Perubahan DNA karena transisi. Apa itu DNA - asam deoksiribonukleat?Struktur nukleotida dalam molekul DNA

MOSKOW, 25 April - RIA Novosti, Tatyana Pichugina. Tepat 65 tahun yang lalu, ilmuwan Inggris James Watson dan Francis Crick menerbitkan sebuah artikel tentang penguraian struktur DNA, yang meletakkan dasar bagi ilmu baru - biologi molekuler. Penemuan ini banyak mengubah kehidupan umat manusia. RIA Novosti berbicara tentang sifat-sifat molekul DNA dan mengapa itu sangat penting.

Pada paruh kedua abad ke-19, biologi merupakan ilmu yang masih sangat muda. Para ilmuwan baru saja mulai mempelajari sel, dan gagasan tentang hereditas, meskipun sudah dirumuskan oleh Gregor Mendel, belum diterima secara luas.

Pada musim semi tahun 1868, seorang dokter muda Swiss, Friedrich Miescher, tiba di Universitas Tübingen (Jerman) untuk terlibat dalam karya ilmiah. Dia bermaksud untuk mengetahui bahan apa yang terbuat dari sel. Untuk percobaan saya memilih leukosit yang mudah didapat dari nanah.

Memisahkan inti dari protoplasma, protein dan lemak, Miescher menemukan senyawa dengan kandungan fosfor yang tinggi. Dia menyebut molekul ini nuklein ("inti" dalam bahasa Latin - inti).

Senyawa ini menunjukkan sifat asam, itulah sebabnya istilah “asam nukleat” muncul. Awalannya "deoksiribo" berarti molekul tersebut mengandung gugus H dan gula. Lalu ternyata itu sebenarnya garam, tapi namanya tidak diubah.

Pada awal abad ke-20, para ilmuwan telah mengetahui bahwa nuklein adalah polimer (yaitu molekul fleksibel yang sangat panjang dengan unit berulang), unit tersebut terdiri dari empat basa nitrogen (adenin, timin, guanin, dan sitosin), dan nuklein. terkandung dalam kromosom - struktur kompak yang terjadi dalam pembelahan sel. Kemampuan mereka untuk menularkan ciri-ciri keturunan ditunjukkan oleh ahli genetika Amerika Thomas Morgan dalam percobaan pada lalat buah.

Model yang menjelaskan gen

Tapi apa fungsi asam deoksiribonukleat, atau disingkat DNA, di dalam inti sel belum dipahami sejak lama. Diperkirakan memainkan beberapa peran struktural dalam kromosom. Unit hereditas—gen—dikaitkan dengan sifat protein. Terobosan ini dilakukan oleh peneliti Amerika Oswald Avery, yang secara eksperimental membuktikan bahwa materi genetik ditransfer dari bakteri ke bakteri melalui DNA.

Menjadi jelas bahwa DNA perlu dipelajari. Tapi bagaimana caranya? Pada saat itu, hanya sinar-X yang tersedia bagi para ilmuwan. Untuk menerangi molekul biologis dengannya, mereka harus dikristalisasi, dan ini sulit. Struktur molekul protein diuraikan dari pola difraksi sinar-X di Laboratorium Cavendish (Cambridge, UK). Peneliti muda yang bekerja di sana, James Watson dan Francis Crick, tidak memiliki data eksperimen sendiri tentang DNA, sehingga mereka menggunakan foto sinar-X rekannya dari King's College Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin.

Watson dan Crick mengusulkan model struktur DNA yang sama persis dengan pola sinar-X: dua untaian paralel dipelintir menjadi heliks tangan kanan. Setiap rantai terdiri dari sekumpulan basa nitrogen acak yang dirangkai pada tulang punggung gula dan fosfatnya, dan disatukan oleh ikatan hidrogen antar basa. Selain itu, adenin hanya berikatan dengan timin, dan guanin dengan sitosin. Aturan ini disebut prinsip saling melengkapi.

Model Watson dan Crick menjelaskan empat fungsi utama DNA: replikasi materi genetik, spesifisitasnya, penyimpanan informasi dalam molekul, dan kemampuannya bermutasi.

Para ilmuwan mempublikasikan penemuan mereka di jurnal Nature pada 25 April 1953. Sepuluh tahun kemudian, bersama Maurice Wilkins, mereka dianugerahi Hadiah Nobel Biologi (Rosalind Franklin meninggal pada tahun 1958 karena kanker pada usia 37).

