DNA는 과학 분야의 핵심에있는 몇 안되는 문자 조합 중 하나입니다. 평생 동안 생물학이나 과학에 거의 노출되지 않은 사람들에게도 상당한 수준의 이해 일반. "It 's in her DNA"라는 문구를 듣는 대부분의 성인은 특정 특성이 묘사되는 사람과 분리 될 수 없음을 즉시 인식합니다. 그 특성은 선천적이며 결코 사라지지 않으며 그 사람의 자녀와 그 너머로 옮겨 질 수 있습니다. 이것은 "DNA"가 "데 옥시 리보 핵산"을 의미하는 것이 무엇인지 전혀 모르는 사람들의 마음에서도 마찬가지인 것 같습니다.
인간은 부모로부터 특성을 물려 받고 자신의 특성을 자손에게 전달한다는 개념에 매료되어 있습니다. 그러한 공식적인 용어로 상상할 수있는 사람은 거의 없더라도 사람들이 자신의 생화학 적 유산을 숙고하는 것은 당연합니다. 우리 각자 안에있는 작은 보이지 않는 요소들이 사람들의 아이들의 외모와 행동을 좌우한다는 인식은 수백 년 동안 분명히 존재 해 왔습니다. 그러나 20 세기 중반이 되어서야 현대 과학은 유전을 담당하는 분자가 무엇인지뿐만 아니라 그들이 어떻게 생겼는지에 대한 영광스러운 세부 사항을 밝혔습니다.
Deoxyribonucleic acid는 실제로 모든 생명체가 세포에 유지하는 유전 적 청사진이며, 각 인간을 만드는 독특한 현미경 지문입니다. 문자 그대로 하나 뿐인 개인 (현재의 목적을 제외하고는 동일한 쌍둥이)이지만 모든 사람에 대한 중요한 정보를 나중에 특정 질병이 발병하거나 그러한 질병이 미래에 전파 될 가능성과 다른 특정 사람과 관련 될 가능성 세대. DNA는 분자 생물학과 생명 과학 전체의 자연 중심점이 될뿐만 아니라 법의학 및 생물 공학의 필수 구성 요소가되었습니다.
DNA의 발견
제임스 왓슨과 프랜시스 크릭 (그리고 드물게는 로잘린드 프랭클린과 모리스 윌킨스)은 1953 년에 DNA를 발견 한 것으로 널리 알려져 있습니다. 그러나 이러한 인식은 잘못된 것입니다. 비판적으로이 연구자들은 실제로 DNA가 3 차원 형태로 존재한다는 사실을 입증했습니다. 이중 나선, 본질적으로 양 끝이 서로 다른 방향으로 꼬인 사다리로 나선형을 만듭니다. 모양. 그러나 이러한 단호하고 자주 축하하는 과학자들은 동일한 일반 정보를 찾기 위해 노력한 생물 학자들의 힘든 작업을 기반으로 "유일한"건물이었습니다. 1860 년대까지 거슬러 올라가면, 제 2 차 세계 대전 이후 연구에서 Watson, Crick 및 다른 사람들의 실험만큼이나 획기적인 실험이었습니다. 연대.
인간이 달로 여행하기 100 년 전인 1869 년, 프리드리히 미 셔라는 스위스 화학자는 백혈구 (백혈구)에서 단백질 성분을 추출하여 구성을 결정하고 함수. 그가 대신 추출한 것을 "nuclein"이라고 불렀고, 미래의 생화학 자들이 무엇인지를 배우는 데 필요한 도구가 부족했지만 배울 수 있었던 그는이 "nuclein"이 단백질과 관련이 있지만 그 자체가 단백질이 아니라는 것을 재빨리 알아 차 렸습니다. 인의 양, 그리고이 물질이 분해 된 것과 동일한 화학적 및 물리적 요인에 의해 분해되지 않는다는 것을 단백질.
Miescher의 작업의 진정한 중요성이 처음으로 분명해지기까지는 50 년이 넘었습니다. 1900 년대의 두 번째 10 년 동안 러시아 생화학자인 Phoebus Levene은 오늘날 우리가 뉴클레오타이드라고 부르는 것은 당 부분, 인산염 부분 및 염기로 구성되어 있습니다. 일부; 설탕이 리보스라는 것; 그리고 뉴클레오티드 간의 차이는 염기 간의 차이 때문이었습니다. 그의 "폴리 뉴클레오타이드"모델에는 몇 가지 결함이 있었지만 그날 기준으로 볼 때 현저하게 표적에 맞았습니다.
