I biologi er "dobbelt helix" et udtryk, der bruges til at beskrive strukturen i DNA. En dobbelt-helix-DNA består af to spiralkæder af deoxyribonukleinsyre. Formen svarer til en spiraltrappe. DNA er en nukleinsyre sammensat af nitrogenholdige baser (adenin, cytosin, guanin og thymin), et sukker med fem carbonhydrider (deoxyribose) og phosphatmolekyler. Nukleotidbaserne af DNA repræsenterer trappetrinnene i trappen, og deoxyribose- og fosfatmolekylerne danner trappens sider.
Key takeaways
- Dobbelt helix er det biologiske udtryk, der beskriver den samlede struktur af DNA. Dets dobbelte helix består af to spiralkæder af DNA. Denne dobbelte helixform visualiseres ofte som en spiraltrappe.
- Drejning af DNA er resultatet af både hydrofile og hydrofobe interaktioner mellem molekylerne, der omfatter DNA og vand i en celle.
- Både replikation af DNA og syntesen af proteiner i vores celler er afhængig af den dobbelte helixform af DNA.
- Dr. James Watson, Dr. Francis Crick, Dr. Rosalind Franklin og Dr. Maurice Wilkins spillede alle vigtige roller i at belyse strukturen af DNA.
Hvorfor vrides DNA?
DNA samles ind i kromosomer og tæt pakket i kerne af vores celler. Det snoede aspekt af DNA er et resultat af interaktioner mellem molekylerne, der udgør DNA og vand. De nitrogenholdige baser, der omfatter trinnene i den snoede trappe, holdes sammen af brintbindinger. Adenin er bundet med thymin (A-T) og guaninpar med cytosin (G-C). Disse nitrogenholdige baser er hydrofobe, hvilket betyder, at de mangler en affinitet for vand. Siden cellen cytoplasma og cytosol indeholder vandbaserede væsker, nitrogenholdige baser ønsker at undgå kontakt med cellevæsker. Sukker- og fosfatmolekylerne, der danner molekylets sukker-fosfatrygge, er hydrofile, hvilket betyder, at de er vandelskende og har en affinitet for vand.
DNA er arrangeret således, at phosphatet og sukkerryggen er på ydersiden og i kontakt med væske, mens nitrogenholdige baser er i den indre del af molekylet. For yderligere at forhindre, at de nitrogenholdige baser kommer i kontakt med celle væske, molekylet vrider sig for at reducere rummet mellem nitrogenholdige baser og fosfat- og sukkerstrenge. At de to DNA-strenge, der danner dobbelt helix, er anti-parallelle hjælper også med at vri molekylet. Anti-parallel betyder, at DNA-strengene løber i modsatte retninger, hvilket sikrer, at strengene passer tæt sammen. Dette reducerer potentialet for væske til at sive mellem baserne.
DNA-replikation og proteinsyntese
Den dobbelte helixform muliggør DNA-replikation og proteinsyntese at forekomme. I disse processer rulles det snoede DNA op og åbnes for at tillade en kopi af DNA'et. Ved DNA-replikation afvikles den dobbelte helix, og hver separeret streng bruges til at syntetisere en ny streng. Efterhånden som de nye strenge dannes, parres baser sammen, indtil der dannes to dobbelt-helix-DNA-molekyler fra et enkelt dobbelt-helix-DNA-molekyle. DNA-replikation er påkrævet for processerne i mitose og meiose at forekomme.
Ved proteinsyntese er DNA-molekylet transskriberede at fremstille en RNA version af DNA-koden kendt som messenger RNA (mRNA). Messenger-RNA-molekylet er derefter oversat at producere proteiner. For at DNA-transkription skal finde sted, skal den dobbelte DNA-helix slappe af og tillade et enzym kaldet RNA-polymerase at transkribere DNA'et. RNA er også en nukleinsyre, men indeholder basen uracil i stedet for thymin. Ved transkription danner guaninepar med cytosin og adeninpar med uracil til dannelse af RNA-transkriptet. Efter transkription lukkes DNA'et og vendes tilbage til sin oprindelige tilstand.
DNA-strukturopdagelse
James Watson og. Har fået æren for opdagelsen af den dobbelt-spiralformede struktur af DNA Francis Crick, tildelt en Nobelpris for deres arbejde. Bestemmelsen af DNA-strukturen var delvis baseret på mange andre forskeres arbejde, herunder Rosalind Franklin. Franklin og Maurice Wilkins brugte røntgenstrålediffraktion til at konstatere ledetråde om strukturen af DNA. Røntgenstrålediffraktionsfoto af DNA taget af Franklin, kaldet "fotografi 51", viste, at DNA-krystaller danner en X-form på røntgenfilm. Molekyler med en spiralformet form har denne type X-form mønster. Ved hjælp af bevis fra Franklins røntgendiffraktionsundersøgelse reviderede Watson og Crick deres tidligere foreslåede triple-helix DNA-model til en dobbelt-helix-model for DNA.
Bevis opdaget af biokemiker Erwin Chargoff hjalp Watson og Crick med at opdage baseparring i DNA. Chargoff demonstrerede, at koncentrationen af adenin i DNA er lig med koncentrationen af thymin, og koncentrationerne af cytosin er lig med guanin. Med denne information var Watson og Crick i stand til at bestemme, at bindingen af adenin til thymin (A-T) og cytosin til guanin (C-G) danner trinnene i den snoede trappeform af DNA. Sukker-fosfatryggen udgør trappens sider.
Kilder
- "Opdagelsen af den molekylære struktur af DNA - Den dobbelte helix." Nobelprize.org, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.