“Sekarang, lebih dari setengah abad kemudian, kita dapat menyatakan bahwa penemuan struktur DNA memainkan peran yang sama dalam perkembangan biologi seperti penemuan inti atom dalam fisika. lahirnya ilmu fisika kuantum yang baru, dan penemuan struktur DNA menyebabkan lahirnya ilmu baru, biologi molekuler,” tulis Maxim Frank-Kamenetsky, ahli genetika terkemuka, peneliti DNA, dan penulis buku “The Molekul Paling Penting.”

Kode genetik

Sekarang yang tersisa hanyalah mencari tahu cara kerja molekul ini. Diketahui bahwa DNA mengandung instruksi untuk sintesis protein seluler, yang melakukan semua pekerjaan di dalam sel. Protein adalah polimer yang terdiri dari rangkaian (urutan) asam amino yang berulang. Apalagi hanya ada dua puluh asam amino. Spesies hewan berbeda satu sama lain dalam kumpulan protein dalam selnya, yaitu dalam urutan asam amino yang berbeda. Genetika menyatakan bahwa rangkaian ini ditentukan oleh gen, yang kemudian diyakini berfungsi sebagai bahan penyusun kehidupan. Tapi tidak ada yang tahu persis apa itu gen.

Kejelasan dibawakan oleh penulis teori Big Bang, fisikawan Georgiy Gamow, pegawai George Washington University (AS). Berdasarkan model heliks DNA beruntai ganda Watson dan Crick, ia menyatakan bahwa gen adalah bagian dari DNA, yaitu rangkaian tautan tertentu - nukleotida. Karena setiap nukleotida adalah salah satu dari empat basa nitrogen, kita hanya perlu mencari tahu bagaimana empat unsur mengkode dua puluh. Ini adalah gagasan tentang kode genetik.

Pada awal tahun 1960-an, diketahui bahwa protein disintesis dari asam amino di ribosom, semacam “pabrik” di dalam sel. Untuk memulai sintesis protein, suatu enzim mendekati DNA, mengenali daerah tertentu di awal gen, mensintesis salinan gen dalam bentuk RNA kecil (disebut templat), kemudian protein ditumbuhkan di ribosom dari asam amino.

Mereka juga menemukan bahwa kode genetiknya terdiri dari tiga huruf. Ini berarti bahwa satu asam amino berhubungan dengan tiga nukleotida. Satuan kode disebut kodon. Di ribosom, informasi dari mRNA dibaca kodon demi kodon secara berurutan. Dan masing-masingnya berhubungan dengan beberapa asam amino. Seperti apa bentuk sandinya?

Pertanyaan ini dijawab oleh Marshall Nirenberg dan Heinrich Mattei dari Amerika. Pada tahun 1961, mereka pertama kali melaporkan hasilnya pada kongres biokimia di Moskow. Pada tahun 1967, kode genetik telah diuraikan sepenuhnya. Ternyata hal ini bersifat universal untuk semua sel di semua organisme, yang mempunyai konsekuensi luas bagi ilmu pengetahuan.

Penemuan struktur DNA dan kode genetik sepenuhnya mengarahkan penelitian biologi. Fakta bahwa setiap individu memiliki rangkaian DNA yang unik telah merevolusi ilmu forensik. Menguraikan genom manusia telah memberi para antropolog metode baru untuk mempelajari evolusi spesies kita. Editor DNA yang baru ditemukan, CRISPR-Cas, memiliki rekayasa genetika yang sangat maju. Rupanya, molekul ini mengandung solusi terhadap masalah paling mendesak umat manusia: kanker, penyakit genetik, penuaan.

Watson Dan Berteriak menunjukkan bahwa DNA terdiri dari dua rantai polinukleotida. Setiap rantai dipelintir menjadi spiral ke kanan, dan keduanya dipelintir menjadi satu, yaitu dipelintir ke kanan pada sumbu yang sama, membentuk heliks ganda.

Rantainya antiparalel, yaitu diarahkan berlawanan arah. Setiap untai DNA terdiri dari tulang punggung gula-fosfat di mana basa terletak tegak lurus terhadap sumbu panjang heliks ganda; Basa yang berlawanan dari dua helai heliks ganda yang berlawanan dihubungkan oleh ikatan hidrogen.

