olika tillvägagångssätt. I varje tillvägagångssätt finns det DNA som ska sekvenseras, a Primer (Startmolekyl för sekvensering), DNA-polymeras (enzym som förlänger DNA) och en blandning av alla fyra nukleotider som krävs. I vart och ett av dessa fyra tillvägagångssätt modifieras emellertid en annan bas kemiskt på ett sådant sätt att den kan införlivas, men erbjuder inte en attackpunkt för DNA-polymeraset. Så då kommer det till Kedjeavslutning.
Denna metod skapar DNA-fragment av olika längd, som sedan separeras av sk Gelelektrofores är kemiskt separerade enligt deras längd. Den resulterande sorteringen kan översättas till sekvensen för nukleotiderna i det sekvenserade DNA-segmentet genom att markera varje bas med olika fluorescerande färg.

DNA-hybridisering

DNA-hybridisering är en molekylär genetisk metodsom används för att skapa Upptäck likhet mellan två enskilda DNA-strängar av olika ursprung.

Denna metod använder det faktum att en DNA-dubbelsträng alltid består av två komplementära enstaka strängar.
Ju mer lika båda enskilda strängarna ju fler baser bildar en solid anslutning (vätebindningar) med motsatt bas eller mer fler basparningar uppstår.

Det kommer inte att finnas någon basparning mellan sektionerna på de två DNA-strängarna som har en annan bassekvens.

De relativt antal anslutningar kan nu genom Bestämning av smältpunkten, där den nyligen skapade DNA-dubbelsträngen separeras.
Ju högre smältpunkt lögner, de mer kompletterande baserna har bildat vätebindningar till varandra och ju mer likadana är de två enskilda trådarna.

Denna procedur kan också användas för Detektion av en specifik bassekvens i en DNA-blandning användas. Du kan göra det här konstgjorda DNA-bitar märkta med (fluorescerande) färgämne bli. Dessa tjänar sedan till att identifiera motsvarande bassekvens och kan därmed göra den synlig.

Forskningsmål

Efter avslutad Mänskligt genomprojekt Forskarna försöker nu tilldela de enskilda generna deras betydelse för människokroppen.
Å ena sidan försöker de dra slutsatser Sjukdomens uppkomst och terapi Å andra sidan, genom att jämföra mänskligt DNA med DNA från andra levande varelser, finns det hopp om att bättre kunna representera de evolutionära mekanismerna.