Дезоксирибонуклеинова киселина: Разлика между версии

Във вътрешността на клетките ДНК образува дълги структури, наричани [[хромозома|хромозоми]]. Преди клетките да се [[Клетъчно делене|разделят]] хромозомите се удвояват чрез процеса на [[Репликация на ДНК|репликация]]. [[Еукариоти|Еукариотните организми]] ([[животни]], [[растения]], [[гъби]] и [[протисти]]) съхраняват основната част от своята ДНК във вътрешността на [[клетъчно ядро|клетъчното ядро]] и по-малка част в [[Клетъчни органели|органели]], като [[Митохондрия|митохондрии]] или [[хлоропласт]]и.<ref>{{cite book | last = Russell | first = Peter | title = iGenetics | publisher = Benjamin Cummings | location = New York | year = 2001 | isbn = 0-8053-4553-1 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> За разлика от тях, [[прокариоти]]те ([[бактерии]] и [[археа]]) съхраняват своята ДНК само в [[цитоплазма]]та. Вътре в хромозомите [[хроматин]]ови белтъци, като [[хистон]]ите, служат за организиране на ДНК и направляват взаимодействието на ДНК с другите белтъци, като участват в контрола на транскрипцията.

ДНК съдържа генетичната информация, която позволява на съвременните организми да функционират, да растат и да се [[Размножаване|размножават]]. В същото време не е ясно колко дълго в продължаващата 4 милиарда години история на живота ДНК е изпълнявала тази функция, като според някои хипотези най-ранните форми на живот са предавали генетичната си информация с помощта на РНК.<ref name=Joyce>{{cite journal | last = Joyce | first = G | title = The antiquity of RNA-based evolution | journal = Nature | volume = 418 | issue = 6894 | pages = 214 – 221 | year = 2002 | pmid = 12110897 | doi = 10.1038/418214a | lang = en | lang-icon = yes }}</ref><ref>{{cite journal | last = Orgel | first = L | title = Prebiotic chemistry and the origin of the RNA world | url = http://www.crbmb.com/cgi/reprint/39/2/99.pdf | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 39 | issue = 2 | pages = 99 – 123 | pmid = 15217990 | doi = 10.1080/10409230490460765 | format = PDF | year = 2004 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> РНК може би е играла централна роля в ранния клетъчен [[метаболизъм]], тъй като тя може едновременно да предава генетична информация и да действа като катализатор като част от [[Рибозома|рибозомите]].<ref>{{cite journal | last = Davenport | first = R | title = Ribozymes. Making copies in the RNA world | journal = Science | volume = 292 | issue = 5520 | page = 1278 | year = 2001 | pmid = 11360970 | doi = 10.1126/science.292.5520.1278a | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> Общата каталитична и генетична функция на РНК би повлияла еволюцията на съвременните генетични кодове, базирани на читири нуклеотидни бази – по-малкият брой бази би увеличил точността на репликацията, а големият брой бази – каталитичната ефективност на [[Рибозома|рибозомите]].<ref>{{cite journal | last = Szathmáry | first = E | title = What is the optimum size for the genetic alphabet? | url = http://www.pnas.org/cgi/reprint/89/7/2614.pdf | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences | volume = 89 | issue = 7 | pages = 2614 – 2618 | year = 1992 | pmid = 1372984 | doi = 10.1073/pnas.89.7.2614 | format = PDF | pmc = 48712 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref>

От друга страна, не съществуват преки свидетелства за древните генетични системи, тъй като възстановяването на ДНК от повечето [[фосил]]и е невъзможно – ДНК може да оцелее в [[околната среда]] по-малко от един милион години, а в разтвор бавно се разлага на къси фрагменти.<ref>{{cite journal | last = Lindahl | firat = T | title = Instability and decay of the primary structure of DNA | journal = Nature | volume = 362 | issue = 6422 | pages = 709 – 715 | year = 1993 | pmid = 8469282 | doi = 10.1038/362709a0 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> Съществуват твърдения за откриване на по-стара ДНК, най-вече един доклад за изолиране на жизнена [[Бактерии|бактерия]] в солен кристал на възраст 250 милиона години,<ref>{{cite journal | last = Vreeland | first = R | coauthors = W Rosenzweig, D Powers | title = Isolation of a 250 million-year-old halotolerant bacterium from a primary salt crystal | journal = Nature | volume = 407 | issue = 6806 | pages = 897 – 900 | year = 2000 | pmid = 11057666 | doi = 10.1038/35038060 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> но тези твърдения са спорни.<ref>{{cite journal | last = Hebsgaard | first = M | coauthors = M Phillips, E Willerslev | title = Geologically ancient DNA: fact or artefact? | journal = Trends in Microbiology | volume = 13 | issue = 5 | pages = 212 – 220 | year = 2005 | pmid = 15866038 | doi = 10.1016/j.tim.2005.03.010 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref><ref>{{cite journal | last = Nickle | first = D | coauthors = G Learn, M Rain, J Mullins, J Mittler | title = Curiously modern DNA for a „250 million-year-old“ bacterium | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 54 | issue = 1 | pages = 134 – 137 | year = 2002 | pmid = 11734907 | doi = 10.1007/s00239-001-0025-x | lang = en | lang-icon = yes }}</ref>

