2 תשובות
dna (ראשי תיבות באנגלית של deoxyribonucleic acid, חומצה דאוקסיריבונוקלאית; לעתים בתעתוק לעברית: דנ"א או די־אן־איי) היא מולקולת ענק של חומצת גרעין המורכבת ממיליוני זוגות נוקליאוטידים היוצרים סליל כפול, המכילה את כל המידע התורשתי לבנייתם של כל החלבונים בתא, אצל כל האורגניזמים הידועים, החל מחיידקים ועד לבני אדם, ואף בחלק מהנגיפים. ה-dna מושווה לעתים תכופות למערכת תוכניות, מרשם או קוד מכיוון שהוא כולל את ההוראות הנחוצות לבניית רכיבי התא כמו חלבון או מולקולת rna. כל מקטע משמעותי ב-dna המכיל מידע לבניית חלבון או הוראות בקרה נקרא גן. רצף הבסיסים המרכיב את מולקולת ה-dna מקודד גנים שונים.
ה-dna מורכב מארבע אבני בניין בסיסיות, תת-יחידות של בסיסים חנקניים (נוקלאוטידים), המחולקים לשני זוגות קבועים, כל אחד מהם מורכב מפורין ופירימידין, היוצרים ביניהם קשרי מימן. אדנין (a) וגואנין (g) הם פורינים, ואילו תימין (t) וציטוזין (c) הם פירימידינים. היחס בין הזוגות הללו הוא לפיכך תמיד 1:1, והוא חלק מכללי צ'ארגאף. אלפים עד מיליארדים של זוגות בסיסים כאלה (1) מרכיבים את ה-dna ויוצרים סליל כפול. הסליל הכפול ארוז בצורה קומפקטית ודחוסה ביותר, במבנה של מארזים המכונים כרומוזומים.
גילוי מבנה ה-dna נזקף לזכות המדענים ג'יימס ווטסון האמריקאי ופרנסיס קריק הבריטי בשנת 1953, אשר זכו בפרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה, לשנת 1962, על גילויים, יחד עם מוריס וילקינס. בדיעבד התברר שעבודתם התבססה, במידה רבה, על עבודתה של המדענית רוזלינד פרנקלין, עמיתתו של וילקינס, שנפטרה לפני קבלת הפרס.
ה-dna מורכב מארבע אבני בניין בסיסיות, תת-יחידות של בסיסים חנקניים (נוקלאוטידים), המחולקים לשני זוגות קבועים, כל אחד מהם מורכב מפורין ופירימידין, היוצרים ביניהם קשרי מימן. אדנין (a) וגואנין (g) הם פורינים, ואילו תימין (t) וציטוזין (c) הם פירימידינים. היחס בין הזוגות הללו הוא לפיכך תמיד 1:1, והוא חלק מכללי צ'ארגאף. אלפים עד מיליארדים של זוגות בסיסים כאלה (1) מרכיבים את ה-dna ויוצרים סליל כפול. הסליל הכפול ארוז בצורה קומפקטית ודחוסה ביותר, במבנה של מארזים המכונים כרומוזומים.
גילוי מבנה ה-dna נזקף לזכות המדענים ג'יימס ווטסון האמריקאי ופרנסיס קריק הבריטי בשנת 1953, אשר זכו בפרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה, לשנת 1962, על גילויים, יחד עם מוריס וילקינס. בדיעבד התברר שעבודתם התבססה, במידה רבה, על עבודתה של המדענית רוזלינד פרנקלין, עמיתתו של וילקינס, שנפטרה לפני קבלת הפרס.
מבנה הדנ"א:
מולקולת ה-dna היא פולימר סלילי הבנוי מיחידה חוזרת. רוחבו של הסליל ואורכה של היחידה החוזרת קבוע. המולקולה היא שרשרת ארוכה, שחוליותיה הם נוקליאוטידים מארבעה טיפוסים, כל נוקליאוטיד מכיל יחידה של סוכר מסוג דאוקסיריבוז, פוספט ובסיס חנקני. ארבעה סוגי בסיסים קובעים את ארבעת טיפוסי הנוקליאוטידים. מספר יחידות אדנין במולקולה זו שווה תמיד לזה של תימין, וזה של גואנין שווה תמיד לזה של ציטוזין.
על פי המודל של ווטסון וקריק, מולקולת ה-dna היא מבנה דמוי סולם. שני מוטות האורך בסולם בנויים כל אחד כשרשרת של שני מרכיבים המתחלפים ביניהם: סוכר – פוספט – סוכר – פוספט וכן הלאה. אל צידו של כל סוכר קשור בסיס חנקני. כאשר שתי השרשראות ניצבות זו מול זו פונים הבסיסים החנקניים שבשרשרת האחת לעבר הבסיסים שבשרשרת האחרת. קישור בין בסיסים משתי השרשרות יוצר זוגות של בסיסים המהווים את שלבי הסולם. במצב הטיפוסי שלה - המכונה מבנה מסוג b. המרחק שבין כל מדרגה בסולם הוא 3.4 אנגסטרם והעובי הכולל של מולקולת ה-dna הוא 20 אנגסטרם (2 ננומטר).
בכל זוג בסיסים שיוצר קשר משתתף בסיס אחד קטן ובסיס אחד גדול. לא כל צירוף של בסיסים אפשרי מבחינה כימית, למעשה מורכבים שלבי הסולם משני סוגים בלבד של צירופי בסיסים חנקניים: אדנין יחד עם תימין, וגואנין עם ציטוזין. כאמור, אדנין וגואנין שייכים למשפחת הפורינים, הם הבסיסים הגדולים, ותימין וציטוזין שייכים למשפחת הפירימידינים - הבסיסים הקטנים. בין כל שני בסיסים קיימים קשרים כימיים חלשים, קשרי מימן.
