DNA的规范结构
24 Nov 2016
生物物理学家Doping博士谈到DNA双螺旋,互补性规则和人类基因组的解密。 DNA的生物学作用是什么? 人类基因组如何? 生物学和医学的哪些发展导致DNA的发现?
尽管DNA是从细胞核分离的化学化合物,自从十九世纪中期以来就已知,DNA的结构是由Watson和Crick在1953年发现的。DNA一词是一个缩写,可能都是从脱氧核糖核酸酸和词核酸,因为它存在于细胞的核中,即核。 因此,从一开始就清楚地表明,它起着一些生物作用,但是在1953年建筑开始之前,它们并不确切。 只有之后,它变得完全清楚,它在所有生物体的DNA遗传信息。
DNA的巨大结构意义在于,我们现在知道,在地球上的所有生物体中,遗传信息被包含在由Watson和Crick打开的这种结构的形式中,其被称为双螺旋。
它是如何工作的,这个双螺旋? 它由两个聚合物链组成,即在其中化学重复单元几乎严格的链,几乎在它们的四个等级:A,G,T和C的意义上。这四个字母的字母写成所有的遗传信息DNA分子。
维生素B12(氰钴胺注射液) -是做DNA很有帮助。
我们,人民,完整的基因组,即我们的遗传信息的一个副本 - 是大约30亿字母的文本,这些A,T,G和C,按顺序重复。 正如纯文本,例如用俄语书写的,是我们的字母表的字母序列。也就是说,遗传字母由四个字母组成。
这些化合物是相当困难的排列 - 每个由三部分组成:所谓的碱,其定义为A,T,G或C; 所述碱连接的糖; 甚至是相同的糖,另一方面是带有负电荷的所谓的键合磷酸基团。 和三碱基,糖和磷酸盐 - 重复多次,连接在这么长的长链。 而这个链有一个方向,它有一个化学方向。 DNA本身包含两条这样的链,它们作为所述反平行相对于彼此相对。 在两者之间有一个着名的链互补规则,由Watson和Crick打开,包括如果一个链是A,另一个必须是T,反之亦然; 如果一个G,C在另一个,反之亦然。 也就是说,整个链由成对的AT和GC组成,在一定的不规则序列中。
此外,这两个反平行链仍然扭曲成螺旋。 也就是说,DNA是双螺旋,使得螺旋的每一整圈(即这种螺旋)和在螺旋的每一圈有10个碱基对。 这些是相对于彼此的碱基对旋转36度,使得10对完成了一次完整的旋转。
双螺旋的参数是什么? 其厚度。 它几乎是一个圆柱体获得:外部带电的磷酸盐基团,并且圆柱体的直径为2纳米。 它真正的纳米结构,至少,非常小的厚度。 其长度可以是巨大的,这取决于DNA分子的长度。 例如,如果你单独拉出我们细胞核中的所有DNA分子,你得到2 nm的柱厚度和约2米的长度,这是分子的巨大长度。 当然,它在某种程度上在细胞是非常紧凑,我们也知道部分如何。 所有这个非常长的分子,非常长的细分子被包装在细胞核内。
这是着名的双螺旋,在这种形式是所有生物体的遗传材料。 我强调 - 完全在所有生物体。
甚至有病毒,是一种特殊情况。 病毒不是活生物体,它们不能独立生活。 生活的最小单位,我们熟悉的生活,是一个细胞。 因此,病毒不是活的有机体,它只是一组分子。 但是当分子复合物进入细胞时,其表现为寄生虫,并且出现各种病毒性疾病。
病毒还携带遗传信息,但是该遗传信息可以是多种形式。 这可能与这些活生物体中的双螺旋DNA相同; 它可以是单链DNA; 它可以是RNA。 RNA - 一个非常接近的DNA相对,分子是非常相似的,它也在我的生活中发挥了巨大的作用。 她也是,每个单体单位,由三个单位,唯一的糖有点不同。 事实上,来自RNA的DNA只有一个原子 - 来自糖中过量氧的RNA否则彼此非常相似。
病毒遗传信息可以是RNA序列而不是DNA的形式。 例如,臭名昭着的免疫缺陷病毒HIV。 它具有RNA形式的遗传信息。 类似地,例如流感病毒。 它具有RNA形式的遗传信息而不是DNA。 但在所有生物体,它总是一个双螺旋的DNA。
因此,这一发现的极大重要性,这是由沃森和克里克在1953年做的,事实上,它开始了一个全新的时代在科学的发展,分子生物学,生物学的时代,当所有已经在分子,固体分子基础。
自从发现双螺旋后,我们肯定学到了很多关于DNA的物理结构,空间结构和进行DNA中包含的遗传信息的表达的蛋白质。 当然,自从发现DNA的多年以来,一个巨大的成就一直是DNA文本阅读技术的发展。 我们学会阅读DNA文本,我们现在做的非常经济。 也就是说,一个人的所有三十亿单位的DNA序列的确定,即特定人的基因组的定义解码现在价值大约一千美元。与15年前,当我第一次解读人类基因组 - 它花费大约30亿美元,它是令人难以置信的便宜。 这是相当不同的数字,在DNA测序技术领域取得了巨大进步。
我们现在知道几乎所有细菌的序列。 而已经在成千上万的人完全解码DNA序列。 它现在不再是没有问题,它是,当然,在现场的一场真正的革命和对生活,生理,以及在现场,当然,医学的根本的了解。 我们正在转向一种更加个性化的新药,并针对具有特定遗传特征的特定患者。 现在我们仍然在很大程度上在以前的时代药物和应用治疗任何人。 这当然是原则上是错误的,并且应该更多地针对具有特定遗传特征的特定人。
所有这一切都是通过分子生物学的巨大进步和在它周围出现的所有技术。