ДНК е изолирана за пръв път от швейцарския лекар [[Фридрих Мишер]], който през 1869 година открива микроскопично вещество в напоени с [[кръв]] и секрет хирургически превръзки. Тъй като то се съдържа в ядрата на клетките, той го нарича „нуклеин“.<ref>{{cite journal | last = Dahm | first = R | title = Discovering DNA: Friedrich Miescher and the early years of nucleic acid research | journal = Human Genetics | volume = 122 | issue = 6 | pages = 565 – 581 | year = 2008 | month = януари | pmid = 17901982 | doi = 10.1007/s00439-007-0433-0 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> През 1874 година Мишер успява да раздели нуклеина на [[белтък]] и [[киселина]], която през 1889 е наречена от неговия ученик [[Рихард Алтман]] „нуклеинова“. През 1919 година американецът [[Фибъс Левин]] идентифицира главната захаридно-фосфатна верига.<ref>{{cite journal | last = Levene | first = P | title = The structure of yeast nucleic acid | url = http://www.jbc.org/cgi/reprint/40/2/415 | journal = Journal of Biological Chemistry | volume = 40 | issue = 2 | pages = 415 – 424 | date = 1 декември | year = 1919 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> Той смята, че ДНК се състои от поредица нуклеотидни модули, свързани помежду си с фосфатни групи, но според него веригата е къса и базите се повтарят във фиксиран ред. През 1937 година англичанинът [[Уилям Астбъри]] прави първият рентгеноструктурен анализ на ДНК.<ref>{{cite journal | last = Astbury | first = W | title = Nucleic acid | journal = Symposia of the Society for Experimental Biology | volume = 1 | issue = 66 | year = 1947 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref>

През 1928 година англичанинът [[Фредерик Грифит]] открива, че определени белези на гладката форма на бактерията ''[[Streptococcus pneumoniae]]'' могат да бъдат прехвърлени на нейната грапава форма чрез смесване на мъртви гладки [[бактерии]] с живи грапави.<ref>{{cite journal | last = Lorenz | first = MG | coauthors = W Wackernagel | title = Bacterial gene transfer by natural genetic transformation in the environment | journal = Microbiological Reviews | volume = 58 | issue = 3 | pages = 563 – 602 | date = 1 септември | year = 1994 | pmid = 7968924 | pmc = 372978 | url = http://mmbr.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=7968924 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> [[Експеримент на Ейвъри-Маклауд-Маккарти|Експериментът на Ейвъри-Маклауд-Маккарти]], проведен със същата система през 1943 година от канадско-американски екип, включващ [[Осуалд Ейвъри]], [[Колин Маклауд]] и [[Маклин Маккарти]], за пръв път ясно показва, че ДНК пренася генетична информация.<ref>{{cite journal | last = Avery | first = O | coauthors = C MacLeod, M McCarty | title = Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types. Inductions of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from pneumococcus type III | url = http://www.jem.org/cgi/reprint/149/2/297 | journal = Journal of Experimental Medicine | volume = 79 | issue = 2 | pages = 137 – 158 | year = 1944 | doi = 10.1084/jem.79.2.137 | pmid = 19871359 | pmc = 2135445 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> Ролята на ДНК при наследствеността е потвърдена през 1952 година, когато американците [[Алфред Хърши]] и [[Марта Чейз]] със своя [[експеримент на Хърши-Чейз]] демонстрират, че именно ДНК е генетичният материал при вируса [[Enterobacteria phage T2]].<ref>{{cite journal | last = Hershey | first = A | coauthors = M Chase | title = Independent functions of viral protein and nucleic acid in growth of bacteriophage | url = http://www.jgp.org/cgi/reprint/36/1/39.pdf | journal = Journal of General Physiology | volume = 36 | issue = 1 | pages = 39 – 56 | year = 1952 | pmid = 12981234 | doi = 10.1085/jgp.36.1.39 | format = PDF | pmc = 2147348 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref>

През 1953 година американецът [[Джеймс Уотсън]] и англичанинът [[Франсис Крик]] предлагат общоприетият днес двойноспирален модел на молекулата на ДНК.<ref name=FWPUB>{{cite journal | last = Watson | first = J.D. | coauthors = F.H.C. Crick | pmid = 13054692 | doi = 10.1038/171737a0 | url = http://www.nature.com/nature/dna50/watsoncrick.pdf | title = A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid | journal = Nature | volume = 171 | pages = 737 – 738 | year = 1953 | format = PDF | issue = 4356 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> Техният модел се основава на една рентгеноструктурна снимка, направена година по-рано от англичаните [[Розалинд Франклин]] и [[Реймънд Гослинг]], както и на информацията, че базите на ДНК образуват двойки, получена от американеца [[Ъруин Чаргаф]]. [[Правила на Чаргаф|Правилата на Чаргаф]] изиграват важна роля за създаването на двойноспиралния модел на ДНК.

