DNA je
dedna snov
DNA je dedna snov v celici
V vsaki celici je dedna snov – DNA. V celicah evkariontov (glive, rastline, živali, človek) je dedna snov v celičnem jedru, kar jih razlikuje od prokariontov (bakterije, arheje), ki v svojih celicah nimajo izoblikovanega jedra – njihova dedna snov je prosto v citoplazmi. Živalske in rastlinske celice so v povprečju velike okoli 10–100 μm. Prokariontske celice so bistveno manjše – v povprečju so velike okoli 1 μm (1 μm = 10–6 m = milijoninka metra).
V vsaki celici je dedna snov – DNA. V celicah evkariontov (glive, rastline, živali, človek) je dedna snov v celičnem jedru. Celice prokariontov (bakterije, arheje) pa nimajo izoblikovanega jedra – njihova dedna snov je prosto v citoplazmi. Živalske in rastlinske celice so v povprečju večje od prokariontskih.
Dedna snov v evkariontskih celicah ni samo v jedru, pač pa imajo tudi kloroplasti in mitohondriji lastno dedno snov, pomembno za procese, ki potekajo v njih. Lastna dedna snov mitohondrijem in kloroplastom tudi omogoča, da se lahko njihovo število poveča neodvisno od delitve celice, v kateri so.
Zgodovina raziskovanja dednine
Švicarski zdravnik Johannes Friedrich Miescher je leta 1869 kot prvi izoliral snov iz celičnih jeder. Delal je v Nemčiji, na univerzi v Tübingenu, kjer so na fakulteti za naravoslovje raziskovali kemijo tkiv in izolirali molekule iz celic. Miescherjeva naloga je bila izolirati in preučiti sestavo levkocitov – belih krvnih celic. Iz bližnje bolnišnice si je priskrbel povoje bolnikov z gnojnimi ranami, saj je v gnoju ogromno levkocitov. Povoje je za nekaj časa namočil v solno raztopino, tako da so se celice sprale z njih. Nato je povoje odstranil in solni raztopini s celicami dodal šibko bazično raztopino. Celice so se razkrojile in na dnu reakcijske posode se je pojavila usedlina, v kateri so bila jedra celic. Iz celičnih jeder je nato izoliral do takrat še neznano kemijsko snov, ki jo je poimenoval nuklein. Nuklein je našel tudi v drugih celicah, ki jih je raziskoval (npr. v spermi lososa).
Miescher je tako kot prvi izoliral DNA, a da je to dedna snov, je znanstvenikom uspelo dokazati šele v 20. stoletju. Leta 1944 so Oswald Avery, v Kanadi rojeni ameriški zdravnik, Colin MacLeod, v Kanadi rojeni ameriški genetik, in Maclyn McCarthy, ameriški genetik, s kemijskimi metodami dokazali, da je DNA dedna snov. In leta 1952 sta to, da je DNA res dedna snov, z biološkim poskusom pokazala še ameriški bakteriolog Alfred Hershey in ameriška genetičarka Martha Chase.
Švicarski zdravnik Miescher je leta 1869 iz celičnih jeder izoliral neznano kemijsko snov in jo poimenoval nuklein. Da je to dedna snov, so znanstveniki dokazali šele v 20. stoletju.
Raziskovanje zgradbe DNA
Dolgo časa je bilo v znanosti odprto vprašanje, kakšna je zgradba molekule DNA. Kar nekaj znanstvenih odkritij, ki so jih prispevali različni znanstveniki, je bilo potrebnih, da sta James D. Watson in Francis Crick lahko leta 1953 predstavila pravilen tridimenzionalni model molekule DNA in njene zgradbe. Phoebus Levene, v Litvi rojeni ameriški biokemik, je odkril, da so osnovni gradniki DNA – nukleotidi, kot jih je imenoval – sestavljeni iz fosfatne skupine, vezane na sladkor deoksiribozo, na katero je vezana ena izmed štirih dušikovih baz: adenin (A), citozin (C), gvanin (G) ali timin (T).
Kar nekaj znanstvenikov je pomembno prispevalo k odkritju zgradbe molekule DNA. Najpomembnejša med njimi sta James D. Watson in Francis Crick. Pomembno vlogo je imel tudi biokemik Phoebus Levene, ki je odkril osnovni gradnik DNA in ga poimenoval nukleotid. Nukleotid je sestavljen iz fosfatne skupine, sladkorja deoksiriboza in enega izmed štirih dušikovih baz: adenina (A), citozina (C), gvanina (G) ali timina (T).
Avstrijski biokemik Erwin Chargaff je izoliral DNA iz celic različnih organizmov in ugotovil, da je količina adenina iz nekega organizma zelo podobna količini timina istega organizma in da je količina citozina podobna količini gvanina v istem organizmu. Iz tega je sklepal, da morajo biti nukleotidi razporejeni tako, da se število A ujema s številom T in število C s številom G. Ameriški kemik Linus Pauling je s posebnim postopkom, s pomočjo rentgenskih žarkov in njihovega loma na kristalih molekule (rentgenska kristalografija), v številnih beljakovinah odkril vijačno strukturo, podobno tisti na odčepniku; poimenoval jo je alfa vijačnica.
Biokemik Erwin Chargaff je odkril, da se adenin povezuje s timinom, gvanin pa s citozinom. Kemik Linus Pauling pa je s pomočjo odboja rentgenskih žarkov ugotovil, da imajo številne beljakovine vijačno strukturo.
Rosalind Franklin, britanska biokemičarka, in Maurice Wilkins, na Novi Zelandiji rojeni britanski fizik, sta z rentgensko kristalografijo pridobila kristalografske slike DNA. Na podlagi teh slik je Franklinova lahko tudi izračunala dimenzije molekule DNA.
Na osnovi vseh teh predhodnih dognanj sta nato James D. Watson, ameriški molekulski biolog, in Francis Crick, britanski molekulski biolog, zasnovala tridimenzionalni model molekule DNA kot dvojne vijačnice.
Rosalind Franklin in Maurice Wilkins sta z rentgensko kristalografijo pridobila kristalografske slike DNA. Na podlagi teh slik je Franklinova lahko tudi izračunala dimenzije molekule DNA.
Na osnovi vseh teh predhodnih dognanj sta nato James D. Watson in Francis Crick zasnovala tridimenzionalni model molekule DNA kot dvojne vijačnice.
Razkritje zgradbe DNA je bilo zelo pomembno odkritje in je bilo leta 1962 tudi nagrajeno z Nobelovo nagrado. Poznavanje zgradbe DNA ima za sodobno biologijo velik pomen in je pomemben mejnik v razvoju biologije. Omogočilo je nadaljnje raziskave, ki so privedle do odkritja, kako se lahko DNA podvaja in kako je v DNA zapisan vrstni red aminokislin, ki sestavljajo beljakovine, ter še do drugih pomembnih odkritij na področju genetike.
Razkritje zgradbe DNA je bil pomemben mejnik v razvoju biologije in ima velik pomen za sodobno biologijo. Omogočilo je številne nadaljnje raziskave, ki so privedle do pomembnih odkritij na področju genetike.
