Säure von Deoxyribonucleic (DNA) ist eine Nukleinsäure, die die genetischen Instruktionen enthält, die in der Entwicklung verwendet sind und von allen bekannten lebenden Organismen (mit Ausnahme von RNS-Viren) fungierend. Die DNA-Segmente, die diese genetische Information tragen, werden Gene genannt. Ebenfalls haben andere DNA-Folgen Strukturzwecke, oder werden an der Regulierung des Gebrauches dieser genetischen Information beteiligt. Zusammen mit der RNS und den Proteinen ist DNA eines der drei Hauptmakromoleküle, die für alle bekannten Formen des Lebens notwendig sind.

DNA besteht aus zwei langen Polymern von genanntem nucleotides der einfachen Einheiten mit dem Rückgrat, das aus Zucker und durch ester Obligationen angeschlossenen Phosphatgruppen gemacht ist. Diese zwei Ufer, die in entgegengesetzten Richtungen zu einander geführt sind, und sind deshalb antiparallel. Beigefügt jedem Zucker ist einer von vier Typen von genanntem nucleobases von Molekülen (informell, Basen). Es ist die Folge dieser vier nucleobases entlang dem Rückgrat, das Information verschlüsselt. Diese Information wird mit dem genetischen Code gelesen, der die Folge der Aminosäuren innerhalb von Proteinen angibt. Der Code wird durch das Kopieren des Streckens der DNA in die zusammenhängende Nukleinsäure-RNS in einem Prozess genannt Abschrift gelesen.

Innerhalb von Zellen wird DNA in lange Strukturen genannt Chromosomen organisiert. Während der Zellabteilung werden diese Chromosomen im Prozess der DNA-Erwiderung kopiert, jeder Zelle seinen eigenen ganzen Satz von Chromosomen zur Verfügung stellend. Organismen von Eukaryotic (Tiere, Werke, Fungi und protists) versorgen den grössten Teil ihrer DNA innerhalb des Zellkerns und etwas von ihrer DNA in organelles, wie mitochondria oder Chloroplasten. Im Gegensatz, prokaryotes (Bakterien und archaea) versorgen ihre DNA nur im Zytoplasma. Innerhalb der Chromosomen, chromatin Proteine wie histones kompakt und organisieren DNA. Diese Kompaktstrukturen führen die Wechselwirkungen zwischen DNA und anderen Proteinen, Kontrolle helfend, welche Teile der DNA abgeschrieben werden.

Eigenschaften

DNA ist ein langes Polymer, das davon gemacht ist zu wiederholen, dass Einheiten nucleotides genannt haben. Wie zuerst entdeckt, durch James D. Watson und Francis Crick umfasst die Struktur der DNA aller Arten zwei spiralenförmige Ketten jeder, der um dieselbe Achse und jeden mit einem Wurf von 34 Ångströms (3.4 Nanometer) und einem Radius von 10 Ångströms (1.0 Nanometer) aufgerollt ist. Gemäß einer anderen Studie, wenn gemessen, in einer besonderen Lösung, hat die DNA-Kette 22 bis 26 Ångströms breit (2.2 zu 2.6 Nanometern) gemessen, und eine nucleotide Einheit hat 3.3 Å (0.33 nm) lange gemessen. Obwohl jede individuelle sich wiederholende Einheit sehr klein ist, können DNA-Polymer sehr große Moleküle sein, die Millionen von nucleotides enthalten. Zum Beispiel ist das größte menschliche Chromosom, Chromosom Nummer 1, etwa 220 Millionen Grundpaare lange.

In lebenden Organismen besteht DNA als ein einzelnes Molekül, aber stattdessen als ein Paar von Molekülen nicht gewöhnlich, die dicht zusammengehalten werden. Diese zwei langen Ufer umschlingen wie Weinreben in Form einer doppelten Spirale. Die Nucleotide-Wiederholungen enthalten sowohl das Segment des Rückgrats des Moleküls, das die Kette als auch einen nucleobase zusammenhält, der mit dem anderen DNA-Ufer in der Spirale aufeinander wirkt. Ein mit einem Zucker verbundener nucleobase wird einen nucleoside genannt, und eine Basis, die mit einem Zucker und einer oder mehr Phosphatgruppen verbunden ist, wird einen nucleotide genannt. Polymer, die vielfach umfassen, haben sich verbunden nucleotides (als in der DNA) werden einen polynucleotide genannt.

