DNA, of deoxyribonucleïnezuur, is een nucleïnezuur (een van de twee dergelijke zuren die in de natuur worden gevonden) die dient om genetische informatie over een organisme op te slaan op een manier die kan worden overgedragen op volgende generaties. Het andere nucleïnezuur is RNA
, of ribonucleïnezuur
.

DNA draagt de genetische code voor elk eiwit dat uw lichaam aanmaakt en fungeert dus als een sjabloon voor het geheel van jou. Een reeks DNA die codeert voor een enkel eiwitproduct, wordt een gen genoemd.

DNA bestaat uit zeer lange polymeren van monomere eenheden die nucleotiden worden genoemd, die drie verschillende regio's bevatten en dankzij vier verschillende smaken in DNA worden geleverd, dankzij varianties in de structuur van een van deze drie regio's.

In levende wezens wordt DNA samen met eiwitten genaamd histonen gebundeld om een stof genaamd chromatine te maken. Het chromatine in eukaryotische organismen wordt onderverdeeld in een aantal afzonderlijke brokken, chromosomen genoemd. DNA wordt doorgegeven van ouders aan hun nakomelingen, maar een deel van je DNA werd exclusief doorgegeven van je moeder, zoals je zult zien.
De structuur van DNA

DNA bestaat uit nucleotiden, en elke nucleotide omvat een stikstofbase, één tot drie fosfaatgroepen (in DNA is er slechts één) en een suikermolecuul met vijf koolstofatomen genaamd deoxyribose. (De overeenkomstige suiker in RNA is ribose.)

In de natuur bestaat DNA als een gepaarde molecule met twee complementaire strengen. Deze twee strengen zijn verbonden bij elke nucleotide in het midden en de resulterende "ladder" is gedraaid in de vorm van een dubbele helix of een paar offset-spiralen.

De stikstofbasen zijn er in een van de vier varianten: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T). Adenine en guanine behoren tot een klasse moleculen die purines worden genoemd, die twee samengevoegde chemische ringen bevatten, terwijl cytosine en thymine behoren tot de klasse moleculen die bekend staan als pyrimidines, die kleiner zijn en slechts één ring bevatten.
Specifieke base-pair binding

Het is de binding van basen tussen nucleotiden in aangrenzende strengen die de "sporten" van de DNA "ladder" creëert. In feite kan een purine alleen binden met een pyrimidine in deze setting, en het is zelfs nog specifieker: A bindt aan en alleen aan T, terwijl C bindt aan en alleen aan G.

Dit < em> één-op-één basenparen
betekent dat als de volgorde van nucleotiden (synoniem met "reeks van basen" voor praktische doeleinden) voor één DNA-streng bekend is, de reeks basen in de andere, complementaire streng gemakkelijk worden bepaald.

Binding tussen aangrenzende nucleotiden in dezelfde DNA-streng wordt veroorzaakt door de vorming van waterstofbruggen tussen de suiker van het ene nucleotide en de fosfaatgroep van het volgende.
Waar wordt DNA gevonden?

In prokaryotische organismen zit het DNA in het cytoplasma van de cel, omdat prokaryoten geen kernen bevatten. In eukaryotische cellen zit DNA in de kern. Hier is het opgedeeld in chromosomen. Mensen hebben 46 verschillende chromosomen met 23 van elke ouder.

Deze 23 verschillende chromosomen zijn allemaal verschillend op fysiek uiterlijk onder een microscoop, dus ze kunnen worden genummerd van 1 tot 22 en vervolgens X of Y voor het geslachtschromosoom. Overeenkomstige chromosomen van verschillende ouders (bijvoorbeeld chromosoom 11 van je moeder en chromosoom 11 van je vader) worden homologe chromosomen genoemd.

DNA wordt ook aangetroffen in de mitochondria van eukaryoten in het algemeen evenals in de chloroplasten van plantencellen
specifiek. Dit op zichzelf ondersteunt het heersende idee dat beide organellen bestonden als vrijstaande bacteriën voordat ze meer dan twee miljard jaar geleden werden overspoeld door vroege eukaryoten.

Het feit dat het DNA in mitochondriën en chloroplasten codeert voor eiwitproducten die nucleair DNA verleent de theorie niet nog meer geloofwaardigheid.

