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9.1: La estructura del ADN - Biología

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En la década de 1950, Francis Crick y James Watson trabajaron juntos en la Universidad de Cambridge, Inglaterra, para determinar la estructura del ADN. Otros científicos, como Linus Pauling y Maurice Wilkins, también estaban explorando activamente este campo. Pauling había descubierto la estructura secundaria de las proteínas mediante cristalografía de rayos X. La cristalografía de rayos X es un método para investigar la estructura molecular mediante la observación de los patrones formados por rayos X disparados a través de un cristal de la sustancia. Los patrones brindan información importante sobre la estructura de la molécula de interés. En el laboratorio de Wilkins, la investigadora Rosalind Franklin estaba usando cristalografía de rayos X para comprender la estructura del ADN. Watson y Crick pudieron armar el rompecabezas de la molécula de ADN utilizando los datos de Franklin (Figura 9.1.1). Watson y Crick también tenían información clave disponible de otros investigadores, como las reglas de Chargaff. Chargaff había demostrado que de los cuatro tipos de monómeros (nucleótidos) presentes en una molécula de ADN, dos tipos siempre estaban presentes en cantidades iguales y los dos tipos restantes también estaban siempre presentes en cantidades iguales. Esto significaba que siempre estaban emparejados de alguna manera. En 1962, James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins recibieron el Premio Nobel de Medicina por su trabajo en la determinación de la estructura del ADN.

Ahora consideremos la estructura de los dos tipos de ácidos nucleicos, ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN). Los componentes básicos del ADN son los nucleótidos, que se componen de tres partes: una desoxirribosa (azúcar de 5 carbonos), un grupo fosfato y una base nitrogenada (Figura 9.1.2). Hay cuatro tipos de bases nitrogenadas en el ADN. La adenina (A) y la guanina (G) son purinas de doble anillo, y la citosina (C) y la timina (T) son pirimidinas de anillo único más pequeñas. El nucleótido se nombra según la base nitrogenada que contiene.

Figura 9.1.2: (a) Cada nucleótido de ADN está formado por un azúcar, un grupo fosfato y una base. (b) La citosina y la timina son pirimidinas. La guanina y la adenina son purinas.

El grupo fosfato de un nucleótido se une covalentemente con la molécula de azúcar del siguiente nucleótido, y así sucesivamente, formando un polímero largo de monómeros de nucleótidos. Los grupos azúcar-fosfato se alinean en una "columna vertebral" para cada hebra de ADN, y las bases de nucleótidos sobresalen de esta columna vertebral. Los átomos de carbono del azúcar de cinco carbonos se numeran en el sentido de las agujas del reloj a partir del oxígeno como 1 ', 2', 3 ', 4' y 5 '(1' se lee como “un primo”). El grupo fosfato está unido al carbono 5 'de un nucleótido y al carbono 3' del siguiente nucleótido. En su estado natural, cada molécula de ADN está compuesta de dos hebras sencillas que se mantienen juntas a lo largo de su longitud con enlaces de hidrógeno entre las bases.

Watson y Crick propusieron que el ADN está formado por dos hebras que se enrollan entre sí para formar una hélice a la derecha, llamada doble hélice. El apareamiento de bases tiene lugar entre una purina y pirimidina: es decir, A se empareja con T y G se empareja con C. En otras palabras, la adenina y la timina son pares de bases complementarios, y la citosina y guanina también son pares de bases complementarios. Ésta es la base de la regla de Chargaff; debido a su complementariedad, hay tanta adenina como timina en una molécula de ADN y tanta guanina como citosina. La adenina y la timina están conectadas por dos enlaces de hidrógeno, y la citosina y la guanina están conectadas por tres enlaces de hidrógeno. Las dos hebras son de naturaleza antiparalela; es decir, una hebra tendrá el carbono 3 'del azúcar en la posición "hacia arriba", mientras que la otra hebra tendrá el carbono 5' en la posición hacia arriba. El diámetro de la doble hélice de ADN es uniforme en todas partes porque una purina (dos anillos) siempre se empareja con una pirimidina (un anillo) y sus longitudes combinadas son siempre iguales. (Figura 9.1.3).

La estructura del ARN

Hay un segundo ácido nucleico en todas las células llamado ácido ribonucleico o ARN. Como el ADN, el ARN es un polímero de nucleótidos. Cada uno de los nucleótidos del ARN está formado por una base nitrogenada, un azúcar de cinco carbonos y un grupo fosfato. En el caso del ARN, el azúcar de cinco carbonos es ribosa, no desoxirribosa. La ribosa tiene un grupo hidroxilo en el carbono 2 ', a diferencia de la desoxirribosa, que solo tiene un átomo de hidrógeno (Figura 9.1.4).

Los nucleótidos de ARN contienen las bases nitrogenadas adenina, citosina y guanina. Sin embargo, no contienen timina, que en su lugar se reemplaza por uracilo, simbolizado por una "U". El ARN existe como una molécula monocatenaria en lugar de una hélice bicatenaria. Los biólogos moleculares han nombrado varios tipos de ARN en función de su función. Estos incluyen ARN mensajero (ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosómico (ARNr), moléculas que participan en la producción de proteínas a partir del código de ADN.

Cómo se organiza el ADN en la célula

El ADN es una molécula de trabajo; debe replicarse cuando una célula está lista para dividirse, y debe “leerse” para producir las moléculas, como las proteínas, para llevar a cabo las funciones de la célula. Por esta razón, el ADN está protegido y empaquetado de formas muy específicas. Además, las moléculas de ADN pueden ser muy largas. Estiradas de un extremo a otro, las moléculas de ADN en una sola célula humana llegarían a una longitud de unos 2 metros. Por lo tanto, el ADN de una célula debe empaquetarse de una manera muy ordenada para encajar y funcionar dentro de una estructura (la célula) que no es visible a simple vista. Los cromosomas de los procariotas son mucho más simples que los de los eucariotas en muchas de sus características (Figura 9.1.5). La mayoría de los procariotas contienen un cromosoma circular único que se encuentra en un área del citoplasma llamada nucleoide.

El tamaño del genoma en uno de los procariotas mejor estudiados, Escherichia coli, es de 4,6 millones de pares de bases, que se extenderían una distancia de aproximadamente 1,6 mm si se estira. Entonces, ¿cómo encaja esto dentro de una pequeña célula bacteriana? El ADN se retuerce más allá de la doble hélice en lo que se conoce como superenrollamiento. Se sabe que algunas proteínas están implicadas en el superenrollamiento; otras proteínas y enzimas ayudan a mantener la estructura superenrollada.

Los eucariotas, cuyos cromosomas consisten cada uno en una molécula de ADN lineal, emplean un tipo diferente de estrategia de empaquetamiento para encajar su ADN dentro del núcleo (Figura 9.1.6). En el nivel más básico, el ADN se envuelve alrededor de proteínas conocidas como histonas para formar estructuras llamadas nucleosomas. El ADN se envuelve firmemente alrededor del núcleo de la histona. Este nucleosoma está unido al siguiente por una hebra corta de ADN que está libre de histonas. Esto también se conoce como la estructura de "cuentas en una cuerda"; los nucleosomas son las "perlas" y los trozos cortos de ADN entre ellos son la "cuerda". Los nucleosomas, con su ADN enrollado a su alrededor, se apilan de forma compacta entre sí para formar una fibra de 30 nm de ancho. Esta fibra se enrolla aún más en una estructura más gruesa y compacta. En la etapa de metafase de la mitosis, cuando los cromosomas están alineados en el centro de la célula, los cromosomas están más compactados. Tienen aproximadamente 700 nm de ancho y se encuentran en asociación con proteínas de andamio.

En la interfase, la fase del ciclo celular entre las mitosis en la que se descondensan los cromosomas, los cromosomas eucariotas tienen dos regiones distintas que se pueden distinguir mediante tinción. Hay una región compacta que se tiñe de forma oscura y una región menos densa. Las regiones de tinción oscura generalmente contienen genes que no están activos y se encuentran en las regiones del centrómero y los telómeros. Las regiones que se tiñen ligeramente por lo general contienen genes que están activos, con ADN empaquetado alrededor de nucleosomas pero no más compactado.

CONCEPTO EN ACCIÓN

Vea esta animación de empaquetado de ADN.

Resumen

Watson y Crick propusieron el modelo de la estructura de doble hélice del ADN. La molécula de ADN es un polímero de nucleótidos. Hay cuatro bases nitrogenadas en el ADN, dos purinas (adenina y guanina) y dos pirimidinas (citosina y timina). Una molécula de ADN se compone de dos cadenas. Cada hebra está compuesta de nucleótidos unidos covalentemente entre el grupo fosfato de uno y el azúcar desoxirribosa del siguiente. Desde esta columna vertebral se extienden las bases. Las bases de una hebra se unen a las bases de la segunda hebra con enlaces de hidrógeno. La adenina siempre se une a la timina y la citosina siempre se une a la guanina. La unión hace que las dos hebras formen una espiral alrededor de la otra en una forma llamada doble hélice. El ácido ribonucleico (ARN) es un segundo ácido nucleico que se encuentra en las células. El ARN es un polímero de nucleótidos monocatenario. También se diferencia del ADN en que contiene el azúcar ribosa, en lugar de desoxirribosa, y el nucleótido uracilo en lugar de timina. Varias moléculas de ARN funcionan en el proceso de formación de proteínas a partir del código genético del ADN.

Los procariotas contienen un cromosoma circular simple de doble hebra. Los eucariotas contienen moléculas de ADN lineal de doble cadena empaquetadas en cromosomas. La hélice de ADN se envuelve alrededor de proteínas para formar nucleosomas. Las espirales de proteínas se enrollan aún más, y durante la mitosis y la meiosis, los cromosomas se enrollan aún más para facilitar su movimiento. Los cromosomas tienen dos regiones distintas que se pueden distinguir por tinción, que reflejan diferentes grados de empaquetamiento y se determinan por si el ADN en una región se expresa (eucromatina) o no (heterocromatina).

Glosario

desoxirribosa
una molécula de azúcar de cinco carbonos con un átomo de hidrógeno en lugar de un grupo hidroxilo en la posición 2 '; el componente de azúcar de los nucleótidos del ADN
doble hélice
la forma molecular del ADN en la que dos cadenas de nucleótidos se enrollan entre sí en forma de espiral
base de nitrogeno
una molécula que contiene nitrógeno que actúa como base; refiriéndose a menudo a uno de los componentes purina o pirimidina de los ácidos nucleicos
grupo fosfato
un grupo molecular que consta de un átomo de fósforo central unido a cuatro átomos de oxígeno

Describe la estructura del adn. (6mrks) gcse edexcel 9-1

Estructura del ADN. El ADN está formado por moléculas llamadas nucleótidos. Cada nucleótido contiene un grupo fosfato, un grupo de azúcar y una base de nitrógeno. Los cuatro tipos de bases nitrogenadas son adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C).

pregunta: ¿qué enunciado describe mejor las diferentes propiedades de los metales?

respuesta: son brillantes y se doblan sin romperse.

dado que los metales tienen ciertas propiedades características, se incluyen las siguientes: son dúctiles, maleables, brillantes, duros, lustrosos, flexibles y son buenos conductores de calor y electricidad. por lo tanto, los metales no son opacos y no son flexibles como se indica. en cambio, son brillantes y flexibles.


La estructura del complejo de pinza de punto de control 9-1-1 y cargador de pinza Rad24-RFC en Saccharomyces cerevisiae

El complejo 9-1-1 es un complejo heterotrimérico circular compuesto de Rad9-Hus1-Rad1. En respuesta al daño del ADN, el complejo 9-1-1 se cargará en el sitio del daño del ADN mediante el cargador de pinzas Rad24-RFC para activar el punto de control del ciclo celular. El terminal C de Ddc1 / Rad9 es fundamental para la activación del punto de control. Sin embargo, hay poca información estructural sobre el complejo 9-1-1 intacto y la interacción con Rad24-RFC. Aquí, determinamos la estructura del complejo 9-1-1 intacto en S. cerevisiae por microscopía crioelectrónica (cryo-EM) e identificamos el módulo de cola C Ddc1 por primera vez. Encontramos que el C-terminal de Ddc1 tiene flexibilidad estructural y juega un papel crítico para la activación de Mec1 / Ddc2 en la fase G1 / G2. Al mismo tiempo, pudimos vislumbrar la estructura de Rad24-RFC y capturamos la interacción entre el complejo 9-1-1 y Rad24-RFC. La información estructural nos ayudó mucho a comprender el proceso de carga de pinzas.

Palabras clave: Respuesta al daño del ADN complejo 9-1-1 Ddc1 C-tail Mec1 / Ddc2 Rad24-RFC.


Póster de revisión de la estructura del ADN (genética y evolución) [AQA GCSE Biology Double and Triple 9-1]

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Carteles de revisión de herencia, variación y evolución (prueba 2) [AQA GCSE Biology Double and Triple 9-1]

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Estructura del ADN (solo biología) - Nuevo GCSE de biología de AQA

Lección para el capítulo de herencia, variación y evolución en el nuevo GCSE de biología de AQA.

