|
* Но тъй като са възможни само 4 комбинации, базите на едната от нишките са достатъчни, за да се опише последователността.
* Редът, в който са разположени базите по дължината на ДНК, е важен — [[ДНК секвенция|ДНК-последователността (или секвенцията)]] е описанието на гените.
* [[реп
* [[репликация на ДНК|Репликация]]та или удвояването на ДНК се осъществява чрез разделяне на двете нишки с относително прости химически реакции и създаване на „втората половина“ на така получената единична верига чрез потапяне в „супа“, която съдържа всичките четири бази. Тъй като всяка база може да се комбинира само с една от останалите три бази, подредбата на базите в съществуващата верига определят еднозначно какви бази ще има в новообразуваната верига и как ще са подредени. По този начин, всяка единична верига образува точно копие на оригиналната ДНК, като събира необходимите бази в „супата“, освен ако не настъпи [[мутация]].
* [[мутация|Мутации]]те са просто химически грешки в този процес: една база може случайно да бъде пропусната, вмъкната или грешно копирана или пък веригата може да бъде скъсена или удължена; всички други основни мутации могат да се опишат като комбинация от тези случайни „операции“.
== Едновери
== История ==
[[Категор
ДНК е позната на учените от повече от сто години. Швейцарският биолог и химик [[Фридрих Мишер]] (по образование лекар) я идентифицира първоначално през [[1868]] г. в напоените с кръв и секрет бинтове от превръзките на ранени войници в Тюбинген, а по-късно, след 1870 г. в Базел — в сперматозоиди от сьомга, от които изолира първата чиста ДНК. Той нарича откритата от него субстанция нуклеин, а през 1874 г. успява да раздели нуклеина на [[белтък]] и [[киселина]], която киселина през 1889 г. е наречена от неговия ученик Рихард Алтман "нуклеинова". ДНК е призната за носител на наследствеността едва през [[1944]] г. в резултат на експеримент, реализиран от [[Осуалд Ейвъри]] и неговите колеги Колин МакЛойд и Маклин МакКарти. Структурата на двойната ДНК [[спирала]] е открита през [[1953]] г. от [[Джеймс Уотсън]] и [[Франсис Крик]] в [[Кеймбриджки университет|Кеймбриджкия университет]]. За това си откритие те получават [[Нобелова награда за физиология или медицина]], заедно с [[Морис Уилкинс]], в чиято лаборатория са направени рентгеноструктурните кристалографски анализи на ДНК, подсказали на Уотсън и Крик идеята за нейната структура.
== Преглед на молекулярната структура ==
[[Картинка:ДНК.jpg|right]]
Въпреки че понякога ДНК е наричана „молекулата на наследствеността“, парчетата ДНК, както си ги представят повечето хора, не са единични молекули. По-скоро те са двойки молекули, които се преплитат като лиани, образувайки '''двойна [[спирала]]'''.
Всяка лианообразна молекула е ДНК верига: химически свързана верига от [[нуклеотид]]и, всеки от които се състои от [[захар]], [[фосфат]] и един от четирите вида [[ароматни въглеводороди|ароматно-въглеводородни]] „[[азотна база|бази]]“. Тъй като нишките в ДНК са изградени от тези нуклеотидни елементи, те са [[полимер]]и.
Тъй като има четири вида бази, има и четири вида нуклеотиди, които често се обозначават като своите бази. Тези бази са [[аденин]] (А), [[тимин]] (Т), [[цитозин]] (Ц) и [[гуанин]] (Г).
Полинуклеотидните вериги в двойната верига на ДНК могат да се свързват чрез [[хидрофобен ефект|хидрофобния ефект]]. Това кои вериги остават свързани, се определя от [[базисни двойки|комплементарното свързване]]. Всяка база образува водородни връзки само с една от останалите бази — А с Т, Ц с Г — така че видът на базите на едната верига определя силата на връзката — колкото повече комплементарни бази съществуват, толкова по-силна и устойчива е връзката.
Механизмите в клетката могат да разделят двойната спирала на ДНК и така всяка единична верига може да служи за шаблон за създаване на нова верига, почти еднаква с предишната. Грешките при синтеза се наричат [[мутация|мутации]]. Процес, наречен [[ПВР]] имитира този процес ''ин витро'' в нежива среда.
Тъй като при свързване в двойки нуклеотидните бази се обръщат към оста на спиралата, а захарните и фосфатните групи са от външната страна, двете вериги, които те образуват, изглеждат като носещи елементи на спиралата. В действителност химическите връзки между фосфатите и захарите свързват един нуклеотид със съседните му във веригата.