1944 년 록펠러 대학의 오스왈드 에이버리와 그의 동료들은 DNA가 유전 단위 또는 유전자로 구성되어 있다고 공식적으로 제안한 최초의 알려진 연구원이었습니다. 오스트리아 과학자 Erwin Chargaff는 Levene의 작업과 함께 그들의 작업에 이어 두 가지 중요한 발견을했습니다. 하나, DNA의 뉴클레오티드 서열은 Levene가 가지고 있던 것과는 달리 유기체 종마다 다릅니다. 제 안됨; 두 가지, 모든 유기체에서 질소 염기 아데닌 (A)과 구아닌 (G)의 총량 종에 관계없이 결합 된 것은 거의 항상 시토신 (C)의 총량과 같았으며 티민 (T). 이것은 Chargaff가 모든 DNA에서 A와 T와 C가 G와 쌍을 이룬다는 결론을 내리지 못했지만 나중에 다른 사람들이 도달 한 결론을 뒷받침하는 데 도움이되었습니다.
마지막으로, 1953 년 Watson과 그의 동료는 3 차원 화학 구조를 시각화하는 방법을 빠르게 개선하여 이러한 발견을 함께 사용하고 판지 모델을 사용하여 이중 나선이 DNA에 대해 알려진 모든 것에 다른 방식으로 적합하다는 것을 확인했습니다. 할 수 있었다.
DNA와 유전 적 특성
DNA는 구조가 명확 해지기 훨씬 전에 생명체의 유전 물질로 확인되었습니다. 종종 실험 과학의 경우, 이 중요한 발견은 실제로 연구원의 주요 목적.
1930 년대 후반에 항생제 치료가 등장하기 전에는 전염병이 인간보다 훨씬 더 많은 생명을 앗아갔습니다. 그리고 그 책임이있는 유기체의 신비를 밝히는 것이 미생물 연구의 중요한 목표였습니다. 1913 년에 앞서 언급 한 Oswald Avery는 궁극적으로 높은 다당류를 밝혀내는 작업을 시작했습니다. (당) 폐렴에서 분리 된 폐렴 구균 박테리아 종 캡슐의 함량 환자. 에이버리는 이것이 감염된 사람들의 항체 생산을 자극한다고 이론화했습니다. 한편, 영국에서 William Griffiths는 질병을 유발하는 한 종류의 죽은 성분이 폐렴 구균은 무해한 폐렴 구균의 살아있는 구성 요소와 혼합되어 이전의 질병을 일으키는 형태를 생성 할 수 있습니다. 무해한 종류; 이것은 죽은 박테리아에서 살아있는 박테리아로 옮겨지는 것이 무엇이든 유전 가능하다는 것을 증명했습니다.
Avery가 Griffith의 결과를 알게되었을 때 그는이를 분리하기위한 노력의 일환으로 정제 실험을 수행하기 시작했습니다. 유전 될 수 있고 핵산에있는 폐렴 구균의 정확한 물질, 더 구체적으로는 뉴클레오타이드. DNA는 이미 당시 널리 알려진 "형질 전환 그래서 Avery와 다른 사람들은 유전 물질을 노출시켜이 가설을 테스트했습니다. 다양한 에이전트. DNA 완전성에는 파괴적이지만 단백질이나 DNA에는 무해한 것으로 알려진 DNAases는 한 박테리아 세대에서 형질이 전염되는 것을 방지하기에 충분한 양 다음. 한편 단백질을 풀어내는 프로테아제는 그러한 손상을 입히지 않았습니다.
Avery와 Griffith의 작업에 대한 집으로 가져가는 메시지는 다시 말하지만 Watson과 Crick과 같은 사람들은 그들의 공헌에 대해 칭찬을 받았다는 것입니다. 분자 유전학에있어서 DNA의 구조를 확립하는 것은 실제로이 놀라운 분자에 대해 배우는 과정에 상당히 늦은 기여를했습니다.
DNA의 구조
Chargaff는 분명히 DNA의 구조를 완전히 설명하지는 않았지만 (A + G) = (C + T) 외에도 DNA에 포함 된 것으로 알려진 두 가닥은 항상 같은 거리였습니다. 떨어져서. 이로 인해 퓨린 (A 및 G 포함) 항상 결합 피리 미딘 (C 및 T 포함) DNA. 퓨린은 피리 미딘보다 상당히 크지 만 모든 퓨린은 본질적으로 동일한 크기이고 모든 피리 미딘은 본질적으로 동일한 크기이기 때문에 이것은 3 차원적인 의미가되었습니다. 이것은 함께 결합 된 두 퓨린이 DNA 가닥 사이에 훨씬 더 많은 공간을 차지한다는 것을 의미합니다. 두 개의 피리 미딘보다 더 많은 양의 퓨린-피리 미딘이 우주. 이 모든 정보를 입력하려면 A가 T에만 바인드하고이 모델이 성공한 경우 C와 G에 대해 동일한 관계가 유지되어야합니다. 그리고 있습니다.