LO:
Describe la estructura del ADN usando diagramas.
Explica cómo se unen las bases de las dos hebras.
HT: Describe en términos simples cómo se sintetiza una proteína.
HT: Explica la importancia de la forma de una proteína para la acción y función enzimática.
HT: Describe qué es una mutación y cómo una mutación podría afectar la formación de una proteína.
HT: Explique que la mayoría de las mutaciones tienen poco efecto, pero algunas tienen efectos más graves sobre la función de la proteína.

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Cómo se organiza el ADN en la célula

El ADN es una molécula de trabajo que debe replicarse cuando una célula está lista para dividirse, y debe "leerse" para producir las moléculas, como las proteínas, para llevar a cabo las funciones de la célula. Por esta razón, el ADN está protegido y empaquetado de formas muy específicas. Además, las moléculas de ADN pueden ser muy largas. Estirado de un extremo a otro, las moléculas de ADN en una sola célula humana llegarían a un longitud de unos 2 metros. Por lo tanto, el ADN de una célula debe empaquetarse de una manera muy ordenada para encajar y funcionar dentro de una estructura (la célula) que no es visible a simple vista. Los cromosomas de los procariotas son mucho más simples que los de los eucariotas en muchas de sus características (Figura 9.6). La mayoría de los procariotas contienen un cromosoma circular único que se encuentra en un área del citoplasma llamada nucleoide.

Figura 9.6 Un eucariota contiene un núcleo bien definido, mientras que en los procariotas, el cromosoma se encuentra en el citoplasma en un área llamada nucleoide.

El tamaño del genoma en uno de los procariotas mejor estudiados, Escherichia coli, es de 4,6 millones de pares de bases, que se extenderían una distancia de aproximadamente 1,6 mm si se estira. Entonces, ¿cómo encaja esto dentro de una pequeña célula bacteriana? El ADN se retuerce más allá de la doble hélice en lo que se conoce como superenrollamiento. Se sabe que algunas proteínas están involucradas en el superenrollamiento de otras proteínas y las enzimas ayudan a mantener la estructura superenrollada.

Los eucariotas, cuyos cromosomas consisten cada uno en una molécula de ADN lineal, emplean un tipo diferente de estrategia de empaquetamiento para encajar su ADN dentro del núcleo. En el nivel más básico, el ADN se envuelve alrededor de proteínas conocidas como histonas para formar estructuras llamadas nucleosomas. El ADN se envuelve firmemente alrededor del núcleo de la histona. Este nucleosoma está unido al siguiente por una hebra corta de ADN que está libre de histonas. Esto también se conoce como la estructura de "cuentas en una cuerda", los nucleosomas son las "cuentas" y los trozos cortos de ADN entre ellos son la "cuerda". Los nucleosomas, con su ADN enrollado a su alrededor, se apilan de forma compacta entre sí para formar una fibra de 30 nm de ancho. Esta fibra se enrolla aún más en una estructura más gruesa y compacta. En la etapa de metafase de la mitosis, cuando los cromosomas están alineados en el centro de la célula, los cromosomas están más compactados. Tienen aproximadamente 700 nm de ancho y se encuentran en asociación con proteínas de andamio.

En la interfase, la fase del ciclo celular entre las mitosis en la que se descondensan los cromosomas, los cromosomas eucariotas tienen dos regiones distintas que se pueden distinguir mediante tinción. Hay una región compacta que se tiñe de forma oscura y una región menos densa. Las regiones de tinción oscura generalmente contienen genes que no están activos y se encuentran en las regiones del centrómero y los telómeros. Las regiones que se tiñen ligeramente por lo general contienen genes que están activos, con ADN empaquetado alrededor de nucleosomas pero no más compactado.

Figura 9.7 Estas figuras ilustran la compactación del cromosoma eucariota.


9.1: La estructura del ADN - Biología

Carolina del Sur Notas de biología hool: Cómo se sintetizan las proteínas: función del ADN y el ARN

Las funciones del ADN y el ARN amp en la síntesis de proteínas

Notas de revisión de biología escolar de Doc Brown: biología GCSE, biología IGCSE, biología de nivel O,

Cursos de ciencias escolares de los grados 8, 9 y 10 de EE. UU. O equivalentes para

Estudiantes de biología de 14-16 años

Esta página le ayudará a responder preguntas como. ¿Qué es un nucleótido? Cual es su estructura? ¿Cuál es la estructura del ADN? ¿Por qué se clasifica como polímero? ¿Cómo codifica el ADN los aminoácidos y, por tanto, las proteínas? ¿Cuál es la función del ADN? ¿Cómo se sintetizan las proteínas? ¿Qué es el ARN? ¿Cuál es la función del ARN? ¿Qué es un código triplete? ¿Cómo podemos extraer ADN de las células? ¿Cómo producen las células proteínas en el citoplasma? ¿Qué funciones tienen las proteínas en los organismos vivos?

(a) ¿Cómo se descubrió la estructura del ADN?

El ADN (ácido desoxirribonucleico) fue aislado por primera vez, a partir de glóbulos blancos, por el científico suizo Friedrich Miescher en 1869.

Antes de la fotografía de rayos X crucial de Rosalind Franklin, el análisis químico mostró que cuatro bases parecen ocurrir en proporciones de 1: 1 para un par y 1: 1 para otro par.

¿Cuáles fueron los roles de los científicos Watson, Crick, Franklin y Wilkins?

En la década de 1950, Rosalind Franklin, que trabajaba para Maurice Wilkins, examinó hebras de ADN utilizando una técnica llamada análisis de difracción de rayos X.

La muestra bajo investigación, p. Ej. una hebra de cristal de ADN, es bombardeada con rayos X y las capas de átomos se comportan como una rejilla de difracción y dispersan los rayos X en un patrón particular que depende de la disposición tridimensional de los átomos en la molécula. La trayectoria de los rayos X dispersos se registra en una placa fotográfica.

Rosalind Franklin murió trágicamente joven de cáncer y nunca recibió el Premio Nobel que sin duda habría recibido, PERO, en una de las últimas cosas que escribió en su cuaderno de laboratorio, especuló que el ADN tenía una estructura de hélice.

Más tarde, Frances Crick y James Watson reunieron estos datos de rayos X (Crick tuvo acceso a la fotografía de rayos X "clásica" de Rosalind Franklin del ADN cristalizado, característico de una estructura helicoidal) con otra información.

p.ej. el análisis químico del ADN, en particular las proporciones de las cuatro bases (adenina, citosina, guanina y timina), la forma de las cuatro moléculas de base.

y luego construyó un modelo y dedujo lo que reconocemos hoy como la estructura de doble hélice del ADN: una visión brillante, más ganadores del Premio Nobel junto con Maurice Wilkins.

Lo importante es que las observaciones experimentales del análisis químico y estructural se ajustaron al modelo basado en la evidencia.