Das Rückgrat des DNA-Ufers wird von Wechselphosphat und Zuckerrückständen gemacht. Der Zucker in der DNA ist 2-deoxyribose, der ein pentose (fünf-Kohlenstoff-)-Zucker ist. Der Zucker wird von Phosphatgruppen zusammengetroffen, die phosphodiester Obligationen zwischen den dritten und fünften Kohlenstoff-Atomen von angrenzenden Zuckerringen bilden. Diese asymmetrischen Obligationen bedeuten, dass ein Ufer der DNA eine Richtung hat. In einer doppelten Spirale ist die Richtung des nucleotides in einem Ufer gegenüber ihrer Richtung im anderen Ufer: Die Ufer sind antiparallel. Die asymmetrischen Enden von DNA-Ufern werden die 5  (fünf erste) und 3  genannt (drei erste) Enden, mit dem 5' Ende, eine unheilbar kranke Phosphatgruppe und die 3 habend', beenden ein Terminal hydroxyl Gruppe. Ein Hauptunterschied zwischen DNA und RNS ist der Zucker mit dem 2-deoxyribose in der DNA, die durch die Alternative pentose Zucker ribose in der RNS wird ersetzt.

Die DNA doppelte Spirale wird in erster Linie durch zwei Kräfte stabilisiert: Wasserstoffobligationen zwischen nucleotides und grundaufschobernden Wechselwirkungen unter dem aromatischen nucleobases. In der wässrigen Umgebung der Zelle richten die konjugierten π Obligationen von Nucleotide-Basen Senkrechte zur Achse des DNA-Moleküls aus, ihre Wechselwirkung mit der Solvation-Schale und deshalb, der Gibbs freie Energie minimierend. Die vier in der DNA gefundenen Basen sind Adenin (hat A abgekürzt), cytosine (C), guanine (G) und thymine (T). Diese vier Basen werden dem Zucker/Phosphat beigefügt, um den ganzen nucleotide, wie gezeigt, für Adenosinmonophosphat zu bilden.

Die nucleobases werden in zwei Typen eingeteilt: der purines, A und G, fünf - und sechs-membered Heterocyclic-Zusammensetzungen und der pyrimidines, die sechs-membered Ringe C und T verschmolzen. Ein fünfter pyrimidine nucleobase, uracil (U), nimmt gewöhnlich den Platz von thymine in der RNS und unterscheidet sich von thymine durch das Ermangeln an einer Methyl-Gruppe auf seinem Ring. Uracil wird in der DNA nicht gewöhnlich gefunden, nur als ein Durchbruchsprodukt von cytosine vorkommend. Zusätzlich zur RNS und DNA eine Vielzahl von künstlichen Nukleinsäure-Entsprechungen sind auch geschaffen worden, um die Anstände von Nukleinsäuren, oder für den Gebrauch in der Biotechnologie zu studieren.

Rinnen

Zwilling spiralenförmige Ufer bildet das DNA-Rückgrat. Eine andere doppelte Spirale kann durch die Nachforschung der Räume oder Rinnen zwischen den Ufern gefunden werden. Diese Leere ist neben den Grundpaaren und kann eine verbindliche Seite zur Verfügung stellen. Da die Ufer nicht direkt gegenüber einander sind, werden die Rinnen ungleich nach Größen geordnet. Eine Rinne, die Hauptrinne, ist 22 Å breit und der andere, die geringe Rinne, ist 12 Å breit. Die Enge der geringen Rinne bedeutet, dass die Ränder der Basen in der Hauptrinne zugänglicher sind. Infolgedessen stellen Proteine wie Abschrift-Faktoren, die zu spezifischen Folgen in der doppelt gestrandeten DNA gewöhnlich binden können, Kontakte zu den Seiten der in der Hauptrinne ausgestellten Basen her. Diese Situation ändert sich in ungewöhnlichem conformations der DNA innerhalb der Zelle (sieh unten), aber die größeren und geringen Rinnen werden immer genannt, um die Unterschiede in der Größe zu widerspiegeln, die gesehen würde, wenn die DNA zurück in die gewöhnliche B-Form gedreht wird.