== Роля на секвенцията ==
{{основна|ДНК секвенция}}
Последователността от нуклеотиди по една ДНК-верига в един [[ген]] (наричана също секвенция) дефинира един [[белтък]], който организмът трябва да произведе или както е прието да се казва, да „[[генна експресия|експресира]]“ в един или няколко момента от живота си, като използва информацията, съдържаща се в последователността. Отношението между нуклеотидната последователност и тази от [[амонокиселина|аминокиселини]] в белтъка се определя от прости клетъчни правила на [[транслация (биология)|транслация]], познати под името [[генетичен код]]. Генетичният код се състои от трибуквени думи (наречени [[кодон]]и), образувани от последователност от три нуклеотида (напр. АЦТ, ЦАГ, ТТТ). Тези кодони след това могат да се транслират посредством информационна рибонуклеинова киселина (РНК) и впоследствие транспортна РНК до кодон, съответстващ на определена аминокиселина. Тъй като има 64 възможни кодона, повечето аминикиселини имат повече от един възможен съответен кодон. Има също така три „стоп“ или „безсмислени“ кодона, озачаващи края на кодовата последователност.
Изглежда, че при много [[вид]]ове организми само малка част от цялата последователност на [[геном]]a кодира белтъци. Функцията на останалата част е предмет на спекулации. Знае се, че някои нуклеотидни секвенции задават афинитет към [[ДНК свързващ белтък|ДНК свързващи белтъци]], които играят различни жизненоважни роли, по-специално чрез контрол на репликацията и транскрипцията. Тези последователности често се наричат [[регулационна секвенция|регулационни секвенции]] и изследователите предполагат, че засега са идентифицирали само една малка част от съществуващите. „[[Отпадъчна ДНК|Отпадъчната ДНК]]“ представлява участъци, които не изглежда да съдържат гени или да имат някаква функция.
Секвенцията определя и податливостта на даден сегмент от ДНК на разкъсване, причинено специфично от [[ензим]]и - [[рестрикционна ендонуклеаза|рестрикционни ендонуклеази]] (съкр. рестриктази)— най-типичното средство на [[генно инженерство|генното инженерство]]. Позициите на местата на разкъсване след третиране на генома на даден индивид с определен ензим са строго специфични. В практиката се използва третиране само на определен участък, при което може да се състави [[ДНК профил]] на индивида (един от множеството възможни).
== Репликация на ДНК ==
{{основна|Репликация на ДНК}}
Репликация или синтез на ДНК е процесът на копиране на двойната верига на ДНК преди [[делене на клетката]]. Двете получени двойни вериги са почти съвсем еднакви, но понякога грешки при репликацията могат да доведат до получаване на не съвсем точно копие (виж [[мутация]]) и всяка от тях се състои от една оригинална и една новосинтезирана верига. Това се нарича ''[[полуконсервативна репликация]]''. Процесът на репликация се състои от три стъпки: ''инициация'', ''репликация'' и ''терминация''.
== Механични свойства, важни в биологията ==
Водородните връзки между веригите на двойната спирала са достатъчно слаби, за да могат лесно да бъдат прекъснати с помощта на [[ензим]]и. Ензими, познати като [[хеликаза|хеликази]] разсукват веригите, за да подпомогнат действието на ензими, четящи последователността като [[ДНК-полимераза]]та. При разсукването ензимите трябва да прекъснат по химически начин фосфатният гръбнак на едната от веригите, за да може тя да се завърти около другата верига. Веригите могат също така да бъдат разделени чрез леко нагряване, използвано например в [[ПВР]], ако имат по-малко от около 10 000 '''базисни двойки''' (10 килобазисни двойки или 10 кбд). Усукването на ДНК-веригите затруднява разделянето на дълги сегменти.
Когато двата края на една двойна спирала на ДНК са съединени, така че тя образува кръг, както е при [[плазмид]]ите, веригите са [[теория на възлите|топологично]] заплетена. Това означава, че те не могат да бъдат разделени чрез леко нагряване или друг процес, който не включва прекъсване на едната верига. Задачата за разплитане на топологично свързани вериги на ДНК се изпълнява от ензими, наречени [[топоизомераза|топоизомерази]]. Някои от тези ензими разплитат цикличната ДНК чрез прекъсване на двете вериги, така че друг двойноверижен сегмент да може да мине между тях. Разплитането е необходимо за репликацията на циклични ДНК, както и за различни видове [[рекомбинация (генетика)|рекомбинация]] в линейни ДНК.
Спиралата на ДНК може да приеме една от три леко различаващи се форми. За преобладаваща в клетките се счита „B“ формата, описана от Джеймс Уотсън и Франсис Крик. Тя е широка 2 [[нанометър|нанометра]] и има дължина 3,4 нанометра на 10 базисни двойки (бд) от последователността. Средната дължина на стъпката на спиралата — последователността, в продължение на която спиралата прави едно пълно завъртане около оста си - е също толкова. Честотата на завъртанията зависи до голяма степен от притеглящите сили, които всяка база упражнява върху съседите си във веригата.