Tulang punggung gula fosfat dua helai heliks ganda terlihat jelas pada model DNA spasial. Jarak antara tulang punggung gula-fosfat kedua rantai adalah konstan dan sama dengan jarak yang ditempati oleh sepasang basa, yaitu satu purin dan satu pirimidin. Dua purin akan memakan terlalu banyak ruang dan dua pirimidin akan memakan terlalu sedikit ruang untuk mengisi celah di antara kedua rantai tersebut.

Di sepanjang sumbu molekul, pasangan basa yang berdekatan terletak pada jarak 0,34 nm satu sama lain, yang menjelaskan periodisitas yang terdeteksi dalam pola difraksi sinar-X. Revolusi penuh spiral menyumbang 3,4 nm, yaitu 10 pasangan basa. Tidak ada batasan mengenai urutan nukleotida dalam satu rantai, namun karena aturan pasangan basa, urutan dalam satu rantai menentukan urutan nukleotida pada rantai lainnya. Oleh karena itu kita katakan bahwa dua helai heliks ganda saling melengkapi satu sama lain.

Watson Dan Berteriak menerbitkan pesan tentang model DNA Anda di majalah "" pada tahun 1953, dan pada tahun 1962 mereka, bersama dengan Maurice Wilkins, dianugerahi Hadiah Nobel untuk karya ini. Pada tahun yang sama, Kendrew dan Perutz menerima Hadiah Nobel atas karya mereka dalam menentukan struktur tiga dimensi protein, yang juga dilakukan dengan analisis difraksi sinar-X. Rosalind Franklin, yang meninggal karena kanker sebelum hadiah tersebut diberikan, tidak dimasukkan sebagai penerima karena Hadiah Nobel tidak diberikan secara anumerta.

Untuk mengenali struktur yang diusulkan sebagai materi genetik, perlu ditunjukkan bahwa ia mampu: 1) membawa informasi yang dikodekan dan 2) bereproduksi (replikasi) secara akurat. Watson dan Crick menyadari bahwa model mereka memenuhi persyaratan ini. Di akhir makalah pertama mereka, mereka dengan hati-hati mencatat: “Tidak luput dari perhatian kami bahwa pasangan basa spesifik yang kami dalilkan dengan segera memungkinkan kami untuk mendalilkan kemungkinan mekanisme penggandaan materi genetik.”

Dalam makalah kedua yang diterbitkan pada tahun 1953, mereka membahas implikasi genetik dari model mereka. Penemuan ini menunjukkan caranya struktur eksplisit mungkin dikaitkan dengan fungsi yang sudah ada pada tingkat molekuler, memberikan dorongan yang kuat bagi pengembangan biologi molekuler.

Menurut struktur kimianya, DNA ( Asam deoksiribonukleat) adalah biopolimer, yang monomernya adalah nukleotida. Artinya, DNA adalah polinukleotida. Selain itu, molekul DNA biasanya terdiri dari dua rantai yang dipilin relatif satu sama lain sepanjang garis heliks (sering disebut “pilin heliks”) dan dihubungkan satu sama lain melalui ikatan hidrogen.

Rantai dapat dipelintir ke kiri dan ke kanan (paling sering).

Beberapa virus memiliki DNA untai tunggal.

Setiap nukleotida DNA terdiri dari 1) basa nitrogen, 2) deoksiribosa, 3) residu asam fosfat.

Heliks DNA tangan kanan ganda

Komposisi DNA antara lain sebagai berikut: adenin, guanin, timin Dan sitosin. Adenin dan guanin adalah purin, dan timin dan sitosin - ke pirimidin. Terkadang DNA mengandung urasil, yang biasanya merupakan ciri khas RNA, yang menggantikan timin.

Basa nitrogen dari satu rantai molekul DNA dihubungkan ke basa nitrogen molekul lain secara ketat berdasarkan prinsip saling melengkapi: adenin hanya dengan timin (membentuk dua ikatan hidrogen satu sama lain), dan guanin hanya dengan sitosin (tiga ikatan).