Grundpaarung

In einer DNA doppelte Spirale wirkt jeder Typ von nucleobase auf einem Ufer normalerweise gerade mit einem Typ von nucleobase auf dem anderen Ufer aufeinander. Das wird Ergänzungsgrundpaarung genannt. Hier bilden purines Wasserstoffobligationen zu pyrimidines, mit Einem Abbinden nur zu T und C das Abbinden nur zu G. Diese Einordnung von zwei nucleotides, die zusammen über die doppelte Spirale binden, wird ein Grundpaar genannt. Da Wasserstoffobligationen nicht covalent sind, können sie gebrochen und relativ leicht wieder angeschlossen werden. Die zwei Ufer der DNA in einer doppelten Spirale können deshalb wie ein Reißverschluss, entweder durch eine mechanische Kraft oder durch hohe Temperatur auseinander gerissen werden. Infolge dieses complementarity wird die ganze Information in der doppelt gestrandeten Folge einer DNA-Spirale auf jedem Ufer kopiert, das in der DNA-Erwiderung lebenswichtig ist. Tatsächlich ist diese umkehrbare und spezifische Wechselwirkung zwischen Ergänzungsgrundpaaren für alle Funktionen der DNA in lebenden Organismen kritisch.

Die zwei Typen von Grundpaaren bilden verschiedene Zahlen von Wasserstoffobligationen, beim FORMEN von zwei Wasserstoffobligationen und GC das Formen von drei Wasserstoffobligationen (sieh Zahlen, Recht).

DIE DNA mit dem hohen GC-Inhalt ist stabiler als DNA mit dem niedrigen GC-Inhalt.

Wie bemerkt, oben sind die meisten DNA-Moleküle wirklich zwei Polymer-Ufer, gebunden zusammen auf eine spiralenförmige Mode durch noncovalent Obligationen; diese doppelte gestrandete Struktur (dsDNA) wird größtenteils durch die Intraufer-Basis das Stapeln von Wechselwirkungen aufrechterhalten, die für G, C Stapel am stärksten sind. Die zwei Ufer können - ein Prozess auseinanderfallen, der als das Schmelzen bekannt ist - um zwei ss DNA-Moleküle zu bilden. Das Schmelzen kommt vor, wenn Bedingungen ssDNA bevorzugen; solche Bedingungen sind hohe Temperatur, niedriges Salz und hoher pH (schmilzt niedriger pH auch DNA, aber da DNA wegen Säure depurination nicht stabil ist, wird niedriger pH selten verwendet).

Die Stabilität der DsDNA-Form hängt nicht nur vom GC-Inhalt (% G, C basepairs) sondern auch auf der Folge ab (da das Stapeln Folge spezifisch ist) und auch Länge (längere Moleküle stabiler sind). Die Stabilität kann auf verschiedene Weisen gemessen werden; ein allgemeiner Weg ist die "schmelzende Temperatur", die die Temperatur ist, bei der 50 % der ds Moleküle zu ss Molekülen umgewandelt werden; das Schmelzen der Temperatur ist von der Ionenstarke und der Konzentration der DNA abhängig.

Infolgedessen ist es sowohl der Prozentsatz von GC-Grundpaaren als auch die gesamte Länge einer DNA doppelte Spirale, die die Kraft der Vereinigung zwischen den zwei Ufern der DNA bestimmen. Lange DNA helices mit einem hohen GC-Inhalt hat stärker aufeinander wirkende Ufer, während kurz, helices mit hoch am INHALT haben schwächer aufeinander wirkende Ufer. In der Biologie verdoppeln Teile der DNA Spirale, die sich leicht trennen muss, wie der TATAAT schließen Pribnow einige Befürworter ein, neigen dazu, einen hohen am INHALT zu haben, die Ufer leichter machend, auseinander zu reißen.

Im Laboratorium kann die Kraft dieser Wechselwirkung gemessen werden, indem sie die Temperatur erforderlich gefunden wird, die Wasserstoffobligationen zu brechen, ihre schmelzende Temperatur (hat auch T-Wert genannt). Wenn sich alle Grundpaare in einer DNA, die doppelte Spirale, die Ufer schmilzt, trennen und in der Lösung als zwei völlig unabhängige Moleküle bestehen. Diese einzeln gestrandeten DNA-Moleküle (ssDNA) haben keine einzelne allgemeine Gestalt, aber einige conformations sind stabiler als andere.

