DNA
Deoxyribonukleinsyre (forkortet DNA eller dna hvor a'et stammer fra engelsk acid) er en nukleinsyre, der indeholder de genetiske instruktioner, der benyttes i udviklingen og opretholdelsen af alle kendte levende organismer og nogle vira. Det er populært sagt livets alfabet og består af en polymer af deoxyriboseenheder (nukleotider). Et nukleotid består af en sukkergruppe (i DNA er det pentosen deoxyribose), en kvælstofholdig base og en eller flere fosfatgrupper. De kvælstofholdige baser er dels purinerne adenin (A) og guanin (G) og dels pyrimidinerne thymin (T) og cytosin (C). Nukleotider benævnes ofte med forbogstavet fra deres base, hvorved bogstaverne i det genetiske alfabet fremkommer: A, G, T og C. Nukleotider kombineres og danner nukleinsyrer (polynukleotider). DNA-molekylet består sædvanligvis af to lange, tynde strenge (men hos nogle vira kun én[1]), der snor sig om hinanden i en dobbeltspiral, også kaldet en dobbelthelix. Strengene er opbygget af skiftevis fosfat og deoxyribose, som er bundet sammen med kovalente bindinger. Mellem strengene sidder de fire kvælstofholdige baser omtrent som trin på en stige. Et trin består af to baser. A danner altid par med T, mens G altid danner par med C; det kaldes baseparringsreglen. Man kan således bestemme strukturen af en DNA-streng, når man kender den tilhørende streng, den komplementære streng.[2] A og T holdes sammen af to hydrogenbindinger, G og C holdes sammen af tre.[3]
DNA og gener
Uddybende artikel: GenomHos eukaryote organismer (ikke bakterier eller archaea) ligger DNA-stykkerne, kaldet kromosomer, i cellernes cellekerne. I bakterier (prokaryoter) er der et ringformet kromosom, og eventuelt mindre ringformede stykker DNA kaldet plasmider, og begge dele findes i cellens cytosol.
Det vil derfor sige, at replikation og translation er adskilt i tid og rum i en eukaryot celle, men ikke i en prokaryot.
Rækkefølgen af nukleotiderne ("bogstaverne") i DNA bestemmer rækkefølgen af aminosyrer i det protein (genprodukt) som DNA'et koder for, og denne nukleotidrækkefølge kaldes den genetiske kode. Ved transskription kopieres informationen i genet fra DNA til mRNA (messenger-RNA) af enzymet RNA polymerase. Det fremkomne mRNA oversættes, i eukaryoter efter modifikation og eksport til cytosolen, til protein (en polymer af aminosyrer) af et ribosom, der enten kan flyde frit i cytosolen eller i eukaryoter være bundet til det endoplasmatiske reticulum; i sidstnævnte tilfælde føres det syntetiserede protein ind i lumen af det endoplasmatiske reticulum.
DNA-molekylerne udgør arvemassen (også kaldet genomet) med alle dens gener (arveanlæg), og det fastlægger den enkelte organismes karakteristika og funktioner. Forskellige DNA-sammensætninger er med andre ord medvirkende til, at levende organismer udvikler sig forskelligt. DNA kan methyleres af enzymerne DNA methyltransferase, hvilket normalt bevirker, at de methylerede områder ikke transskriberes. Dette er især vigtigt under embryoudvikling og for udviklingen af kræftceller.
Ud over kromosomernes DNA findes der hos eukaryoter selvstændigt DNA i mitokondrierne som mtDNA og hos planter desuden også i kloroplastrene (grønkornene) som cpDNA. Dette DNA er ringformet ligesom bakterielle kromosomer og afspejler en symbiotisk evolutionshistorie af cellen.
En del vira har DNA i deres arvemateriale fx kopper (dobbeltstrenget) og lussingesyge (enkeltstrenget), de andre anvender RNA.[4]
Replikation
Uddybende artikel: DNA-replikation
Replikation starter med at dobbeltspiralen (dobbelthelix) foldes ud. Helicase skiller de to strenge fra hinanden. SSB'ere sætter sig på de to oplynede strenge for at de ikke lyner sig sammen igen. Derefter sætter primase en kort RNA-primer på. Når primeren er sat på går DNA polymerasen i gang med at sætte komplementære nukleotider på; i 5'-3'-retningen kører det fint, men da polymerasen kun kan sætte nukleotider på i den ene retning replikeres den modsatte streng i fragmenter kaldet Okazaki-fragmenter. Dette går ud på at der sættes endnu en RNA Primer på strengen, længere inde end den første. Polymerasen tilføjer nu nukleotider helt hen til RNA Primeren. RNase H fjerner RNA Primeren og Polymerasen færdigør strengen. For at linke det sidste stykke DNA sammen, sætter ligasen et deoxyribosemolekyle. Polymerasen går nu tilbage til den nye RNA Primer og processen gentages igen.
Historie
DNA blev først isoleret af Friedrich Miescher i 1869. Eftersom det fandtes i cellekernerne kaldte han det "nuclein". I 1929 identificerede Phoebus Levene nukleotidet som bestående af en baseenhed, en sukkergruppe og en fosfatgruppe. Levene foreslog, at DNA var strenge af nukleotider bundet sammen via fosfatgruppen. I 1927 frembragte William Astbury de første røntgendiffraktionsmønstre, som viste at DNA havde en regulær struktur.
DNA's rolle som det arvebærende materiale blev slået fast af Alfred Hershey og Martha Chase, da de viste at DNA er arvemateriale i T2-fager.
DNA's struktur blev beskrevet af James D. Watson og Francis Crick i 1953, baseret på røntgendiffraktionsmålinger af Rosalind Franklin og Maurice Wilkins. Watson, Crick og Wilkins fik Nobelprisen i medicin i 1962 for beskrivelsen af DNA's struktur.
Genom
Uddybende artikel: GenomEn organismes genom (eller arvemasse) er den komplette genetiske information indeholdt i kromosomerne som sekvensen (dvs. rækkefølgen) af baser i DNA. For mennesket, ’’homo sapiens’’ er genomet den komplette genetiske information i de 23 par kromosomer plus de små DNA-molekyler i mitochondrierne. I det haploide humane genom, som findes i ægceller og sædceller, er det ca. 3 milliarder basepar.
Fossilt DNA
Uddybende artikel: Fossilt DNAArkæologiske prøver og fossiler indeholder ofte DNA, der ikke er blevet konserveret. Eksempler på fossilt DNA kunne være DNA der oprenses fra arkæologiske og historiske skeletmaterialer, mumificerede væv, samlinger af optøede medicinske prøver, konserverede planterester, is- og permafrostkerner samt holocænt plankton i hav og sø sedimenter m.m. Ved hjælp af fossilt DNA kan evolutionen belyses i hidtil usete detaljer og biodiversiteten fastlægges i geografiske og tidsmæssige zoner.
Junk-DNA
Uddybende artikel: Junk-DNAI molekylærbiologi er junk-DNA en samlet benævnelse som tidligere blev brugt en del for kromosomers eller genomers DNA sekvenser, som ikke ser ud til at have nogen funktion. I dag omtales denne form for DNA som "ikke-kodende" DNA. Op imod 97 % af det menneskelige genom er blevet klassificeret som ikke-kodende DNA.
Se også
- RNA
- Histon
- Genetiske kode
- Liv
- DNA-sekventering
- Allel
- Genetik
- Genteknologi
- Ikke-kodende-DNA
- Konsensussekvens
- Mikrobiom
- Nordisk Genbank
- Restriktionsenzym
- Shine-Dalgarno-sekvensen
Eksterne henvisninger
- En velskrevet introduktion på dansk til det molekylære grundlag for den moderne genteknologi. Biotech Academy, 2011
- DNA from the beginning
- 17 April, 2003, BBC News: Most ancient DNA ever?
- 18 February, 2004, BBC News: Human genome data to be released
- 12 May, 2004, BBC News: 'Junk' throws up precious secret Citat: "..."It is very lucky that entire genomes were mapped, as this work is showing." He added: "I think other bits of 'junk' DNA will turn out not to be junk. I think this is the tip of the iceberg, and that there will be many more similar findings."..."
- Lov om oprettelse af et centralt dna-profilregister
- Anvendelsen af DNA-molekyler til at lave selvsamlede strukture
- DNA = Det Nedarves Altsammen? | Kristeligt Dagblad
- DNA-analyser afslører: Mindst 11 ulve i Danmark. Videnskab.dk
- ^ Blehm Bidstrup, Bodil: Bioteknologi 4, 2011, Forlaget Nucleus, s. 16
- ^ B. Reece, Jane m.fl.: Campbell Biology, Ninth Edition, 2011, Pearson Education, s. 132-134
- ^ Anthony Weil, P: Harper's Illustrated Biochemistry, 28th Edition, 2009, LANGE, s. 304
- ^ Blehm Bidstrup, Bodil: Bioteknologi 4, 2011, Forlaget Nucleus, s. 16-17