Rosalind Franklin, física y bióloga, muere trágicamente joven de una combinación de neumonía y cáncer avanzado. Los otros tres científicos mencionados anteriormente recibieron el último galardón de un premio Nobel. Rosalind Franklin también habría recibido un premio Nobel, si no hubiera muerto tan trágicamente joven ...

(b) La estructura de los nucleótidos y el ADN: ácido desoxirribonucleico

Introducción al ADN y su función

ADN (Deoxiribonorteucléico acid) es una molécula grande esencial para la vida y la replicación celular y es otro ejemplo de un polímero natural.

Su estructura se elaboró ​​en la década de 1950, en particular por los ganadores del Premio Nobel Crick y Watson, aunque varios otros científicos notables hicieron contribuciones importantes.

ADN, a polímero natural se compone de una cadena de unidades repetidas (el monómero) llamado nucleótidos.

los El ADN forma dos hebras unidas enrollados en forma de doble hélice (más estructura de ADN más adelante).

Las moléculas de ADN contienen todo el material genético de un organismo., esas son todas las instrucciones químicas para que las células individuales y los organismos complejos crezcan y se desarrollen.

Todos instrucciones que son necesarios para que un organismo crezca, se desarrolle y se reproduzca es codificado en el ADN.

El contenido de su ADN determina directamente cuál es su heredado las características son.

El ADN está organizado en largas secciones enrolladas llamadas cromosomas en el núcleo celular, y dentro del ADN cromosómico hay secciones más cortas llamadas genes.

Cada cromosoma consta de muchas secciones cortas de ADN llamadas genes, uno o más de los cuales codifica una característica de un organismo, p. grupo sanguíneo, color de ojos o color de cabello.

Los genes tienen los códigos para producir las diferentes proteínas, muchas de las cuales son enzimas y cómo producir moléculas grandes e importantes como la hemoglobina.

Su ADN total, que es el contenido completo de sus genes, se llama genoma.

Los cromosomas normalmente entran pares y ambos tienen el mismo tipo de genes en el mismo orden a lo largo de su larguísima longitud (¡en el sentido molecular!).

Recordatorio: un cromosoma de cada padre forma el par, y las células diploides humanas tienen 46 cromosomas (23 pares).

Aparte del núcleo, algunas otras partes de la célula pueden contener ADN, p. Ej. mitocondrias (sitios de respiración).

Las bacterias pueden contener anillos / cadenas de ADN libres llamados plásmidos.

Los plásmidos no son parte del cromosoma de una bacteria y no ayudan al funcionamiento de la célula, pero p. Ej. contienen genes que les ayudan a desarrollar resistencia a los antibióticos y, por tanto, les ayudan a sobrevivir.

El ADN codifica instrucciones genéticas para el desarrollo y funcionamiento de organismos vivos y virus.

p.ej. cada molécula de proteína que necesita un organismo vivo hasta el nivel celular individual es sintetizado por otras moléculas leyendo el código genético del ADN y combinar los aminoácidos correctos en el orden correcto.

Esto significa que cada proteína diferente tiene su propio número específico y orden preciso de aminoácidos.

Después de la síntesis, la molécula de proteína (cadena polimérica de aminoácidos) se pliega en su propia forma única específica para realizar su propia función única, p. una enzima para catalizar una reacción bioquímica específica.

Una sección de ADN que codifica una proteína en particular se llama gene y es el orden de las bases en un gen que determina el orden de los aminoácidos en la proteína, de ahí su estructura y función.

El ADN no solo codifica todas las proteínas necesarias, sino que también determina en qué tipo se convierte una celda p.ej. célula sanguínea, célula cerebral, célula muscular, célula cutánea, etc.

Las proteínas son polímeros de aminoácidos. El ADN es un polímero de nucleótidos.

Entonces, los aminoácidos y los nucleótidos son monómeros.

Cada proteína tiene una estructura específica para una función particular, incluidas las enzimas, y la mayoría está codificada en el ADN.

La estructura de los nucleótidos y la molécula de ADN.

La mayoría de las moléculas de ADN constan de dos cadenas de polímeros, compuestas por cuatro monómeros llamado nucleótidos, conectados entre sí en forma de doble hélice.

A diferencia del poli (eteno) artificial, del monómero eteno, etc. El ADN es un polímero de origen natural - cadenas moleculares largas de moléculas monoméricas (únicas) unidas.

El nucleótido es la pequeña unidad molecular básica: el monómero de donde el polímero se forma.

Los nucleótidos forman los componentes básicos del ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico). Un nucleótido individual consta de tres bits moleculares combinados, el mismo fosfato grupo, una variable base (adenina, citosina, guanina o timina) y la misma pentosa azúcar (pentosa solo significa tener un anillo de 5 átomos). El grupo fosfato y la base están unidos al azúcar (vea el diagrama de la izquierda de un solo nucleótido).

La cadena de polímero de ADN (y ARN) está formada por una gran cantidad de enlaces fosfato-azúcar. La base es una especie de "rama" de la cadena principal, pero esto le ayuda a unirse intermolecularmente con una base de otra hebra opuesta de ADN.

El resultado es una molécula de ADN completa que consta de dos hebras 'moleculares' enrolladas juntas para formar una doble hélice, pero ¿cómo se mantiene unida esta hélice?

los dos hebras de polímero de ADN están reticulados por una serie de pares de bases complementarios unidos por enlaces intermoleculares débiles - enlaces cruzados (enlaces de emparejamiento de bases que se muestran aquí como en el diagrama):

Hay cuatro bases en el ADN que mantienen unida la estructura y el Las mismas dos bases siempre están emparejadas - conocido como maridaje de bases complementarias .

Esto se muestra en el diagrama de la derecha, manteniendo juntas las dos hebras de ADN.

Adenina (A) con timina (T) A y citosina (C) con guanina (G) CG .

Donde representa el débil (pero crucial) fuerza de unión atractiva intermolecular entre los pares de bases. Este enlace intermolecular más débil en realidad se llama enlace de hidrógeno, pero es posible que no necesite conocer más detalles a nivel GCSE.

Estos enlaces de pares de bases complementarios entrecruzados mantienen las moléculas de ADN firmemente unidas, lo que les da la estabilidad necesaria para realizar sus funciones genéticas, pero no demasiado, de modo que no se puedan "descomprimir", ¡un proceso necesario en la replicación celular!

Aquí complementario significa 'pares coincidentes'. A con T y C con G son los pares de bases complementarios enlazados.

La estructura de la doble hélice se muestra en el diagrama de arriba a la derecha, que ilustra cómo el ADN se mantiene unido por los enlaces de hidrógeno entrecruzados entre las bases para mantener unida la doble hélice.

Una pequeña sección de ADN se ilustra con más detalle a continuación.