Sinn und Antisinn

Eine DNA-Folge wird "Sinn" genannt, wenn seine Folge dasselbe als diese einer Bote-RNS-Kopie ist, die ins Protein übersetzt wird. Die Folge auf dem entgegengesetzten Ufer wird die "Antisinn"-Folge genannt. Sowohl Sinn-als auch Antisinnfolgen können auf verschiedenen Teilen desselben Ufers der DNA bestehen (d. h. beide Ufer enthalten sowohl Sinn-als auch Antisinnfolgen). Sowohl in prokaryotes als auch in eukaryotes werden Antisinn-RNS-Folgen erzeugt, aber die Funktionen dieser RNAs sind nicht völlig klar. Ein Vorschlag besteht darin, dass Antisinn RNAs an der Regulierung des Genausdrucks durch die Grundpaarung der RNS-RNS beteiligt wird.

Einige DNA-Folgen in prokaryotes und eukaryotes, und mehr in plasmids und Viren, verschmieren die Unterscheidung zwischen Sinn- und Antisinnufern, indem sie überlappende Gene gehabt wird. In diesen Fällen verdoppeln einige DNA-Folgen wirklich Aufgabe, ein Protein, wenn gelesen, entlang einem Ufer und einem zweiten Protein, wenn gelesen, in der entgegengesetzten Richtung entlang dem anderen Ufer verschlüsselnd. In Bakterien kann dieses Übergreifen an der Regulierung der Genabschrift beteiligt werden, während in Viren, auf Gene übergreifend, den Betrag der Information vergrößern, die innerhalb des kleinen Virengenoms verschlüsselt werden kann.

Das Superumwickeln

DNA kann wie ein Tau in einem Prozess genannt das DNA-Superumwickeln gedreht werden. Mit der DNA in seinem "entspannten" Staat umkreist ein Ufer gewöhnlich die Achse der doppelten Spirale einmal alle 10.4 Grundpaare, aber wenn die DNA gedreht wird, werden die Ufer dichter oder verwunden loser. Wenn die DNA in der Richtung auf die Spirale gedreht wird, ist das das positive Superumwickeln, und die Basen werden dichter zusammengehalten. Wenn sie in der entgegengesetzten Richtung gedreht werden, ist das das negative Superumwickeln, und die Basen fallen leichter auseinander. In der Natur hat der grösste Teil der DNA das geringe negative Superumwickeln, das durch genannten topoisomerases von Enzymen eingeführt wird. Diese Enzyme sind auch erforderlich, um die sich drehenden Betonungen zu erleichtern, die in DNA-Ufer während Prozesse wie Abschrift und DNA-Erwiderung eingeführt sind.

Abwechselnde DNA-Strukturen

DNA besteht in vielen möglichen conformations, die A-DNA, B-DNA und Z-DNA-Formen einschließen, obwohl nur B-DNA und Z-DNA in funktionellen Organismen direkt beobachtet worden sind. Die Angleichung, die DNA annimmt, hängt vom Hydratationsniveau, der DNA-Folge, dem Betrag und der Richtung des Superumwickelns, den chemischen Modifizierungen der Basen, des Typs und der Konzentration von Metallionen, sowie der Anwesenheit von Polyaminen in der Lösung ab.

Die ersten veröffentlichten Berichte von A-DNA-Röntgenstrahl-Beugungsmustern — und verwandeln sich auch verwendete auf Patterson gestützte Analysen der B-DNA, der nur einen beschränkten Betrag der Strukturinformation für orientierte Fasern der DNA zur Verfügung gestellt hat. Eine abwechselnde Analyse wurde dann von Wilkins vorgeschlagen u. a. 1953, für in vivo B-DNA-Röntgenstrahl-Mustern der Beugung/Zerstreuens hoch wasserhaltiger DNA-Fasern in Bezug auf Quadrate von Funktionen von Bessel. In derselben Zeitschrift haben James D. Watson und Francis Crick ihre molekulare modellierende Analyse der DNA-Röntgenstrahl-Beugungsmuster präsentiert, um darauf hinzuweisen, dass die Struktur eine doppelte Spirale war.

Obwohl die `B-DNA-Form' unter den in Zellen gefundenen Bedingungen am üblichsten ist, ist es nicht eine bestimmte Angleichung, aber eine Familie der zusammenhängenden DNA conformations, die an der hohen Hydratationsniveau-Gegenwart in lebenden Zellen vorkommen. Ihre entsprechende Röntgenstrahl-Beugung und sich zerstreuende Muster sind für molekulare Parakristalle mit einem bedeutenden Grad der Unordnung charakteristisch.

