ساختار DNA و ارتباط آن با نوکلئوتید:
برای درک عملکرد موکول از هر نوعی که باشد ابتدا باید با ساختار آن آشنا شویم.
بلوک های بنیادینDNA به نام نوکلئوتید شناخته میشوند که هر کدام شامل یک قند حلقوی 5 کر بنه به نام دئوکسی ریبوز می باشند.
یک گروه فسفات به صورت استری در موقعیت 5َ قند و یک باز نیتروژنه در موقعیت 1َ آن قرار دارد.
به طور کلی 2 نوع باز در نوکلئیک اسید ها وجود دارد:
1.پورینها : که 2 حلقه ای هستند شامل آدنین و گوانین (A,G)
2.پیریمیدینها : که تک حلقه هستند و شامل سیتوزین و تیمین (C,T)
نوکلئوتیدها به صورت کوالانت به هم متصل می شوند تا یک پلیمر خطی را تشکیل دهند با یک ستون فقرات که از تناوب قند و فسفات تشکیل شده است که با پیوند های فسفو دی استر به هم اتصال دارند .
بازهائی که به هر قند متصلند همانند طبقات روی هم به نظر می رسند
یک نوکلئوتید دارای ساختار قطبی است: یک انتها که فسفات قرار گرفته انتهای 5َ نامیده می شود و انتهای دیگر آن 3َ است
در ابتدا تصور میشد زنجیره DNA از توالی ثابت 4 باز آلی A , T , C , G تشکیل شده است اگر توالی DNA به این صورت باشد در همه گونه ها هر نوع باز باید 25 درصد از کل ماده ژنتیک را تشکیل دهد در صورتی که آزمایشات چارگف نشان داد نسبت 4 باز در جانداران مختلف با هم تفاوت عمده ای دارد .
و قانون چارگف به این صورت بیان شد که تعداد پورین ها و پیریمیدین ها در یک DNA با هم برابر است واین روابط بین بازهای آلی وجود دارد:
A=T , C=G , A+T≠ C+G
کشف DNA
اهداف:
- آشنایی با ساختار DNA و طرز کشف آن
چطور دانشمندان متوجه شدند که DNA ساختاری دو رشته و به هم تاب خورده است؟
چطور دانشمندان متوجه شدند که بازه ای چهار گانه به این ترتیب که ادنین در مقابل تیمین و سیتوزین در مقابل گوانین قرار دارد؟
برای پاسخ به این سوالات باید کمی به قبل برگردیم. زمانی که دستگاه های پیشرفته وجود نداشت و دانشمندان به طور غیر مستقیم به این ساختار رسیدند.
اروین چارگف
در سال 1949 با جداسازی DNA از 4 گونه مختلف و اندازه گیری هر یک از4 باز
موجود پی برد که میزان باز ادنین به باز تیمین بسیار نزدیک است و میزان باز
گوانین و سیتوزین نیز تقریباً مساوی است. در همین زمان پاولینگ و همکارش
با استفاده از تکنیک کریستالوگرافی اشعه ایکس پی به ساختار مارپیچی آلفا
هلیکس در پروتئین ها بردند. وقتی اشعه ایکس به DNA تابیده شود برخی از اشعه
ها پس از بازگشت و پراکندگی از مولکول DNA به فیلم فوتوگرافیک برخورد کرده
و ساختار DNA را روی فیلم به طور سایه نشان می دهد. از روی همین فیلم
دانشمندان توانستند اندازه هر مارپیچ را متوجه شوند.
اروین چارگف پی برد که میزان باز ادنین به باز تیمین بسیار نزدیک است و میزان باز گوانین و سیتوزین نیز تقریباً مساوی است. وقتی اشعه ایکس به DNA تابیده شود برخی از اشعه ها پس از بازگشت و پراکندگی از مولکول DNA به فیلم فوتوگرافیک برخورد کرده و ساختار DNA را روی فیلم بطور سایه نشان می دهد. از روی همین فیلم دانشمندان توانستند اندازه هر مارپیچ را متوجه شوند. همچنین این گروه با کنار هم قرار دادن بازهای مختلف و اندازه گیری طول هر جفت باز به رابطه صحیح بین باز ها با هم پی بردند.
هم چنین این دانشمندان با توجه به تجارب خود از بیوشیمی و بارهای موجود در گروه های قند و فسفات آن ها را در کنار هم قرار داند. هم چنین چون ساختار مارپیچ DNA به طور یکنواخت است انها با کنار هم قرار دادن بازهای مختلف و اندازه گیری طول هر جفت باز به رابطه صحیح بین باز ها با هم پی بردند.
در اخر نیز واتسون و کریک با کمک همدیگر و با استفاده از تجارب دانشمندان قبلی مدل فعلی DNA را معرفی کردند.
اما چرا باید DNA به طور مارپیچی باشد و چه نفعی برای سلول دارد که DNA به این شکل باشد؟
فرم مارپیچی DNA سبب کاهش تغییرات آنتالپی می گردد و هر فرم دیگر به غیر از این سبب هدر رفتن انرژی می گردد.
ناشناس