בין אדנין ותימין נוצרים שני קשרי מימן ובין גואנין וציטוזין נוצרים שלושה קשרי מימן, ולפיכך, הקשר בין גואנין לציטוזין הינו, יחסית, חזק יותר. משמעות הבדל זה היא שזוג נתון פחות לשיבושים העלולים להיגרם מהסביבה, כמו מוטציות או התמרה סרטנית. למרות זאת שני הסוגים של זוגות הבסיסים דומים בגודלם, עובדה המבטיחה שמירה על רוחב סולם קבוע. משמעות החוקיות בזיווג זה של הבסיסים היא כי סדר הבסיסים בגדיל אחד של dna קובע את סדר הבסיסים בגדיל שמולו, המכונה "גדיל משלים". כמו כן, המבנה הדו-גדילי של מולקולת ה-dna מיוצב על ידי אינטראקציות חלשות בין הבסיסים החנקניים לאורך שרשרת ה-dna, מסוג "אינטראקציות פאי ארומטיות".
ארגונה של מולקולת dna במבנה עם השלמה עצמית מהווה את הבסיס לשכפולה מדור לדור ולהבאת המידע הגנטי, הנמצא בה, לידי ביטוי. שני גדילי ה-dna מתפתלים זה סביב זה ויוצרים מולקולה לוליינית המכונה סליל כפול. צימוד משלים זה של שני גדילי dna מכונה זיווג ווטסון-קריק (ע"ש צמד המדענים שתיארו אותה לראשונה), כאשר גדיל אחד מכונה ווטסון בעוד השני מכונה קריק.
מולקולת ה-dna היא פולימר סלילי הבנוי מיחידה חוזרת. רוחבו של הסליל ואורכה של היחידה החוזרת קבוע. המולקולה היא שרשרת ארוכה, שחוליותיה הם נוקליאוטידים מארבעה טיפוסים, כל נוקליאוטיד מכיל יחידה של סוכר מסוג דאוקסיריבוז, פוספט ובסיס חנקני. ארבעה סוגי בסיסים קובעים את ארבעת טיפוסי הנוקליאוטידים. מספר יחידות אדנין במולקולה זו שווה תמיד לזה של תימין, וזה של גואנין שווה תמיד לזה של ציטוזין.
על פי המודל של ווטסון וקריק, מולקולת ה-dna היא מבנה דמוי סולם. שני מוטות האורך בסולם בנויים כל אחד כשרשרת של שני מרכיבים המתחלפים ביניהם: סוכר – פוספט – סוכר – פוספט וכן הלאה. אל צידו של כל סוכר קשור בסיס חנקני. כאשר שתי השרשראות ניצבות זו מול זו פונים הבסיסים החנקניים שבשרשרת האחת לעבר הבסיסים שבשרשרת האחרת. קישור בין בסיסים משתי השרשרות יוצר זוגות של בסיסים המהווים את שלבי הסולם. במצב הטיפוסי שלה - המכונה מבנה מסוג b. המרחק שבין כל מדרגה בסולם הוא 3.4 אנגסטרם והעובי הכולל של מולקולת ה-dna הוא 20 אנגסטרם (2 ננומטר).
בכל זוג בסיסים שיוצר קשר משתתף בסיס אחד קטן ובסיס אחד גדול. לא כל צירוף של בסיסים אפשרי מבחינה כימית, למעשה מורכבים שלבי הסולם משני סוגים בלבד של צירופי בסיסים חנקניים: אדנין יחד עם תימין, וגואנין עם ציטוזין. כאמור, אדנין וגואנין שייכים למשפחת הפורינים, הם הבסיסים הגדולים, ותימין וציטוזין שייכים למשפחת הפירימידינים - הבסיסים הקטנים. בין כל שני בסיסים קיימים קשרים כימיים חלשים, קשרי מימן.
בין אדנין ותימין נוצרים שני קשרי מימן ובין גואנין וציטוזין נוצרים שלושה קשרי מימן, ולפיכך, הקשר בין גואנין לציטוזין הינו, יחסית, חזק יותר. משמעות הבדל זה היא שזוג נתון פחות לשיבושים העלולים להיגרם מהסביבה, כמו מוטציות או התמרה סרטנית. למרות זאת שני הסוגים של זוגות הבסיסים דומים בגודלם, עובדה המבטיחה שמירה על רוחב סולם קבוע. משמעות החוקיות בזיווג זה של הבסיסים היא כי סדר הבסיסים בגדיל אחד של dna קובע את סדר הבסיסים בגדיל שמולו, המכונה "גדיל משלים". כמו כן, המבנה הדו-גדילי של מולקולת ה-dna מיוצב על ידי אינטראקציות חלשות בין הבסיסים החנקניים לאורך שרשרת ה-dna, מסוג "אינטראקציות פאי ארומטיות".
ארגונה של מולקולת dna במבנה עם השלמה עצמית מהווה את הבסיס לשכפולה מדור לדור ולהבאת המידע הגנטי, הנמצא בה, לידי ביטוי. שני גדילי ה-dna מתפתלים זה סביב זה ויוצרים מולקולה לוליינית המכונה סליל כפול. צימוד משלים זה של שני גדילי dna מכונה זיווג ווטסון-קריק (ע"ש צמד המדענים שתיארו אותה לראשונה), כאשר גדיל אחד מכונה ווטסון בעוד השני מכונה קריק.
באותו הנושא: