Anatomi-Lexikon

Deoxyribonukleinsyra - DNA

synonymer

Genetiskt material, gener, genetiskt fingeravtryck

Engelsk: Deoxiribonukleinsyra (DNS)

definition

DNA är byggnadsinstruktionen för varje levande varels kropp (däggdjur, bakterier), Svamp Etc.). Det motsvarar i sin helhet våra gener och är nödvändigt för de allmänna egenskaperna hos ett levande varelse, som antalet ben och armar samt individuella egenskaper såsom hårfärg.
I likhet med vårt fingeravtryck är varje persons DNA annorlunda och beror på DNA från våra föräldrar. Identiska tvillingar är undantaget här: De har identiskt DNA.

Grov struktur av DNA

Hos människor finns det DNA i varje cell i kroppen Cellkärnan (kärna) innehåller. I levande varelser som inte har en kärna, t.ex. bakterie eller svamp, DNA exponeras i cellutrymmet (cytoplasmaCellkärnan, som bara är cirka 5-15 um det är så det mäter hjärta av våra celler. Det husar våra gener i form av DNA i 46 kromosomer. Runt omkring 2 m långt DNA Att packa den i den lilla kärnan handlar om att stabilisera den proteiner och enzymer komprimerade till spiraler, slingor och spolar.

Således utgör flera gener på en DNA-sträng en av 46 X-formade kromosomer. Hälften av de 46 kromosomerna består av kromosomer från modern och hälften från fars kromosomer. Genens aktivering är emellertid 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 celler den mitokondrier.
Denna DNA-cirkel överförs bara från mor till barn.

Illustration av ett DNA

Struktur av DNA, DNA
Deoxiribonukleinsyra
Deoxiribonukleinsyra
Dubbelsträng (helix)

cytosin
tymin
adenin
guanin
fosfat
socker
Vätebindning
Baspar
nukleotid
a - pyrimidinbaser
b - purinbaser
A - T: 2H-broar
G - C: 3H-broar

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

Detaljerad struktur av DNA

Du kan tänka på DNA som en dubbelsträng, som är uppbyggd som en spiraltrappa. Denna dubbla helix är något ojämn, så att det alltid finns ett större och mindre avstånd mellan spiraltrappstegen (stora och små furer).

Ledstången på denna stege bildar växelvis:

en sockerrester (deoxiribos) och
en fosfatrest.

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

Denna struktur förklarar namnet DNA: deoxyribose (= socker) + Nucleic (= från Cellkärnan) + Syra / syra (= total laddning av sockerfosfatskelettet).

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

Cytosin och tymin (ersatt av 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 komplementära 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 in 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 länkade och benämns sedan också adeninnukleotid eller cytosinnukleotid. Denna koppling till sockret och fosfatet är nödvändig så att de enskilda baserna kan anslutas för att bilda en lång DNA-sträng. Socker och växla i DNA-strängen fosfat de bildar sidoelementen på DNA-stegen. Stegnivåerna av DNA består av fyra olika baser som pekar inåt.
Adenin och tymin går alltid respektive. Guanin och cytosin bildar en så kallad komplementär basparring.
DNA-baserna är kopplade via så kallade vätebindningar. Adenin-tyminparet har två, och guanin-cytosinparet tre av dessa bindningar.

DNA-polymeras

DNA-polymeraset är ett enzymsom kan förbinda nukleotiderna tillsammans och därmed producera en ny DNA-sträng.
DNA-polymeraset kan bara fungera om ett annat enzym (ett annat DNA-polymeras) kallas a "Primer"dvs en startmolekyl för det faktiska DNA-polymeraset framställdes.
DNA-polymeraset fästs sedan till den fria änden av en sockermolekyl i en nukleotid och kopplar detta socker till fosfatet i nästa nukleotid.
DNA-polymeraset representerar i samband med DNA-replikation (Duplicering av DNA i processen för celldelning) producerar nya DNA-molekyler genom att avläsa den befintliga DNA-strängen och syntetisera motsvarande motsatta dottersträng. För att DNA-polymeraset ska nå "modersträngen" måste det faktiskt dubbelsträngade DNA: t genomgå förberedande DNA-replikering enzymer ska skadas.

Förutom DNA-polymeraserna, 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, arven av våra gener och produktionen av nödvändiga celler och proteiner måste celldelning (meios, mitos) äga rum. De nödvändiga processerna, som vårt DNA måste genomgå, visas i en översikt:

Replication:

Målet med replikering är duplicering av vårt genetiska material (DNA) i cellkärnan innan cellerna delar sig. Kromosomerna lossas bit för bit så att enzymer kan fästa sig vid DNA: t.
Den motstående DNA-dubbla strängen öppnas så att de två baserna inte längre är förbundna med varandra. Varje sida av ledstången eller basen läses nu av olika enzymer och kompletteras av den komplementära basen inklusive ledstången. Detta skapar två identiska dubbla DNA-strängar som är fördelade 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 ribonucleic acid). Tymin ersätts av uracil och delar av DNA som inte kodar för proteiner, liknande ett utrymme, skärs ut. Som ett resultat är mRNA som nu transporteras ut ur cellkärnan avsevärt kortare än DNA och har endast en tråd.