Basa nitrogen dalam nukleotida itu sendiri terikat pada atom karbon pertama dalam bentuk siklik deoksiribosa, yang merupakan pentosa (karbohidrat dengan lima atom karbon). Ikatannya kovalen, glikosidik (C-N). Tidak seperti ribosa, deoksiribosa tidak memiliki salah satu gugus hidroksilnya. Cincin deoksiribosa dibentuk oleh empat atom karbon dan satu atom oksigen. Atom karbon kelima berada di luar cincin dan dihubungkan melalui atom oksigen ke residu asam fosfat. Juga, melalui atom oksigen pada atom karbon ketiga, residu asam fosfat dari nukleotida tetangganya melekat.

Jadi, dalam satu untai DNA, nukleotida yang berdekatan dihubungkan satu sama lain melalui ikatan kovalen antara deoksiribosa dan asam fosfat (ikatan fosfodiester). Tulang punggung fosfat-deoksiribosa terbentuk. Diarahkan tegak lurus terhadap rantai DNA lainnya, terdapat basa nitrogen, yang dihubungkan ke basa rantai kedua melalui ikatan hidrogen.

Struktur DNA sedemikian rupa sehingga tulang punggung rantai yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen diarahkan ke arah yang berbeda (disebut “multiarah”, “antiparalel”). Di sisi yang ujungnya dengan asam fosfat terikat pada atom karbon kelima deoksiribosa, sisi lainnya diakhiri dengan atom karbon ketiga yang “bebas”. Artinya, kerangka satu rantai terbalik dibandingkan dengan rantai lainnya. Jadi, dalam struktur rantai DNA, ujung 5" dan ujung 3" dibedakan.

Selama replikasi DNA (penggandaan), sintesis rantai baru selalu berlangsung dari ujung ke-5 ke ujung ketiga, karena nukleotida baru hanya dapat ditambahkan ke ujung ketiga yang bebas.

Pada akhirnya (secara tidak langsung melalui RNA), setiap tiga nukleotida berturut-turut dalam rantai DNA mengkode satu protein asam amino.

Penemuan struktur molekul DNA terjadi pada tahun 1953 berkat karya F. Crick dan D. Watson (yang juga difasilitasi oleh karya awal ilmuwan lain). Meskipun DNA dikenal sebagai zat kimia pada abad ke-19. Pada tahun 40-an abad ke-20, menjadi jelas bahwa DNA adalah pembawa informasi genetik.

Heliks ganda dianggap sebagai struktur sekunder molekul DNA. Dalam sel eukariotik, sebagian besar DNA terletak di kromosom, yang terikat dengan protein dan zat lain, dan juga dikemas lebih padat.

Rencana kelahiran seseorang sudah siap ketika sel reproduksi ibu dan ayah menyatu menjadi satu. Formasi ini disebut zigot atau telur yang telah dibuahi. Rencana perkembangan organisme terkandung dalam molekul DNA yang terletak di inti sel tunggal ini. Di dalamnya warna rambut, tinggi badan, bentuk hidung dan segala sesuatu yang membuat seseorang menjadi individu dikodekan.

Tentu saja, nasib seseorang tidak hanya bergantung pada molekulnya, tetapi juga banyak faktor lainnya. Namun gen yang diturunkan saat lahir juga sangat mempengaruhi jalan yang menentukan. Dan mereka mewakili urutan nukleotida.

Setiap kali sel membelah, DNA berlipat ganda. Oleh karena itu, setiap sel membawa informasi tentang struktur seluruh organisme. Seolah-olah, ketika membangun sebuah bangunan bata, setiap bata memiliki rencana arsitektur untuk keseluruhan strukturnya. Anda hanya melihat satu batu bata dan Anda sudah tahu struktur bangunan mana yang menjadi bagiannya.

Struktur sebenarnya dari molekul DNA pertama kali ditunjukkan oleh ahli biologi Inggris John Gurdon pada tahun 1962. Dia mengambil inti sel dari usus katak dan, dengan menggunakan teknik bedah mikro, mentransplantasikannya ke dalam telur katak. Apalagi di dalam telur ini, intinya sendiri sebelumnya telah dibunuh oleh penyinaran ultraviolet.

Katak normal tumbuh dari telur hibrida. Terlebih lagi, itu benar-benar identik dengan yang inti selnya diambil. Hal ini menandai dimulainya era kloning. Dan orang pertama yang berhasil mengkloning mamalia adalah domba Dolly. Dia hidup selama 6 tahun dan kemudian meninggal.