IM VERGLEICH ZUR B-DNA ist die A-DNA-Form eine breitere rechtshändige Spirale, mit einer seichten, breiten geringen Rinne und einer schmaleren, tieferen Hauptrinne. Eine Form kommt unter nichtphysiologischen Bedingungen in teilweise gedörrten Proben der DNA vor, während in der Zelle es in der hybriden Paarung der DNA und RNS-Ufer, sowie in Komplexen der ENZYM-DNA erzeugt werden kann. Segmente der DNA, wo die Basen durch methylation chemisch modifiziert worden sind, können eine größere Änderung in der Angleichung erleben und die Z-Form annehmen. Hier drehen die Ufer die spiralenförmige Achse in einer linkshändigen Spirale, dem Gegenteil der allgemeineren B-Form um. Diese ungewöhnlichen Strukturen können durch die spezifische Z-DNA verbindliche Proteine anerkannt werden und können an der Regulierung der Abschrift beteiligt werden.

Abwechselnde DNA-Chemie

Seit mehreren Jahren haben exobiologists die Existenz einer Schattenbiosphäre, einer verlangten mikrobischen Biosphäre der Erde vorgeschlagen, die radikal verschiedene biochemische und molekulare Prozesse verwendet als zurzeit bekanntes Leben. Einer der Vorschläge war die Existenz von lifeforms, die Arsen statt Phosphors in der DNA verwenden.

Eine Pressekonferenz von NASA im Dezember 2010 hat festgestellt, dass die Bakterie GFAJ-1, der sich in einer arsenhaltig-reichen Umgebung entwickelt hat, der erste irdische gefundene lifeform ist, der diese Fähigkeit haben kann. Die Bakterie wurde im Modosee östlich vom Yosemite Nationalpark gefunden. GFAJ-1 ist eine extremophile Bakterie in der Form von der Stange in der Familie Halomonadaceae, der, wenn verhungert, Phosphors, dazu fähig sein kann, das gewöhnlich giftige Element-Arsen in seiner DNA zu vereinigen. Diese Entdeckung kann Gewicht zur langjährigen Idee leihen, dass außerirdisches Leben ein verschiedenes chemisches Make-Up vom Leben auf der Erde haben konnte. Die Forschung wurde von einer Mannschaft ausgeführt, die von Felisa Wolfe-Simon, einem geomicrobiologist und geobiochemist, einem Postdoktorgefährten der NASA Astrobiology Institut mit der Arizoner Staatlichen Universität geführt ist. Diese Entdeckung hat jedoch starke Kritik von der wissenschaftlichen Gemeinschaft geübt; Wissenschaftler haben behauptet, dass es keine Beweise gibt, dass Arsen wirklich in biomolecules vereinigt wird. Die unabhängige Bestätigung dieser Entdeckung ist auch noch nicht möglich gewesen.

Strukturen von Quadruplex

An den Enden der geradlinigen Chromosomen sind spezialisierte Gebiete genannten telomeres der DNA. Die Hauptfunktion dieser Gebiete ist, der Zelle zu erlauben, Chromosom-Enden mit dem Enzym telomerase zu wiederholen, weil die Enzyme, die normalerweise DNA wiederholen, die äußersten 3  Enden von Chromosomen nicht kopieren können. Diese Spezialchromosom-Kappen helfen auch, die DNA-Enden zu schützen, und die DNA-Reparatur-Systeme in der Zelle davon aufzuhören, sie als zu korrigierender Schaden zu behandeln. In menschlichen Zellen sind telomeres gewöhnlich Längen der einzeln gestrandeten DNA, die mehrere tausend Wiederholungen einer einfachen TTAGGG Folge enthält.

Diese guanine-reichen Folgen können Chromosom-Enden durch das Formen von Strukturen von aufgeschoberten Sätzen von Vier-Basen-Einheiten, aber nicht den üblichen in anderen DNA-Molekülen gefundenen Grundpaaren stabilisieren. Hier bilden vier Guanine-Basen einen flachen Teller, und diese flachen Vier-Basen-Einheiten schobern dann aufeinander auf, um eine stabile G-quadruplex Struktur zu bilden. Diese Strukturen werden durch das Wasserstoffabbinden zwischen den Rändern der Basen und chelation eines Metallions im Zentrum jeder Vier-Basen-Einheit stabilisiert. Andere Strukturen können auch mit dem Hauptsatz von vier Basen gebildet werden, die entweder aus einem einzelnen Ufer kommen, das um die Basen oder aus mehrere verschiedene parallele Ufer, jeder gefaltet ist, eine Basis zur Hauptstruktur beitragend.