Översättning:

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

mutationer:

Vid multiplicering och läsning av DNA kan mer eller mindre allvarliga fel uppstå. I en cell finns cirka 10 000 till 1 000 000 skador per dag, vilket vanligtvis kan repareras med reparationsenzymer, så att felen inte har någon effekt på cellen.

Om produkten, dvs proteinet, är oförändrad trots mutationen, finns det en tyst mutation. Men om proteinet ändras utvecklas sjukdom ofta. Exempelvis innebär UV-strålning (solljus) att skador på en timminbas inte kan repareras. Resultatet kan vara hudcancer.
Emellertid behöver mutationer inte nödvändigtvis vara associerade 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 kromosomnumret påverkas leder det till en genommutation.

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

DNA-replikation

De mål DNA-replikationen är Duplicering av befintligt DNA.
Under celldelning kommer Cell-DNA fördubblats exakt och distribuerades sedan till båda dottercellerna.

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

De DNA-polymeras är det enzym som ansvarar för Syntes av den nya ansvariga strängen är. Eftersom motsatta baser i en DNA-sträng är komplementära till varandra kan DNA-polymeraset använda den befintliga "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: n, två dottersträngarsom nu innehåller samma genetiska information, på de två cellernaorsakad av celldelning, uppdelat. Så är två identiska dotterceller kom ut ur det.

DNA: s historia

Under en lång tid var det oklart vilka strukturer i kroppen som ansvarar för överföringen av vårt genetiska material. Tack vare den schweiziska Friedrich Miescher var forskningsfokus 1869 på innehållet i cellkärnan.

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

Detta ämne kan också vara av intresse för dig: Chromatin

Betydelsen av upptäckten av DNA idag

Vissa blod på platsen kan döma gärningsmannen.

Kriminologi:

Kommer misstänksamt material som

Blod,
Sæd eller
hår

Hittat på ett brott eller på ett offer kan DNA extraheras från det. Bortsett från generna innehåller DNA fler sektioner som består av ofta upprepningar av baser som inte kodar för en gen. Dessa skärsnitt fungerar som ett genetiskt fingeravtryck eftersom de är mycket varierande. Generna är dock nästan identiska hos alla människor.

Om du skär upp DNA erhållet med hjälp av enzymer bildas många små bitar DNA, även kallad mikrosatelliter. Om man jämför det karakteristiska mönstret för en misstänkt mikrosatelliter (DNA-fragment) hos en misstänkt (t.ex. från ett salivprov) med det hos 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 faderns längd. Om de matchar är faderskapet mycket troligt (se även: Kriminologi).

Human Genome Project (HGP):

1990 lanserades mänskligt genomprojekt. I syfte att dechiffrera hela DNA-koden ledde James Watson inledningsvis projektet. Sedan april 2003 har det mänskliga genomet betraktats som helt avkodat. Cirka 21 000 gener kan tilldelas 3,2 miljarder baspar. Summan av alla gener, genomet, svarar i sin tur för flera hundra tusen proteiner.

DNA-sekvensering

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

Den vanligaste metoden är det Sanger kedjeavslutningsmetod.
Eftersom DNA består av fyra olika baser görs fyra olika tillvägagångssätt. Det DNA som ska sekvenseras finns i varje tillvägagångssätt Primer (Startmolekyl för sekvensering), DNA-polymeras (enzym som sträcker sig DNA) och en blandning av alla fyra nukleotider som krävs. I varje 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 det kommer till Kedjeuppsägning.
Denna metod skapar DNA-fragment med olika längder, som sedan ersätts av den så kallade Gelelektrofores kemiskt separerade beroende på deras längd. Den resulterande sorteringen kan översättas till sekvensen för nukleotiderna i det sekvenserade DNA-segmentet genom att markera varje bas med en annan fluorescerande färg.

DNA-hybridisering

DNA-hybridisering är en molekylär genetisk metodsom används för att skapa Demonstrera likhet mellan två enstaka DNA-DNA av olika ursprung.

Denna metod använder sig av det faktum att en DNA-dubbelsträng alltid består av två komplementära enkelsträngar.
Ju mer liknar båda enkla strängar är till varandra, desto fler baser bildar en fast anslutning (vätebindningar) med motsatt bas eller desto mer fler basparningar uppstår.

Det kommer inte att finnas någon basparring mellan sektioner 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 komplementära baserna har bildat vätebindningar till varandra och desto mer lik är de två enstaka strängarna.

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

Forskningsmål

Efter avslutad Mänskligt genomprojekt Forskarna försöker nu tilldela de enskilda generna till deras betydelse för människokroppen.
Å ena sidan försöker de dra slutsatser Sjukdom 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.