DNA چیست و بررسی ساختار dna

DNAچیست و ساختار دی ان ای(dna) چگونه است

DNA یا اسید دئوکسی ریبونوکلئیک ماده ارثی در انسان و تقریباً همه موجودات دیگر است. تقریباً هر سلول در بدن افراد دارای DNA یکسان است. بیشتر DNA در هسته سلول قرار دارد (جایی که DNA هسته ای نامیده می شود)، اما مقدار کمی از DNA را می توان در میتوکندری نیز یافت (جایی که به آن DNA میتوکندری یا mtDNA می گویند). میتوکندری ساختارهای درون سلولی است که انرژی حاصل از غذا را به شکلی تبدیل می‌کند که سلول‌ها می‌توانند از آن استفاده کنند.

اطلاعات موجود در DNA به صورت کدی از چهار پایه شیمیایی ذخیره می شود: آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C) و تیمین (T). DNA انسان از حدود 3 میلیارد باز تشکیل شده است و بیش از 99 درصد از این پایگاه ها در همه افراد یکسان است. ترتیب یا توالی این پایه ها اطلاعات موجود برای ساختن و نگهداری یک موجود زنده را مشخص می کند، مشابه روشی که حروف الفبا به ترتیب خاصی برای تشکیل کلمات و جملات ظاهر می شوند.

بازهای DNA با یکدیگر جفت می شوند، A با T و C با G، واحدهایی به نام جفت باز را تشکیل می دهند. هر پایه همچنین به یک مولکول قند و یک مولکول فسفات متصل است. یک پایه، قند و فسفات با هم نوکلئوتید نامیده می شوند. نوکلئوتیدها در دو رشته بلند مرتب شده اند که یک مارپیچ به نام مارپیچ دوگانه را تشکیل می دهند. ساختار مارپیچ دوتایی تا حدودی شبیه یک نردبان است که جفت‌های پایه پله‌های نردبان را تشکیل می‌دهند و مولکول‌های قند و فسفات قسمت‌های عمودی نردبان را تشکیل می‌دهند.

یکی از ویژگی های مهم DNA این است که می تواند همانند سازی کند یا از خود کپی بسازد. هر رشته DNA در مارپیچ دوتایی می تواند به عنوان الگویی برای تکثیر توالی بازها عمل کند. این در هنگام تقسیم سلولی بسیار مهم است زیرا هر سلول جدید نیاز به یک کپی دقیق از DNA موجود در سلول قدیمی دارد.

DNA برای اولین بار در سال 1869 کشف شد، اما نقش آن در وراثت ژنتیکی تا سال 1943 نشان داده نشد. در سال 1953 جیمز واتسون و فرانسیس کریک، با کمک کار بیوفیزیک دانان  فرانکلین و موریس ویلکینز، تعیین کردند که ساختار DNA یک ساختار دوگانه است. پلیمر هلیکس، مارپیچی متشکل از دو رشته DNA که به دور یکدیگر پیچیده شده اند. این پیشرفت منجر به پیشرفت های قابل توجهی در درک دانشمندان از تکثیر DNA و کنترل ارثی فعالیت های سلولی شد.

زنجیره پلی نوکلئوتیدی دئوکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA)

هر رشته از یک مولکول DNA از یک زنجیره طولانی از نوکلئوتیدهای مونومر تشکیل شده است. نوکلئوتیدهای DNA شامل یک مولکول قند دئوکسی ریبوز است که یک گروه فسفات و یکی از چهار پایه نیتروژنی به آن متصل است: دو پورین (آدنین و گوانین) و دو پیریمیدین (سیتوزین و تیمین). نوکلئوتیدها با پیوندهای کووالانسی بین فسفات یک نوکلئوتید و قند نوکلئوتید بعدی به یکدیگر متصل می شوند و یک ستون فقرات فسفات قندی را تشکیل می دهند که پایه های نیتروژنی از آن بیرون زده اند. یک رشته توسط پیوندهای هیدروژنی بین پایه ها به رشته دیگر متصل می شود. توالی این پیوند خاص است – یعنی آدنین فقط با تیمین و سیتوزین فقط با گوانین پیوند می زند.

پیکربندی مولکول DNA بسیار پایدار است و به آن اجازه می‌دهد تا به عنوان الگویی برای تکثیر مولکول‌های DNA جدید، و همچنین برای تولید (رونویسی) مولکول RNA مرتبط (ریبونوکلئیک اسید) عمل کند. بخشی از DNA که سنتز پروتئین خاصی را در سلول کد می کند، ژن نامیده می شود.

در داخل یک سلول، DNA به کمپلکس های متراکم پروتئین-DNA به نام کروموزوم سازماندهی می شود. در یوکاریوت ها، کروموزوم ها در هسته قرار دارند، اگرچه DNA نیز در میتوکندری ها و کلروپلاست ها یافت می شود. در پروکاریوت ها که هسته متصل به غشاء ندارند، DNA به صورت یک کروموزوم دایره ای منفرد در سیتوپلاسم یافت می شود. برخی از پروکاریوت‌ها مانند باکتری‌ها و چند یوکاریوت دارای DNA خارج کروموزومی هستند که به نام پلاسمیدها شناخته می‌شوند، که مواد ژنتیکی مستقل و خودتکثیری هستند. پلاسمیدها به طور گسترده در فناوری DNA نوترکیب برای مطالعه بیان ژن استفاده شده اند.