Un diagrama más detallado de una sección muy corta de una molécula de ADN de doble hélice que muestra los dos pares de bases diferentes que mantienen unidas las dos cadenas moleculares.

Es el orden de las bases en las cadenas de ADN de un gen lo que decide el orden de los aminoácidos en una proteína.

(c) Detalles de la síntesis de proteínas

Código de ADN, bases, genes y código triplete

Como ya fue mencionado, Las moléculas de polímero de ADN contienen los códigos genéticos. que determinan qué proteínas se sintetizan.

Estas proteínas sintetizadas controlan el funcionamiento de todas las células de un organismo, en otras palabras, el ADN controla la producción de todas las proteínas: la síntesis de proteínas en los ribosomas, una de las estructuras subcelulares del citoplasma de las células.

Una pequeña sección de ADN que codifica una proteína en particular se conoce como gen.

Esto significa cada gen codifica un conjunto particular de aminoácidos que forman una proteína.

Es el orden de las bases en el gen lo que determina el orden de los aminoácidos en la proteína.

Cada gen tiene una secuencia de bases diferente para codificar todas las proteínas que requiere un organismo.

Solo se utilizan 20 aminoácidos diferentes para sintetizar los miles de proteínas diferentes.

Son los genes del ADN los que le dicen al ribosomas en las células, el orden correcto para ensamblar los aminoácidos para producir una proteína específica.

Un ribosoma, una estructura diminuta en el citoplasma, es esencialmente una fabrica de proteinas que produce de todo, desde enzimas, queratina, células de fibras musculares, glóbulos rojos, etc. y todo basado en los códigos de ADN.

Cada proteína, una cadena polimérica de aminoácidos, tiene un estructura única basado en número específico de aminoácidos Y un secuencia específica de aminoácidos.

Cada proteína también tiene un forma 3D específica, esencial para que lleve a cabo su función particular, p. ej. una enzima o tipo de tejido.

El orden de las bases en un gen del ADN determina el orden de los aminoácidos que se combinarán para formar una proteína específica, que a su vez, realizará una función específica en el organismo vivo.

Cada aminoácido está codificado por una secuencia de tres bases. en el gen, conocido como código de triplete (ilustrado por el diagrama a continuación para tres aminoácidos "ficticios").

Cada gen contiene una secuencia de bases diferente, por lo que puede codificar una proteína en particular.

El orden de las bases en el ADN de un organismo se llama codigo genetico del genoma.

los genoma es la totalidad del material genético de un organismo. Ver Introducción al GENOMA y la expresión génica, considerando cromosomas, alelos, genotipo, fenotipo, variaciones.

Ejemplos de códigos de base triplete para aminoácidos

Ejemplo de tres códigos de triplete basados ​​en las cuatro bases: adenina A, timina T, citosina C, guanina G a lo largo de la molécula de ADN.

Los códigos base triplete se denominan codones .

Código de triplete y aminoácido: CCA es para prolina, TCG es para serina y AGA para arginina

Los aminoácidos se unen para hacer que las diversas proteínas dependan del orden de las bases en el gen.

El diagrama de arriba muestra cómo funcionan los códigos de tripletes en el ADN.

Una secuencia de tres bases (por ejemplo, CCA) en una sola hebra de ADN codifica un aminoácido en particular. Una secuencia de tres códigos tripletes codificará tres aminoácidos en esa secuencia particular en esa parte del gen.

El uso de letras para representar la secuencia de bases en una hebra de ADN es un ejemplo de modelo científico.

Recordatorio: la estructura de doble hélice del ADN es otro modelo científico espacial y este el modelo debe ser probado y probado en el laboratorio y todas las observaciones deben respaldar cualquier hipótesis para convertirse en un modelo científico viable.

La química celular permite la lectura de los códigos de tripletes genéticos (secuencia de bases) en el código de ADN para finalmente une estos tres aminoácidos juntos en el orden preciso dictado por el código de ADN. De hecho, para cualquier proteína, en realidad se trata de secuencias de docenas-cientos de códigos de tripletes para una proteína en particular.

En la siguiente sección (después de las notas sobre el ADN no codificante) veremos cómo pasamos de los códigos de tripletes de ADN a la producción real de una proteína y Desafortunadamente, es un poco más complicado de lo que sugiere el diagrama anterior.!

Notas sobre el ADN no codificante

Hay partes de las cadenas de ADN que NO codifique para ningún aminoácido, por lo tanto, NO codifique para proteínas.

Sin embargo, algunas de estas secciones no codificadas encender y apagar genes, en otras palabras, controlan si un gen es expresado para hacer una proteína.

Por lo tanto Algunas de estas regiones no codificantes del ADN están involucradas en la síntesis de proteínas..

Antes transcripción puede ocurrir (implica leer el código de ADN), la ARN polimerasa (enzima) tiene que unirse a una sección no codificante de ADN adyacente al gen específico (que codifica una proteína específica).

Si un mutación Si se ha producido en esta sección del ADN, puede afectar la capacidad de la ARN polimerasa para unirse a él; podría ser más difícil o más fácil (o sin efecto).

La cantidad y precisión de la cantidad de ARNm que se transcribe depende de qué tan bien se lleve a cabo esta unión y, por lo tanto, afecta qué tan bien se produce la proteína.

Por tanto, la producción de la proteína puede verse afectada y, dependiendo de su función, ese específico fenotipo también puede verse afectado.

Esto significa que Las variantes genéticas en regiones no codificantes de ADN pueden afectar los fenotipos exhibidos por un organismo., a pesar del hecho de que estas secciones no codificantes de ADN sí codifican proteínas en sí mismas.

Ejemplo de una mutación en un código triplete

El código del triplete y la secuencia de aminoácidos originales eran: CCA para prolina, TCG para serina y AGA para arginina.

Si solo una base ha cambiado 'mutado', p. Ej. triplete medio de TCG a TGRAMOG, el segundo aminoácido es esta secuencia se cambia.

La secuencia es ahora: CCA para prolina, TGG para treonina y AGA para arginina.

secuencia original de códigos de triplete

La mutación que hace que la proteína tenga una estructura ligeramente diferente puede tener consecuencias.

(i) Puede que no afecte en absoluto la función de la proteína.

(ii) Puede mejorar la función de la proteína.

(iii) PERO , puede afectar negativamente a la función o actividad de la proteína, p. es posible que la enzima no funcione con tanta eficacia o que no funcione en absoluto debido a un cambio de forma.

Efectivamente, el gen se cambia a un variante genética de ese gen, conocido como alelo, y puede resultar en una expresión génica diferente - un fenotipo diferente.

Estos cambios genéticos en la estructura del ADN pueden implicar la sustitución de una base por otra, la eliminación de una base o la adición de una base. Todos estos cambian la secuencia del código triplete.

La formación de ARNm yt La síntesis real de proteínas en los ribosomas citoplasmáticos.

El ADN se encuentra en el núcleo de una célula. y no puede moverse desde él a través de la membrana del núcleo debido al gran tamaño de sus moléculas.

Por lo tanto, debe haber un medio para llevar la información genética del núcleo a las estructuras diminutas, llamado ribosomas en el citoplasma, en el que se sintetizan las proteínas.

Esto se logra utilizando una molécula llamada ácido ribonucleico mensajero (ARNm, un tipo de ARN), es decir, cómo la célula obtiene el código del núcleo a los ribosomas: el ARNm es una especie de 'mensajero'.

ARNm es más corto que el ADN y un molécula monocatenaria, pero aún otro polímero de nucleótidos, pero lo suficientemente pequeño como para salir a través de la membrana del núcleo.

El ARNm es el código utilizado en los ribosomas para conectar los aminoácidos en el orden correcto para ensamblar la molécula de proteína.

Tenga en cuenta que existe una diferencia importante entre el ADN y el ARN.

En el ARN, la base timina (T) se reemplaza por la base uracilo (U), por lo que los emparejamientos de bases en el ARN son C-G (como en el ADN) pero A-U en ARN (no A-T como en ADN).

Como se ilustró anteriormente, el ADN contiene el sistema de codificación triple del gen para que los aminoácidos se combinen para formar una proteína específica, con propiedades moleculares específicas para realizar una función química particular en un organismo.

El proceso de TRANSCRIPCIÓN: transferencia del código genético

El ARNm se elabora copiando la secuencia de bases de ADN de un gen: el proceso de transcripción.

En el núcleo, utilizando enzimas, las dos hebras de la doble hélice del ADN abrir la cremallera y llega a ser una plantilla para la producción de ARNm (ácido ribonucleico mensajero).

La enzima Polimerasa de ARN se une al ADN no codificante frente a una secuencia genética de bases.

Las dos hebras de ADN de la doble hélice. abrir la cremallera y la ARN polimerasa se mueve a lo largo de una de las hebras del ADN (vea el diagrama de la derecha).

Por lo tanto, la ARN polimerasa utiliza la codificación de ADN de un gen como plantilla para hacer el ARNm.

Nota: En el ARNm molécula, la base uracilo (U) reemplaza la timina base (T) al emparejarse con adenina (A).

Al emparejar las bases complementarias en el ADN y el ARN, los nucleótidos secuenciales correctos en el núcleo se unen para formar un hebra complementaria de ARNm, un paso en el proceso general llamado transcripción teniendo lugar en el núcleo.

Esto significa el ARNm es complementario al gen.

La molécula de ARNm más pequeña ahora puede migrar fuera del núcleo celular al citoplasma y unirse a un ribosoma. (¡la verdadera 'fábrica' de proteínas!).

El proceso de TRADUCCIÓN: construcción de la cadena de aminoácidos de la proteína

En el citoplasma ribosomas, los El ARNm ahora mismo actúa como plantilla. de códigos de triplete para que los aminoácidos se unan en la secuencia correcta para una proteína específica.

Para que esto suceda, el aminoácidos en el citoplasma se introducen en el complejo ribosómico y se ensamblan en orden para que coincida con los códigos de triplete complementarios.

Los aminoácidos correctos son llevados a los ribosomas por un molécula portadora llamado ácido ribonucleico de transferencia (ARNt).

A continuación, los aminoácidos se unen, mediante enzimas, en el orden correcto para producir una proteína particular en el ribosoma.

El orden de los aminoácidos conectados entre sí en el ribosoma coincidirá con el orden de los tripletes base (llamado codones) sobre el ARNm molécula.

La secuencia de base complementaria del triplete en la estructura del ARNt se llama anticodón.

Esta producción de la proteína, dictada por el complementario códigos de triplete en el ARNm, se llama el traducción etapa, y esto tiene lugar en el citoplasma.

Entonces, el ARN y las enzimas apropiadas en el ribosoma, unen los aminoácidos para formar la proteína - a polipéptido - es decir, un polímero formado a partir de unidades monoméricas de aminoácidos.

Inmediatamente después de su síntesis, la proteína adopta su propia estructura 3D única: su forma específica.

El diagrama anterior muestra la traducción con más detalle, incluida la función de otro tipo de ARN: el ácido ribonucleico de transferencia (ARNt) que une los aminoácidos en el ARNm.

  • Puntos a considerar al estudiar el diagrama de traducción anterior
  • La unión de los aminoácidos en el ARNm se realiza mediante transferencia de ácido ribonucleico (ARNt).
  • Estas moléculas relativamente cortas de ARNt en realidad unen los aminoácidos para que coincidan con los códigos del triplete de ARNm.
  • In other words the triplet codes of tRNA and mRNA are also complementary.
  • Note that In RNA (mRNA or tRNA) the base thymine (T) has been replaced by the base uracil (U), so complimentary base pairing is now U-A (not A-T), but C-G retained and its still all about matching complimentary base pairs.
  • La secuencia de eventos es la siguiente:
  • The attachment of the mRNA to the ribosome
    • The mRNA has exited from the nucleus and docks into a ribosome
    • The triplet base codes for particular amino acids and their joining up sequence can now be read from the mRNA molecules.
    • After the mRNA joins onto a ribosome, molecules of transfer RNA (tRNA) bring the amino acid that matches the code on the mRNA, the complimentary base codes of the mRNA and tRNA ensure that all proteins are synthesised with their specific protein sequence, so all proteins are completely reproducible.
    • The tRNA is then 'empty' and free to collect another set of amino acids for the ribosome to join up.
    • The ribosome then acts as the catalytic site for linking the amino acids together to synthesise a specific protein.
    • This second process is called traducción because the triplet base code sequence is read and translated into the amino acid sequence of a protein.
    • A sequence of amino acids joined together in a chain is called a polipéptido, a natural polymer or macromolecule.
    • All of these reaction are catalysed by enzymes.

    METRO ore on variants in non-coding DNA

    A mutation changes the base sequence in a DNA molecule in a gene.

    This produces a genetic variant that can lead to changes in an organisms phenotype - gene expression characteristics.

    Variants in non-coding sections of the DNA molecule can also affect the phenotype of an organism, despite the fact that the non-coding DNA does not code for proteins.

    This can happen because before transcription can take place, RNA polymerase needs to bind to a section of non-coding DNA in front of a gene sequence of bases.

    If a mutation occurs in the region of DNA, then it can affect the ability of RNA polymerase to bind to it - it might have no effect, promote binding or inhibit binding - there are always several possibilities in these sorts of situations - including driving evolution!