Namun, alam sendiri juga menciptakan kembaran. Hal ini terjadi ketika, setelah pembelahan pertama zigot, dua sel baru tidak tetap bersatu, tetapi menjauh, dan masing-masing menghasilkan organismenya sendiri. Beginilah cara bayi kembar identik dilahirkan. Molekul DNA mereka persis sama, itulah sebabnya anak kembar sangat mirip.

Secara tampilan, DNA menyerupai tangga tali yang dipilin menjadi spiral tangan kanan. Dan terdiri dari rantai polimer yang masing-masing terbentuk dari 4 jenis unit: adenin (A), guanin (G), timin (T) dan sitosin (C).

Dalam urutannya itulah program genetik organisme hidup terkandung. Gambar di bawah, misalnya, menunjukkan nukleotida T. Cincin atasnya disebut basa nitrogen, cincin beranggota lima di bawah adalah gula, dan di sebelah kiri adalah gugus fosfat.

Gambar tersebut menunjukkan nukleotida timin, yang merupakan bagian dari DNA. 3 nukleotida sisanya mempunyai struktur serupa, namun berbeda dalam basa nitrogennya. Cincin kanan atas adalah basa nitrogen. Cincin beranggota lima terbawah adalah gula. Gugus kiri PO - fosfat

Dimensi molekul DNA

Diameter heliks ganda adalah 2 nm (nm adalah nanometer, sama dengan 10 -9 meter). Jarak antara pasangan basa yang berdekatan sepanjang heliks adalah 0,34 nm. Heliks ganda membuat revolusi penuh setiap 10 pasang. Tetapi panjangnya tergantung pada organisme yang memiliki molekul tersebut. Virus paling sederhana hanya memiliki beberapa ribu tautan. Bakteri memiliki beberapa juta di antaranya. Dan organisme tingkat tinggi memiliki miliaran jumlah.

Jika seluruh DNA yang terkandung dalam satu sel manusia diregangkan menjadi satu garis, maka akan diperoleh seutas benang yang panjangnya kira-kira 2 m, ini menunjukkan bahwa panjang benang tersebut milyaran kali lebih besar dari ketebalannya. Untuk lebih membayangkan ukuran suatu molekul DNA, bayangkan ketebalannya 4 cm, benang yang diambil dari satu sel manusia dapat mengelilingi bumi di sepanjang garis khatulistiwa. Pada skala ini, seseorang akan seukuran bumi, dan inti sel akan tumbuh seukuran stadion.

Apakah model Watson dan Crick benar?

Mengingat struktur molekul DNA, timbul pertanyaan tentang bagaimana molekul itu, yang memiliki panjang begitu besar, terletak di dalam nukleus. Letaknya harus sedemikian rupa sehingga seluruh panjangnya dapat diakses oleh RNA polimerase, yang membaca gen yang diinginkan.

Bagaimana replikasi dilakukan? Lagi pula, setelah penggandaan, kedua rantai yang saling melengkapi harus terpisah. Ini cukup sulit, karena rantai awalnya dipelintir menjadi spiral.

Pertanyaan-pertanyaan seperti itu awalnya menimbulkan keraguan mengenai validitas model Watson dan Crick. Namun model ini terlalu spesifik dan hanya menggoda para spesialis karena tidak dapat diganggu gugat. Oleh karena itu, setiap orang bergegas mencari kekurangan dan kontradiksi.

Beberapa ahli berasumsi bahwa jika molekul naas tersebut terdiri dari 2 rantai polimer yang dihubungkan oleh ikatan non-kovalen lemah, maka molekul-molekul tersebut akan menyimpang ketika larutan dipanaskan, yang dapat dengan mudah diverifikasi secara eksperimental.

Para ahli kedua menjadi tertarik pada basa nitrogen yang membentuk ikatan hidrogen satu sama lain. Hal ini dapat diverifikasi dengan mengukur spektrum molekul di wilayah inframerah.

Yang lain lagi berpendapat bahwa jika basa nitrogen memang tersembunyi di dalam heliks ganda, maka akan mungkin untuk mengetahui apakah molekul tersebut dipengaruhi oleh zat yang hanya dapat bereaksi dengan gugus tersembunyi tersebut.