Малката ширина на двойната спирала прави намирането ѝ чрез конвенционална [[електронен микроскоп|електронна микроскопия]] невъзможно, освен чрез интензивно оцветяване. В същото време ДНК в много клетки може да бъде с макроскопична дължина — около 5 [[сантиметър|сантиметра]] за веригите в една човешка хромозома. Следователно клетките трябва да сбиват или „пакетират“ ДНК, за да могат да я побират. Това е една от функциите на [[хромозоми]]те, които съдържат [[белтък|белтъци]], подобни на макари, наречени [[хистон]]и, около които ДНК се навива.
При липса на напрежение B-формата на ДНК-спиралата се усуква на 360° на всеки 10,6 базови двойки. Но много процеси в молекулярната биология могат да причинят напрежения. Един сегмент от ДНК с недостатъчно или прекалено усукване на спиралата се нарича съответно положително или отрицателно „пренавит“. ДНК ''ин виво'' обикновено е отрицателно пренавита, което подпомага разсукването на двойната спирала, необходимо за [[транскрипция (биология)|РНК транскрипция]].
Другите две познати двойно-спирални форми на ДНК, наречени A и Z, се различават донякъде по своята геометрия и размери. Изглежда възможно A-формата да се среща само в дехидрирани проби от ДНК като тези, използвани в [[кристалография|кристалографски]] експерименти, и може би в хибридни свързвания на ДНК и [[РНК]]-вериги. ДНК-сегменти, които клетките са [[метилация|метилирали]] с регулиращи цели, могат да възприемат Z-геометрия, при която веригите са усукани около оста на спиралата като огледален образ на B-формата.
== Четене на ДНК секвенции ==
Поради несиметричната форма и свързване на нуклеотидите една ДНК-верига винаги има видима ориентация. Поради тази ориентация внимателното разглеждане на една двойна спирала показва, че нуклеотидите са ориентирани в една посока по едната верига (''„възходящата верига“'') и в обратната посока по другата верига (''„низходящата верига“''). Такова разполагане на веригите се нарича ''антипаралелно''.
Заради химическата номенклатура хората, които работят с ДНК, наричат асиметричните краища на едната верига '''5'''' и '''3'''' краища (произнасят се „пет прим“ и „три прим“). Работещите с ДНК, (а също така и ензимите), винаги четат нуклеотидните последователности в „'''5' към 3' посока'''“. В една вертикално ориентирана двойна спирала 3' веригата се нарича възходяща, а 5' веригата — низходяща.
Като резултат от тяхното антипаралелно разположение и предпочитанията на ензимите при четене на последователността, дори и двете вериги да носеха идентични, вместо допълващи се поредици, клетките могат да транслират правилно само едната от тях. Другата верига може да бъде прочетена от клетката само отзад напред. [[молекулярна биология|Молекулярните биолози]] наричат една последователност „'''сенс'''“, ако е транслирана или транслируема, а нейната допълнителна (комплементарна) — ''„антисенс“''. Следователно, донякъде парадоксално, шаблонът за транскрипция е ''антисенс''-веригата. Полученият запис е РНК-копие на ''сенс''-веригата и самият той е ''сенс''.
При някои вируси разликата между сенс и антисенс е размита, тъй като определени секвенции от техните [[геном]]и вършат двойна работа, кодирайки един белтък, ако бъдат четени 5' към 3' по едната верига и втори белтък, когато се четат в обратна посока по другата верига. Така геномите на тези вируси са необикновено компактни за броя гени, които съдържат. Това се разглежда от биолозите като [[адаптация]].
Тополозите обичат да отбелязват, че разполагането на 3'-края на едната верига на ДНК до 5'-края на другата в двата края на един двойноспирален сегмент прави конструкцията „[[раков канон]]“.
== Едноверижна ДНК и поправка на мутациите ==
В някои [[вирус]]и ДНК е в неспирална, едноверижна форма. Тъй като много от механизмите за [[поправка на ДНК]] в клетките работят само със свързани бази, вирусите, които носят [[геном]]ите си в едноверижна ДНК, [[мутация|мутират]] сравнително по-често. В резултат такива видове могат да се адаптират по-бързо, за да не изчезнат като вид. Резултатът обаче не би бил толкова благоприятен при по-сложни и по-бавно размножаващи се организми, което може да обясни защо само вирусите носят едноверижни ДНК. Тези вируси печелят и от по-ниската "цена" на репликацията на една верига вместо две.
[[Категория:Генетика]]
[[Категория:Клетъчна биология]]
[[Категория:Нуклеинови киселини]]
[[Категория:Спирали]]
[[Категория:ДНК]]
{{Link FA|eu}}
{{Link FA|de}}
{{Link FA|en}}
{{Link FA|pt}}
{{Link FA|ru}}
{{Link FA|uk}}
{{Link FA|zh}}
{{Link FA|ca}}
[[ruer[[af:ДНАDNS]]
[[af:DNS]]
[[an:Aceto desoxirribonucleico]]
[[ar:دنا]]
| 