    Depending on how well RNA polymerase can bind to this non-coding section of DNA will affect how much mRNA is transcribed in the transcription process - therefore how much of the protein is synthesised.

    Therefore the structure and function of the protein is changed and the final phenotype of the organism can be affected.

    Ver también An introduction to genetic variation and the formation and consequence of mutations

    SUMMARY of protein synthesis

    So, to summarise, you start with DNA in the nucleus, then to complementary mRNA in the nucleus (transcription stage), mRNA moves into the cytoplasm and then the amino acids are joined together in the ribosomes via the complementary triplet codes (translation stage).

    The diagram 'sketch' below also 'attempts' to summarise what is actually a very complicated process!

    (d) How to extract DNA from plant cells - a simple experiment

    This section is illustrated by the extraction of DNA from fresas.

    Humans have 23 pairs of chromosomes (46 in total). The modern common strawberry has 8 pairs of each of the 7 chromosomes (56 in total) and is a rich 'school/college experiment' source of DNA.

    1. Necesitas un appropriate source p.ej. split peas, strawberries, kiwi fruit, onions or bananas etc.

    However, it is reported that the 'white strands' of DNA from fruit, may actually contain pectin too!

    Any green leaves or stalk should be removed from the fresa.

    Puedes usar un plastic bag or beaker in the first steps, you then need a test tube and filter funnel and filter paper.

    2. The starting plant material is well mashed, but avoid creating air bubbles in the mash.

    Squishing!

    You can crush the strawberries in a plastic bag for a few minutes.

    3. The mash is scraped into a beaker containing a solution of detergent and salt (the DNA extraction liquid).

    You can add this mixture to the plastic bag or beaker of crushed strawberry.

    With a plastic bag, its easier to do further effective crushing if you add the detergent/salt solution to the bag.

    The detergent further helps to break down the cell membranes to release the DNA from the cell nuclei.

    The salt makes the DNA strands stick together.

    4. The resulting mixture is filtered into a test tube/2nd clean beaker. I used a hand held coffee filter paper!

    Filtering!

    In school/college you can use a normal filter funnel and filter paper, as in your chemistry lessons!

    This removes the froth and the bigger insoluble bits of the plant cells.

    Kitchen style!

    los filtrate was transferred from the 2nd clean beaker into a test tube (if not already in a test tube).

    5. Algunos ice-cooled alcohol is carefully added to the filtered mixture down the side of the test tube.

    Adding alcohol, mixture goes cloudy

    6. Una banda de white precipitated DNA strands should form - DNA is not soluble in cold alcohol.

    White coagulated mass of DNA

    7. Entonces puedes extract the DNA from this band with a glass rod.

    (mi) A summary of DNA replication

    A more detailed diagram of the base sequence replication using the DNA template.

    1. The DNA double helix molecules splits in two, and the two strands then act as plantillas.

    2. Freely moving nucleótidos puede ser matched up to form the weak bonds between the complimentary base pairs.

    3. Two identical strands of DNA produced, both identical in their original sequence of bases.

    The full DNA molecule consists of two 'molecular' strands coiled together to form a double helix.

    The two polymer strands of DNA are cross-linked by a series of complementary base pairs joined together by weak bonds - cross links

    There are four bases in DNA holding the structure together and the same two bases are always paired together - known as complementary base pairing.

    Complementary means 'matching pairs'. A with T y C with G Enlaces.

    i.e. adenine (A) with thymine (T) AT, and cytosine (C) with guanine (G) CG.

    These cross linking complementary base pair bonds hold the DNA strands tightly together giving it the necessary stability to perform their genetic roles.

    (f) Examples of the different functions of proteins

    As already mentioned, protein molecules adopt a very specific folded 3D shape in order to be able to carry out their specific function - so what are these functions?

    Every protein has its own unique shape to for its specific structure and function in an organism.

    These proteins may end up in muscle cells, brain cells, enzyme catalysts, haemoglobin molecules etc.

    BUT, note that proteins, particularly enzymes, are involved in building up non-protein molecules e.g. fats, cell walls, glycogen etc.

    (a) Enzimas are biological catalysts that control most chemical reactions in living organisms.

    Reminder: Enzymes have active sites of a specific shape that connect with substrate molecules, and this allows them to catalyse a specific chemical reaction in the biochemistry of living organisms.

    Enzymes are physiologically active proteins.

    The 'key and lock' mechanism of how an enzyme works - the correct 3D structure is crucial and that depends on the sequence and interconnection of the amino acids.

    The crucial 3D protein structure of an enzyme, and denaturing effect e.g. from a high temperature or wrong pH.

    (b) Many tejidos are built of proteins e.g. collagen a strong structural protein (triple helix of polypeptides )that strengthens connective tissue like ligaments and cartilage of muscle systems of the joints.

    Elongated muscle cells made from the protein actin - forming the filaments in muscles.

    The strong fibres of our hair are made from the fibrous protein keratin.

    These particular tissues are partially built from structural proteins.

    (C) Carrier molecules like haemoglobin (conveys oxygen to cells) are also protein molecules.

    (d) Some anticuerpos are protein molecules.

    The shape of the protein must match the antigen of a pathogen e.g. of a virus.

    These particular antibodies are physiologically active proteins.

    See notes on Keeping healthy - defence against pathogens and infections

    (e) Many hormonas are protein molecules e.g. insulin, the hormone released into the blood from the pancreas, controls blood sugar levels.

    The shape of the insulin molecule must match the shape of its receptor molecule.

    These particular hormones are physiologically active proteins.

    (Note there are many hormones which are NOT proteins e.g. some hormones involved in the menstrual cycle.)

    Sub-index of Genetics Notes - from DNA to GM and lots in between!


    DNA Forms: 7 Main Forms of DNA | Bioquímica

    The most common form of DNA which has right handed helix and proposed by Watson and Crick is called B-form of DNA or B-DNA. In addition, the DNA may be able to exist in other forms of double helical structure. These are A and C forms of double helix which vary from B- form in spacing between nucleotides and number of nucleotides per turn, rotation per base pair, vertical rise per base pair and helical diameter (Table 5.3).

    1. The B-Form of DNA (B-DNA):

    Structure of B-form of DNA has been proposed by Watson and Crick. It is present in every cell at a very high relative humidity (92%) and low concentration of ions. It has antiparallel double helix, rotating clockwise (right hand) and made up of sugar- phosphate back bone combined with base pairs or purine-pyrimidine.

    The base pairs are perpendicular to longitudinal axis of the helix. The base pairs tilt to helix by 6.3°. The B-form of DNA is metabolically stable and undergo changes to A, C or D forms depending on sequence of nucleotides and concentration of excess salts.

