Δεσοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA)

Το σύνολο σχεδόν του δεσοξυριβονουκλεϊκού οξέος (DNA), του υλικού δηλαδή όπου αποθηκεύεται η γενετική πληροφορία σε μορφή κώδικα, βρίσκεται στον πυρήνα του κυττάρου. Ο πυρήνας καταλαμβάνει συνήθως κεντρική θέση στο κύτταρο και περιβάλλεται από το κυτταρόπλασμα (εικ. 1). Το κυτταρόπλασμα διαχωρίζεται από το εξωκυτταρικό περιβάλλον με την κυτταρική μεμβράνη.

Εικόνα 1. Απλοποιημένη απεικόνιση ζωικού κυττάρου

Το DNA του πυρήνα ενώνεται με πρωτεΐνες σχηματίζοντας μια νουκλεοπρωτεΐνη, τη χρωματίνη. Κατά την κυτταροδιαίρεση η χρωματίνη συμπυκνώνεται σε δομές που καλούνται χρωμοσώματα (εικ. 2).

Εικόνα 2. Αριστερά: Κυτταρικός πυρήνας - Διακρίνεται η πυρηνική μεμβράνη, τα νημάτια χρωματίνης και ο πυρηνίσκος. Δεξιά: Νημάτια χρωματίνης

Εικόνα 3. Η διπλή έλικα του DNA. Όπου A= αδενίνη, T=θυμίνη, G=γουανίνη, C=κυτοσίνη, S=δεσοξυριβόζη, P=φωσφορική ομάδα

Τα νουκλεϊκά οξέα (DNA και RNA) είναι πολυμερή απλούστερων χημικών ενώσεων, των νουκλεοτιδίων. Τα νουκλεοτίδια του DNA σχηματίζονται από μια αζωτούχο βάση (αδενίνη, θυμίνη, γουανίνη ή κυτοσίνη) ενωμένη με ένα σάκχαρο (δεσοξυριβόζη) και τρία μόρια φωσφορικού οξέος.

Στο DNA βρίσκονται αποθηκευμένες οι πληροφορίες για τη σύνθεση των πρωτεϊνών. Η αλληλουχία των βάσεων στο μόριο του DNA καθορίζει τη σειρά των αμινοξέων κατά τη σύνθεση των πρωτεϊνών. Οι αλυσίδες του DNA σχηματίζουν διπλή έλικα (μοντέλο Watson και Crick, βραβείο Νόμπελ 1953) κατά τέτοιο τρόπο, ώστε απέναντι από την αδενίνη να υπάρχει θυμίνη και απέναντι από τη γουανίνη να υπάρχει κυτοσίνη (εικ. 3). Αυτό συμβαίνει εξαίτίας των χημικών δεσμών που δημιουργούνται ανάμεσα στις συμπληρωματικές βάσεις. Συμπληρωματικές βάσεις είναι η θυμίνη και η αδενίνη, ανάμεσα στις οποίες σχηματίζεται διπλός δεσμός υδρογόνου και η γουανίνη με την κυτοσίνη, ανάμεσα στις οποίες σχηματίζεται τριπλός δεσμός υδρογόνου (εικ. 4).

Εικόνα 4. Σχηματισμός διπλών δεσμών υδρογόνου ανάμεσα στην αδενίνη και στη θυμίνη (αριστερά) και τριπλών ανάμεσα στην κυτοσίνη και τη γουανίνη (δεξιά)

Η πρωτεϊνοσύνθεση προϋποθέτει αρχικά τον αυτοδιπλασιασμό του DNA (αντιγραφή), τη μεταγραφή στη συνέχεια των γενετικών πληροφοριών του σε μόρια RNA και τέλος την έκφραση αυτών των πληροφοριών κατά τη συνένωση συγκεκριμένων αμινοξέων για τη δημιουργία των πρωτεϊνών (μετάφραση) - εικ. 5.

Εικόνα 4. Αριστερά: Ριβόσωμα. Δεξιά: Κατά τη μεταγραφή του DNA η κωδικοποιημένη πληροφορία που περιέχει μεταφέρεται σε ένα μόριο RNA (αγγελιαφόρο RNA, mRNA). Στη συνέχεια το μόριο αυτό μεταφέρει την πληροφορία στα ριβοσώματα, κυτταρικά οργανίδια όπου πραγματοποιείται η σύνθεση των πρωτεϊνών. Κατά τη μεταγραφή η διπλή έλικα του DNA ανοίγει σε ένα σημείο και με καλούπι τη μία μόνο αλυσίδα "χτίζεται" ένα συμπληρωματικό μόριο RNA. (Οι αζωτούχες βάσεις του RNA είναι η αδενίνη, η ουρακίλη, η κυτοσίνη και η γουανίνη. Η αδενίνη και η ουρακίλη είναι συμπληρωματικές βάσεις).

Εικόνες: personal.tmlp.com/Jimr57/textbook/