Първите експериментални свидетелства, подкрепящи хипотезата на Уотсън и Крик, са публикувани през 1953 година в поредица от пет статии в списание [[Нейчър]].<ref name=NatureDNA50>{{cite web | publisher = Nature Publishing Group | year = 2003 | url = http://www.nature.com/nature/dna50/archive.html | title = Double helix: 50 years of DNA | work = nature.com | accessdate = 19 юне 2011 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> В първата от тях Франклин и Гослинг за пръв път публикуват своите рентгеноструктурни анализи.<ref name=NatFranGos>{{cite journal | title = Molecular Configuration in Sodium Thymonucleate | journal = Nature | volume = 171 | pages = 740 – 1 | year = 1953 | url = http://www.nature.com/nature/dna50/franklingosling.pdf | pmid = 13054694 | doi = 10.1038/171740a0 | last = Franklin | first = Rosalind | coauthors = Raymond Gosling | format = PDF | issue = 4356 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref><ref>{{cite web | url = http://osulibrary.oregonstate.edu/specialcollections/coll/pauling/dna/pictures/franklin-typeBphoto.html | title = Original X-ray diffraction image | publisher = Osulibrary.oregonstate.edu | accessdate = 6 февруари 2011 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> В същия брой излиза и статия на екипа на [[Морис Уилкинс]], които правят рентгеноструктурен анализ на ДНК на живо и той също потвърждава двойноспиралния модел.<ref name=NatWilk>{{cite journal | title = Molecular Structure of Deoxypentose Nucleic Acids | last = Wilkins | first = M.H.F. | coauthors = A.R. Stokes, H.R. Wilson | journal = Nature | volume = 171 | pages = 738 – 740 | year = 1953 | url = http://www.nature.com/nature/dna50/wilkins.pdf | pmid = 13054693 | doi = 10.1038/171738a0 | format = PDF | issue = 4356 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> През 1962 година, след смъртта на Франклин, [[Нобелова награда за физиология или медицина]] за откриването на двойноспиралния модел на ДНК е дадена на Уотсън, Крик и Уилкинс.<ref>{{cite web | publisher = Nobelprize.org | year = 2006 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1962/ | title = The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962 | work = Nobelprize.org | accessdate = 22 декември 2006 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> Макар че правилата за присъждане на Нобеловата награда допускат тя да бъде давана само на живи хора, това решение предизвиква бурни дебати, продължаващи до наши дни.<ref>{{cite journal | title = The double helix and the 'wronged heroine' | first = Brenda | last = Maddox| journal = Nature | volume = 421 | pages = 407 – 408 | date = 23 януари | year = 2003 | url = http://www.biomath.nyu.edu/index/course/hw_articles/nature4.pdf | pmid=12540909 | doi = 10.1038/nature01399 | format = PDF | issue = 6921 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref>

В своя презентация от 1955 година Франсис Крик излага [[Централна догма на молекулярната биология|Централната догма на молекулярната биология]], която предсказва връзката между ДНК, РНК и белтъците.<ref>{{cite web | last = Crick | first = F.H.C. | year = 1955 | url = http://genome.wellcome.ac.uk/assets/wtx030893.pdf | title = On degenerate templates and the adaptor hypothesis | format = PDF | work = genome.wellcome.ac.uk | publisher = genome.wellcome.ac.uk | accessdate = 22 декември 2006 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> Окончателното потвърждение на механизма на репликация, подсказван от двойноспиралната структура, е получено през 1958 година с [[експеримент на Меселсън-Стал|експеримента на Меселсън-Стал]].<ref>{{cite journal | last = Meselson | first = M | coauthors = F Stahl | title = The replication of DNA in ''Escherichia coli'' | journal = Proc Natl Acad Sci USA | volume = 44 | issue = 7 | pages = 671 – 682 | year = 1958 | pmid = 16590258 | doi = 10.1073/pnas.44.7.671 | pmc = 528642 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref> По-нататъшната работа на екипа на Крик показва, че генетичният код е базиран на незастъпващи се тройки от бази, наречени кодони, което позволява на [[Хар Гобинд Хорана]], [[Робърт Холи]] и [[Маршал Ниренбърг|Маршал Уорън Ниренбърг]] да го дешифрират.<ref>{{cite web | publisher = Nobelprize.org | year = 2006 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1968/ | title = The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1968 | work = Nobelprize.org | accessdate = 22 декември 2006 | lang = en | lang-icon = yes }}</ref>

* {{Цитат уеб| уеб_адрес=http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/royprsa/223/1152/80.full.pdf | заглавие=The Complementary Structure of Deoxyribonucleic Acid |фамилно_име=F. H. C. Crick, J. D. Watson |дата=7 април 1954 |труд=Proceedings of the Royal Society A |издател=Royal Society |език= en |език-икона=да }} Статия на Крик и Уотсън за двойната спирала на ДНК от 1954 г.