    2. The A-Form of DNA (A-DNA):

    The A-form of DNA is found at 75% relative humidity in the presence of Na+, K+ or Cs+ ions. It contains eleven base pairs as compared to ten base pairs of B-DNA which tilt from the axis of helix by 20.2°. Due to this displacement the depth of major groove increases and that of minor groove decreases. The A-form is metastable and quickly turns to the D-form.

    3. The C-Form DNA (C-DNA):

    The C-form of DNA is found at 66% relative humidity in the presence of lithium (Lit+) ions. As compared to A-and B-DNA, in C-DNA the number of base pairs per turn is less i.e. 28/3 or 9 1/3. The base pairs show pronounced negative tilt by 7.8°.

    4. The D-Form of DNA (D-DNA):

    The D-form of DNA is found rarely as extreme vanants. Total number of base pairs per turn of helix is eight. Therefore, it shows eight-fold symmetry. This form is also called poly (dA-dT) and poly (dG-dC) form. There is pronounced negative tilt of base pairs by 16.7° as compared to C form i.e. the base pairs are displaced backwardly with respect to the axis of DNA helix.

    5. The Z-Form of DNA (Z-DNA) or Left Handed DNA:

    In 1979, Rich and coworkers at MIT (U.S.A.) obtained Z-DNA by artificially synthesizing d (C-G) 3 molecules in the form of crystals. They proposed a left handed (synistral) double helix model with zig-zag sugar-phosphate back bone running in antiparallel direction.

    Therefore, this DNA has been termed as Z-DNA. The Z-DNA has been found in a large number of living organisms including mammals, protozoans and several plant species.

    There are several similarities with B-DNA in having:

    (ii) Two antiparallel strands, and

    (iii) Three hydrogen bonds between G-C pairing.

    In addition, the Z-DNA differs from the B-DNA in the following ways:

    (a) The Z-DNA has left handed helix, while the B-DNA has right handed helix.

    (b) The Z-DNA contains zig-zag sugar phosphate back bone as compared to regular back bone of the B-DNA.

    (c) The repeating unit in Z-DNA is a dinucleotide due to alternating orientation of sugar residues, whereas in B-DNA the repeating unit is a mononucleotide, and sugar molecules do not have the alternating orientation.

    (d) In the Z-DNA one complete turn contains 12 base pairs of six repeating dinucleotide, while in B-DNA one full turn consists of 10 base pairs i.e. the 10 repeating units.

    (e) Due to the presence of high number (12) of base pairs in one turn of Z-DNA, the angle of twist per repeating unit i.e. dinucleotide is 60° as compared to 36° of B-DNA molecule.

    (f) In Z-DNA the distance of twist making one turn of 360° is 45Å as against 34Å in B-DNA.

    (g) The Z-DNA has fewer diameters (18Å) as compared to the B-DNA (20Å diameter).

    6. Single Stranded (ss) DNA:

    Almost all the organisms contain double stranded DNA except a few viruses such as bacteriophage φ × 174 which consists of single stranded circular DNA. It becomes double stranded only at the time of replication.

    The differences of ssDNA from the dsDNA are as below:

    (a) The dsDNA absorbs wavelength 2600 Å of ultra violet light constantly from 0 to 80°C, thereafter rise sharply, whereas in ssDNA absorption of UV light increases steadily from 20° to 90°C.

    (b) The dsDNA resists the action of formaline due to closed reactive site, while the ss DNA does not resist it due to exposed reactive sites.

    (c) Base pair composition in dsDNA is equal i.e. A=T and G=C, in ssDNA the composition of A, T, G, C is in proportion of 1:1.33:0.98:0.75.

    (d) The dsDNA always remains in linear helical form, while the ssDNA remains in circular form however, it becomes double stranded only during replication (i.e. replicative form).

    7. Circular and Super Helical DNA:

    Almost in all the prokaryotes and a few viruses, the DNA is organised in the form of closed circle. The two ends of the double helix get covalently sealed to form a closed circle. Thus, a closed circle contains two unbroken complementary strands. Sometimes one or more nicks or breaks may be present on one or both strands, for example DNA of phage PM2 (Fig. 5.7 A).

    Besides some exceptions, the covalendy closed circles are twisted into super helix or super coils (Fig.5.7 B) and is associated with basic proteins but not with histones found complexed with all eukaryotic DNA.

    This histone like proteins appear to help the organization of bacterial DNA into a coiled chromatin structure with the result of nucleosome like structure, folding and super coiling of DNA, and association of DNA polymerase with nucleoids. Several histones like DNA binding proteins have been described in bacteria (Table 5.4).

    These nucleoid-associated proteins include HU proteins, IHF, protein H1, Fir A, H-NS and Fis. In archaeobacteria (e.g. Archaea) the chromosomal DNA exists in protein-associated form. Histone like proteins has been isolated from nucleoprotein complexes in Thermoplasma acidophilurn and Halobacterium salinanim.

    Thus, the protein associated DNA and nucleosome like structures are detected in a variety of bacteria. If the helix coils clockwise from the axis the coiling is termed as positive or right handed coiling. In contrast, if the path of coiling is anticlockwise, the coil is called left handed or negative coil.

    Table 5.4 : Histone-like proteins of E. coli

    The two ends of a linear DNA helix can be joined to form each strand continuously. However, if one of ends rotates at 360° with respect to the other to produce some unwinding of the double helix, the ends are joined resulting in formation of a twisted circle in opposite sense i.e. opposite to unwinding direction.

    Such twisted circle appears as 8 i.e. it has one node or crossing over point. If it is twisted at 720° before joining, the resulting super helix will contain two nodes (Fig. 5.7B).

    The enzyme topoisomerases alter the topological form i.e. super coiling of a circular DNA molecule. Type I topoisomerases (e.g. E.coli Top A) relax the negatively super coiled DNA by breaking one of the phosphodiester bonds in dsDNA allowing the 3′-OH end to swivel around the 5′-phosphoryl end, and then resealing the nicked phosphodiester backbone.

    Type II topoisomerases need energy to unwind the DNA molecules resulting in the introduction of super coils. One of type II isomerases, the DNA gyrase, is apparently responsible for the negatively super coiled state of the bacterial chromosome. Super coiling is essential for efficient replication and transcription of prokaryotic DNA.

    The bacterial chromosome is believed to contain about 50 negatively super coiled loops or domains. Each domain represents a separate topological unit, the boundaries of which may be defined by the sites on DNA that limit its rotation.


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Comentarios:

  1. Kearne

    En mi opinión, esta no es la mejor opción.

  2. Winfrith

    Se lleva

  3. Nigar

    Todos tienen miedo de que sea peligroso ... ¡me voy!

  4. Akinosar

    Pido disculpas, no se acerca a mí. ¿Quién más puede decir qué?

  5. Witter

    No es significativo.



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