Banyak eksperimen dilakukan dan pada akhir tahun 50-an abad ke-20 menjadi jelas bahwa model yang diusulkan oleh Watson dan Crick lulus semua pengujian. Upaya untuk membantahnya gagal.

Satuan monomernya adalah nukliatida.

Apa itu DNA?

Semua informasi tentang struktur dan fungsi organisme hidup terkandung dalam bentuk kode dalam materi genetiknya. Dasar dari materi genetik suatu organisme adalah asam deoksiribonukleat (DNA).

DNA pada sebagian besar organisme, ini adalah molekul polimer rantai ganda yang panjang. Selanjutnya unit monomer (deoksiribonukleotida) di salah satu rantainya berhubungan dengan ( yang saling melengkapi) urutan deoksiribonukleotida menjadi yang lain. Prinsip saling melengkapi memastikan sintesis molekul DNA baru yang identik dengan yang asli ketika digandakan ( replikasi).

Bagian dari molekul DNA yang mengkodekan sifat tertentu - gen.

Gen– ini adalah elemen genetik individu yang memiliki urutan nukleotida yang sangat spesifik dan mengkodekan karakteristik tertentu dari suatu organisme. Beberapa dari mereka mengkode protein, yang lain hanya mengkodekan molekul RNA.

Informasi yang terkandung dalam gen yang mengkode protein (gen struktural) diuraikan melalui dua proses berurutan:

• Sintesis RNA (transkripsi): DNA disintesis pada bagian tertentu seperti pada matriks RNA pembawa pesan (mRNA).
• sintesis protein (terjemahan): Selama operasi terkoordinasi dari sistem multikomponen dengan partisipasi mengangkut RNA (tRNA), mRNA, enzim dan berbagai faktor protein dilakukan sintesis protein.

Semua proses ini memastikan terjemahan yang benar dari informasi genetik yang dienkripsi dalam DNA dari bahasa nukleotida ke bahasa asam amino. Urutan asam amino dari molekul protein menentukan struktur dan fungsinya.

struktur DNA

DNA- Ini polimer organik linier. Miliknya - nukleotida, yang pada gilirannya terdiri dari:

Dalam hal ini, gugus fosfat terikat 5′ atom karbon residu monosakarida, dan basa organik - menjadi 1′-atom.

Ada dua jenis basa dalam DNA:

Struktur nukleotida dalam molekul DNA

DI DALAM DNA monosakarida disajikan 2′-deoksiribosa, hanya berisi 1 gugus hidroksil (OH), dan masuk RNA - ribosa memiliki 2 gugus hidroksil (OH).

Nukleotida terhubung satu sama lain ikatan fosfodiester, sedangkan gugus fosfat 5′ atom karbon satu nukleotida yang terikat padanya Gugus 3'-OH deoksiribosa nukleotida tetangga (Gambar 1). Di salah satu ujung rantai polinukleotida terdapat Gugus Z'-OH (ujung Z'), dan di sisi lain - Gugus 5′-fosfat (ujung 5′).

Tingkat struktur DNA

Merupakan kebiasaan untuk membedakan 3 tingkat struktur DNA:

• utama;
• sekunder;
• tersier

Struktur primer DNA adalah urutan susunan nukleotida dalam rantai polinukleotida DNA.

Struktur sekunder DNA menstabilkan antara pasangan basa komplementer dan merupakan heliks ganda dari dua rantai antiparalel yang dipilin ke kanan pada sumbu yang sama.

Jumlah putaran spiral tersebut adalah 3,4nm, jarak antar rantai 2nm.

Struktur DNA tersier - super-spesialisasi DNA. Heliks ganda DNA dapat mengalami helikalisasi lebih lanjut di beberapa tempat untuk membentuk superkoil atau bentuk lingkaran terbuka, sering kali disebabkan oleh penggabungan kovalen pada ujung terbukanya. Struktur DNA superkoil memastikan pengemasan yang ekonomis dari molekul DNA yang sangat panjang dalam sebuah kromosom. Jadi, dalam bentuk memanjang, panjang molekul DNA adalah 8 cm, dan dalam bentuk superspiral cocok 5nm.

aturan Chargaff

Aturan E. Chargaff adalah pola kandungan kuantitatif basa nitrogen dalam molekul DNA:

