Deoxyribonucleïnezuur, of DNA, is het molecuul dat de genetische informatie in de cellen van een organisme bevat. De subeenheden van een DNA-streng worden nucleotiden genoemd.
Kenmerken
Bestaande uit een suiker met vijf koolstofatomen (deoxyribose), een fosfaatgroep en een stikstofbase, a nucleotide verbindt zich met andere nucleotiden in een zich herhalende sequentie, waardoor een zeer lange, ononderbroken streng van DNA. De stikstofbase zal een van de vier typen zijn: Guanine (G), Adenine (A), Cytosine (C) of Thymine (T).
Verbonden door waterstofbruggen, hechten de basen zich op specifieke manieren aan elkaar: guanine moet altijd paren met cytosine en adenine moet altijd binden met thymine. Deze worden "basenparen" genoemd en vormen samen structuren zoals de treden op een ladder. Op deze manier is de ene DNA-streng altijd complementair aan de tweede en vormt de dubbele helix.
Betekenis
De volgorde van koppelingen is een genetische instructiecode, zoals een blauwdruk, die bepaalt hoe een organisme wordt gemaakt, gerepareerd of onderhouden. Dit wordt genexpressie genoemd.
Een gen is een genetisch gecodeerd DNA-segment, samen verpakt in structuren die chromosomen worden genoemd. Chromosomen worden gevonden in de kern van elke cel.
Functie
De genetische informatie wordt niet direct uit het DNA gebruikt. Er wordt ribonucleïnezuur (RNA) gebruikt en transcriptie is het proces waarbij deze code van DNA wordt gekopieerd naar RNA (ribonucleïnezuur). Als het eenmaal is gekopieerd, kan de genetische code worden gelezen en uitgedrukt. Het proces wordt vertaling genoemd.
Translatie is een zeer complex proces met veel stappen, dat uiteindelijk leidt tot een eiwit of een RNA-product met een bepaalde functie.
Geschiedenis
De ontdekking van de structuur van DNA kan grotendeels worden toegeschreven aan verschillende sleutelfiguren, waaronder Johann Friedrich Miescher, die als eerste het DNA-molecuul isoleerde. Hij scheidde met succes "nucleïne" uit cellen, met de hypothese dat de stof een belangrijke rol kan spelen bij erfelijkheid. In 1944 publiceerden Oswald Avery en collega's Collin Macleod en Maclyn McCarty een paper over het transformatieprincipe. Ze toonden aan dat DNA het genetische materiaal in cellen is. Erwin Chargaff stelde voor dat de stikstofbasen van een nucleotide zodanig zijn dat guanine-eenheden altijd gelijk zullen zijn aan cytosine, en dat de hoeveelheid adenine hetzelfde zal zijn als thymine. Hij deed ook het voorstel dat de DNA-samenstelling van soort tot soort verschilt. Deze werden bekend als "Chargaff's Rules." Rosalind Franklin is grotendeels verantwoordelijk voor het belangrijkste onderzoek, dat leidde tot de ontdekking van de structuur van DNA. Ze ontdekte de principestructuur via een proces dat röntgendiffractie wordt genoemd. Het meeste werk van Crick en Watson maakte gebruik van haar onderzoek. Francis Crick en James Watson gebruikten de röntgenkristallografische films van Franklin en ontdekten zowel de spiraalvorm als de zich herhalende patronen van nucleotidebasen. Op basis van deze informatie bouwden ze modellen op ware grootte van DNA.
Overwegingen
Wanneer de meeste mensen denken aan "genexpressie", hebben ze de neiging om te denken in termen van fysieke karaktereigenschappen, zoals haar- en oogkleur. Eigenlijk omvat het de hele samenstelling en functie van het organisme. Het is ook de manier waarop erfelijke ziekten bij mensen worden doorgegeven, zoals sikkelcelanemie, die wordt veroorzaakt door een enkele genmutatie. Er zijn overal van 30.000 tot 40.000 genen in één cel van een mens. De lengte kan variëren: van 1.000 basenparen tot honderdduizenden. Er zijn ongeveer drie miljard basenparen op een molecuul van menselijk DNA.