Zusätzlich zu diesen aufgeschoberten Strukturen, telomeres formen sich auch große Schleife-Strukturen haben telomere Schleifen oder T-Schleifen genannt. Hier haben sich die einzeln gestrandeten DNA-Locken ringsherum in einem langen Kreis durch telomere-verbindliche Proteine stabilisiert. Am wirklichen Ende der T-Schleife wird die einzeln gestrandete telomere DNA auf ein Gebiet der doppelt gestrandeten DNA durch das Telomere-Ufer gehalten, das die doppelt-spiralenförmige DNA und Basis stört, die sich zu einem der zwei Ufer paart. Diese dreifach gestrandete Struktur wird eine Versetzungsschleife oder D-Schleife genannt.

Verzweigte DNA

In der DNA kommt fraying vor, wenn Nichtergänzungsgebiete am Ende eines sonst ergänzenden doppelten Ufers der DNA bestehen. Jedoch kann verzweigte DNA vorkommen, wenn ein drittes Ufer der DNA eingeführt wird und angrenzende Gebiete enthält, die fähig sind, mit den angespannten Gebieten des vorher existierenden doppelten Ufers zu kreuzen. Obwohl das einfachste Beispiel der verzweigten DNA nur drei Ufer der DNA einschließt, sind Komplexe, die zusätzliche Ufer und vielfache Zweige einschließen, auch möglich. Verzweigte DNA kann in der Nanotechnologie verwendet werden, um geometrische Gestalten zu bauen, die Abteilung auf dem Gebrauch in der Technologie unten zu sehen.

Vibrieren

DNA kann niederfrequente gesammelte Bewegung, wie beobachtet, durch die Spektroskopie von Raman und analysiert mit einem Quasikontinuum-Modell ausführen.

Chemische Modifizierungen

Grundmodifizierungen

Der Ausdruck von Genen ist unter Einfluss, wie die DNA in Chromosomen in genanntem chromatin einer Struktur paketiert wird. Grundmodifizierungen können am Verpacken mit Gebieten beteiligt werden, die niedrig oder kein Genausdruck haben, der gewöhnlich hohe Niveaus von methylation von Cytosine-Basen enthält. Zum Beispiel, cytosine methylation, erzeugt 5-methylcytosine, der für das X-Chromosom inactivation wichtig ist. Das durchschnittliche Niveau von methylation ändert sich zwischen Organismen - der Wurm Caenorhabditis elegans hat an cytosine methylation Mangel, während Wirbeltiere höhere Niveaus mit bis zu 1 % ihrer DNA haben, die 5-methylcytosine enthält. Trotz der Wichtigkeit von 5-methylcytosine kann es deaminate, um eine Thymine-Basis zu verlassen, so sind methylated cytosines für Veränderungen besonders anfällig. Andere Grundmodifizierungen schließen Adenin methylation in Bakterien, die Anwesenheit von 5-hydroxymethylcytosine im Gehirn und den glycosylation von uracil ein, um die "J-Basis" in kinetoplastids zu erzeugen.

Schaden

DNA kann durch viele Sorten von mutagens beschädigt werden, die die DNA-Folge ändern. Mutagens schließen Oxidieren-Reagenzien, alkylating Agenten und auch energiereiche elektromagnetische Radiation wie ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen ein. Der Typ des erzeugten DNA-Schadens hängt vom Typ von mutagen ab. Zum Beispiel kann UV Licht DNA durch das Produzieren thymine dimers beschädigen, die Quer-Verbindungen zwischen Pyrimidine-Basen sind. Andererseits erzeugen oxidants wie freie Radikale oder Wasserstoffperoxid vielfache Formen des Schadens, einschließlich Grundmodifizierungen, besonders guanosine und Brechungen des doppelten Ufers. Eine typische menschliche Zelle enthält ungefähr 150,000 Basen, die Oxidative-Schaden gelitten haben. Dieser oxidative Verletzungen sind die gefährlichsten Brechungen des doppelten Ufers, weil diese schwierig sind zu reparieren und Punkt-Veränderungen, Einfügungen und Auswischen von der DNA-Folge, sowie chromosomale Versetzungen erzeugen können.