1. Dalam DNA fraksi mol basa purin dan pirimidin sama: SEBUAH+G = C+ T atau (A+G)/(C + T)=1 .
2. Dalam DNA jumlah basa dengan gugus amino (A+C) sama jumlah basa dengan kelompok keto (G+ T):SEBUAH+C= G+ T atau (A+C)/(G+ T)= 1
3. Aturan kesetaraan, yaitu: SEBUAH=T, G=C; SEBUAH/T = 1; G/C=1.
4. Komposisi nukleotida DNA pada organisme dari berbagai kelompok bersifat spesifik dan berkarakter koefisien spesifisitas: (G+C)/(A+T). Pada tumbuhan dan hewan tingkat tinggi koefisien spesifisitas kurang dari 1, dan sedikit berfluktuasi: dari 0,54 sebelum 0,98 , pada mikroorganisme lebih dari 1.

Model DNA Watson-Crick

Pada tahun 1953 James Watson dan Fransiskus Berteriak, berdasarkan analisis difraksi sinar-X kristal DNA, sampai pada kesimpulan bahwa DNA asli terdiri dari dua rantai polimer yang membentuk heliks ganda (Gambar 3).

Rantai polinukleotida yang dililitkan di atas satu sama lain diikat menjadi satu ikatan hidrogen, terbentuk antara basa komplementer dari rantai yang berlawanan (Gambar 3). Di mana adenin membentuk pasangan hanya dengan timin, A guanin- Dengan sitosin. Pasangan basa PADA sedang stabil dua ikatan hidrogen, dan beberapa G-C - tiga.

Panjang DNA beruntai ganda biasanya diukur dengan jumlah pasangan nukleotida komplementer ( P.N.). Untuk molekul DNA yang terdiri dari ribuan atau jutaan pasangan nukleotida, diambil satuan t.b.s. Dan mpn masing-masing. Misalnya, DNA kromosom 1 manusia panjangnya satu heliks ganda 263 mb.

Tulang punggung gula fosfat molekul, yang terdiri dari gugus fosfat dan residu deoksiribosa yang terhubung Ikatan 5'-3'-fosfodiester, membentuk “dinding samping tangga spiral”, dan pasangan basa PADA Dan G-C- langkah-langkahnya (Gambar 3).

Gambar 3: Model DNA Watson-Crick

rantai molekul DNA antiparalel: salah satunya memiliki arah 3'→5′, lainnya 5'→3′. Menurut prinsip saling melengkapi, jika salah satu rantai mengandung urutan nukleotida 5-TAGGCAT-3′, maka pada rantai komplementer di tempat ini harus ada barisan 3′-ATCCGTA-5′. Dalam hal ini, bentuk untaian ganda akan terlihat seperti ini:

• 5′-TAGGCAT-3′
• 3-ATCCGTA-5′.

Dalam rekaman seperti itu 5′ ujung rantai atas selalu ditempatkan di sebelah kiri, dan 3′ berakhir- di sebelah kanan.

Pembawa informasi genetik harus memenuhi dua persyaratan dasar: mereproduksi (replikasi) dengan ketelitian yang tinggi Dan menentukan (mengkodekan) sintesis molekul protein.

Model DNA Watson-Crick sepenuhnya memenuhi persyaratan ini karena:

• Menurut prinsip saling melengkapi, setiap untai DNA dapat berfungsi sebagai cetakan untuk pembentukan rantai komplementer baru. Akibatnya, setelah satu putaran, dua molekul anak terbentuk, yang masing-masing memiliki urutan nukleotida yang sama dengan molekul DNA aslinya.
• urutan nukleotida gen struktural secara unik menentukan urutan asam amino dari protein yang dikodekannya.

1. Satu molekul DNA manusia mengandung sekitar 1,5 gigabyte informasi. Pada saat yang sama, DNA seluruh sel tubuh manusia memakan 60 miliar terabyte, yang disimpan dalam 150-160 gram DNA.
2. Hari DNA Internasional dirayakan pada tanggal 25 April. Pada hari ini di tahun 1953 James Watson Dan Fransiskus Creek diterbitkan dalam sebuah majalah Alam artikelnya berjudul "Struktur molekul asam nukleat" , di mana heliks ganda molekul DNA dijelaskan.

Bibliografi: Bioteknologi molekuler: prinsip dan aplikasi, B. Glick, J. Pasternak, 2002