염기는 사다리의 가로대처럼 DNA 분자 내부에서 서로 결합합니다. 그러나 가닥 또는 "측면"자체는 어떻습니까? Watson과 Crick과 함께 일하는 Rosalind Franklin은이 "백본"이 설탕으로 만들어 졌다고 가정했습니다. (특히 5 탄당, 또는 5 원자 고리 구조를 가진 설탕) 및 설탕. 염기쌍에 대한 새롭게 명확해진 아이디어로 인해 프랭클린과 다른 사람들은 두 개의 DNA 가닥이 단일 분자에서 "상보 적"이거나 사실상 서로의 거울상이 뉴클레오타이드. 이를 통해 그들은 단단한 정도의 정확도 내에서 꼬인 형태의 DNA의 대략적인 반경을 예측할 수 있었고 X- 선 회절 분석은 나선형 구조를 확인했습니다. 나선이 이중 나선이라는 생각은 1953 년에 DNA 구조에 대한 마지막 주요 세부 사항이었습니다.
뉴클레오티드 및 질소 염기
뉴클레오티드는 DNA의 반복되는 하위 단위로, 이는 DNA가 뉴클레오티드의 중합체라고 말하는 것과 반대입니다. 각 뉴클레오타이드는 1 개의 산소와 4 개의 탄소 분자가있는 오각형 고리 구조를 포함하는 데 옥시 리보스라고하는 당으로 구성됩니다. 이 당은 인산염 그룹에 결합되어 있으며, 이 위치에서 고리를 따라 두 지점이 결합되어 질소 염기에도 결합됩니다. 인산염 그룹은 당을 서로 연결하여 DNA 백본을 형성하며, 이중 나선의 중간에있는 결합 된 질소-무거운 염기 주위에서 두 가닥이 꼬입니다. 나선은 10 개의 염기 쌍마다 한 번씩 완전한 360도 비틀기를 만듭니다.
질소 염기에만 결합 된 설탕을 뉴 클레오 사이드.
RNA (리보 핵산)는 세 가지 주요 측면에서 DNA와 다릅니다. 하나는 피리 미딘 우라실이 티민으로 대체된다는 것입니다. 둘째, 오탄당은 데 옥시 리보스가 아니라 리보스입니다. 셋째, RNA는 거의 항상 단일 가닥이며 여러 형태로 제공되며 이에 대한 논의는이 기사의 범위를 벗어납니다.
DNA 복제
DNA는 복사본을 만들 때가되면 두 개의 상보적인 가닥으로 "압축 해제"됩니다. 이것이 일어나면서, 딸 가닥은 단일 부모 가닥을 따라 형성됩니다. 하나의 그러한 딸 가닥은 효소의 작용하에 단일 뉴클레오티드의 추가를 통해 연속적으로 형성됩니다. DNA 중합 효소. 이 합성은 단순히 모 DNA 가닥의 분리 방향을 따릅니다. 다른 딸 가닥은 오카자키 조각 그것은 실제로 부모 가닥의 압축이 풀리는 반대 방향으로 형성되고 효소에 의해 함께 결합됩니다. DNA 리가 아제.
두 개의 딸 가닥이 또한 서로 상보 적이기 때문에 그들의 염기는 결국 함께 결합하여 부모와 동일한 이중 가닥 DNA 분자를 만듭니다.
단세포이고 원핵 생물이라고하는 박테리아에서는 박테리아의 DNA (게놈이라고도 함)의 단일 사본이 세포질에 있습니다. 핵이 없습니다. 다세포 진핵 생물에서 DNA는 핵에서 염색체 형태로 발견됩니다. 100 만분의 1 미터 길이에 불과한 고도로 감겨 있고, 감겨 있고, 공간적으로 응축 된 DNA 분자와 단백질 전화 히스톤. 현미경 검사에서 번갈아 나타나는 히스톤 "스풀"과 단순함을 보여주는 염색체 부분 DNA 가닥 (이 수준의 조직에서 염색질이라고 함)은 종종 비드에 비유됩니다. 끈. 일부 진핵 DNA는 다음과 같은 세포 소기관에서도 발견됩니다. 미토콘드리아.