Omdat het DNA dat in mitochondria terechtkomt alleen daar komt vanuit de eicel van de moeder, dankzij de manier waarop sperma en ei worden gegenereerd en gecombineerd, alle mitochondriale DNA komt via de moederlijn of de moeders van het DNA van welk organisme dan ook wordt onderzocht.
DNA-replicatie

Voor elke celdeling moet al het DNA in de celkern worden gekopieerd of gerepliceerd, zodat elke nieuwe cel die is gemaakt in de divisie die binnenkort komt, een kopie kan hebben. Omdat DNA dubbelstrengig is, moet het worden afgewikkeld voordat replicatie kan beginnen, zodat de enzymen en andere moleculen die deelnemen aan replicatie ruimte hebben langs de strengen om hun werk te doen.

Wanneer een enkele DNA-streng gekopieerd, het product is eigenlijk een nieuwe streng complementair aan de sjabloon (gekopieerde) streng. Het heeft dus dezelfde basis-DNA-sequentie als de streng die aan het sjabloon was gebonden voordat de replicatie begon.

Elke oude DNA-streng is dus gepaard met één nieuwe DNA-streng in elk nieuw gerepliceerd dubbelstrengs DNA-molecuul. Dit wordt semiconservatieve replicatie genoemd.
Introns en Exons

DNA bestaat uit introns, of delen van DNA die niet coderen voor eiwitproducten en exons, die coderende regio's zijn die wel eiwitproducten maken.

De manier waarop exons informatie over eiwitten doorgeven, is via transcriptie of het maken van messenger RNA (mRNA) uit DNA.

Wanneer een DNA-streng wordt getranscribeerd, resulterende streng van mRNA heeft dezelfde basensequentie als het DNA-complement van de matrijsstreng, behalve één verschil: waar thymine in DNA voorkomt, komt uracil (U) in RNA voor.

Voordat het mRNA kan worden verzonden om te worden vertaald in een eiwit, moeten de introns (het niet-coderende deel van genen) uit de streng worden genomen. Enzymen "splitsen" of "knippen" de introns uit de strengen en binden alle exons aan elkaar om de laatste coderende streng van mRNA te vormen.

Dit wordt RNA post-transcriptionele verwerking genoemd.
RNA Transcriptie

Tijdens RNA-transcriptie wordt ribonucleïnezuur gemaakt van een DNA-streng die is gescheiden van zijn complementaire partner. De aldus gebruikte DNA-streng staat bekend als de templaatstreng. Transcriptie zelf is afhankelijk van een aantal factoren, waaronder enzymen (bijvoorbeeld RNA-polymerase
).

Transcriptie vindt plaats in de kern. Wanneer de mRNA-streng voltooid is, verlaat deze de kern door de nucleaire envelop totdat deze zich hecht aan een ribosoom
, waar translatie en eiwitsynthese zich ontvouwen. Transcriptie en vertaling zijn dus fysiek van elkaar gescheiden.
Hoe is de structuur van DNA ontdekt?

James Watson en Francis Crick staan bekend als de mede-ontdekkers van een van de diepste mysteries in de moleculaire biologie : de dubbele helix-DNA-structuur en -vorm, het molecuul dat verantwoordelijk is voor de unieke genetische code die door iedereen wordt gedragen.

Terwijl het duo zijn plaats in het pantheon van grote wetenschappers verdiende, was hun werk afhankelijk van de bevindingen van een verscheidenheid van andere wetenschappers en onderzoekers, zowel in het verleden als in de tijd van Watson en Crick.

In het midden van de 20e eeuw, in 1950, ontdekte de Oostenrijker Erwin Chargaff dat de hoeveelheid adenine in DNA-strengen en de hoeveelheid van thymine aanwezig waren altijd identiek, en dat een vergelijkbare relatie gold voor cytosine en guanine. De hoeveelheid aanwezige purines (A + G) was dus gelijk aan de hoeveelheid aanwezige pyrimidines.

De Britse wetenschapper Rosalind Franklin gebruikte ook röntgenkristallografie om te speculeren dat DNA-strengen fosfaatbevattende complexen langs de buiten de streng.

Dit was consistent met een dubbel helixmodel, maar Franklin herkende dit niet omdat niemand een goede reden had om deze DNA-vorm te vermoeden. Maar tegen 1953 waren Watson en Crick erin geslaagd alles samen te brengen met behulp van Franklins onderzoek. Ze werden geholpen door het feit dat het bouwen van chemische moleculen op dat moment zelf een snel verbeterend streven was