Viele mutagens bauen den Raum zwischen zwei angrenzenden Grundpaaren ein, das wird Einschaltung genannt. Die meisten intercalators sind aromatische und planare Moleküle; Beispiele schließen ethidium Bromid, Acridin, daunomycin, und doxorubicin ein. In der Größenordnung von einem intercalator, um zwischen Grundpaaren zu passen, müssen sich die Basen trennen, die DNA-Ufer durch das Abwickeln von der doppelten Spirale verdrehend. Das hemmt sowohl Abschrift als auch DNA-Erwiderung, Giftigkeit und Veränderungen verursachend. Infolgedessen kann DNA intercalators Karzinogene, und im Fall vom Thalidomid, einem teratogen sein. Andere wie benzo [ein] pyrene diol epoxide und aflatoxin bilden DNA-Zusätze, die Fehler in der Erwiderung veranlassen. Dennoch, wegen ihrer Fähigkeit, DNA-Abschrift und Erwiderung zu hemmen, werden andere ähnliche Toxine auch in Chemotherapie verwendet, um schnell wachsende Krebs-Zellen zu hemmen.

Biologische Funktionen

DNA kommt gewöhnlich als geradlinige Chromosomen in eukaryotes und kreisförmige Chromosomen in prokaryotes vor. Der Satz von Chromosomen in einer Zelle setzt sein Genom zusammen; das menschliche Erbgut hat etwa 3 Milliarden Grundpaare der in 46 Chromosomen eingeordneten DNA. Die durch die DNA getragene Information wird in der Folge von Stücken der DNA genannt Gene gehalten. Die Übertragung der genetischen Information in Genen wird über die Ergänzungsgrundpaarung erreicht. Zum Beispiel, in der Abschrift, wenn eine Zelle die Information in einem Gen verwendet, wird die DNA-Folge in eine Ergänzungs-RNS-Folge durch die Anziehungskraft zwischen der DNA und der richtigen RNS nucleotides kopiert. Gewöhnlich wird diese RNS-Kopie dann verwendet, um eine zusammenpassende Protein-Folge in einem Prozess genannt Übersetzung zu machen, die von derselben Wechselwirkung zwischen der RNS nucleotides abhängt. Auf die alternative Mode kann eine Zelle einfach seine genetische Information in einem Prozess genannt die DNA-Erwiderung kopieren. Die Details dieser Funktionen werden in anderen Artikeln bedeckt; hier konzentrieren wir uns auf die Wechselwirkungen zwischen DNA und anderen Molekülen, die die Funktion des Genoms vermitteln.

Gene und Genome

Genomic DNA ist dicht und regelmäßig gepackt im Prozess genannt die DNA-Kondensation, um die kleinen verfügbaren Volumina der Zelle zu passen. In eukaryotes wird DNA im Zellkern, sowie den kleinen Beträgen in mitochondria und Chloroplasten gelegen. In prokaryotes wird die DNA innerhalb eines Körpers in der unregelmäßigen Form im Zytoplasma genannt den nucleoid gehalten. Die genetische Information in einem Genom wird innerhalb von Genen gehalten, und der ganze Satz dieser Information in einem Organismus wird seinen Genotypen genannt. Ein Gen ist eine Einheit der Vererbung und ist ein Gebiet der DNA, die eine besondere Eigenschaft in einem Organismus beeinflusst. Gene enthalten einen offenen Lesen-Rahmen, der, sowie Durchführungsfolgen wie Befürworter und Erweiterer abgeschrieben werden kann, die die Abschrift des offenen Lesen-Rahmens kontrollieren.

In vielen Arten verschlüsselt nur ein kleine Bruchteil der Gesamtfolge des Genoms Protein. Zum Beispiel bestehen nur ungefähr 1.5 % des menschlichen Erbgutes aus dem Protein-Codieren exons mit mehr als 50 % der menschlichen DNA, die daraus besteht, wiederholende Folgen zu nichtcodieren. Die Gründe für die Anwesenheit von so viel Nichtcodier-DNA in eukaryotic Genomen und den außergewöhnlichen Unterschieden in der Genom-Größe oder dem C-Wert, unter Arten vertreten ein langjähriges als das "C-Wertmysterium bekanntes Rätsel". Jedoch können DNA-Folgen, die Protein nicht codieren, noch funktionelle Nichtcodier-RNS-Moleküle verschlüsseln, die an der Regulierung des Genausdrucks beteiligt werden.

Einige Nichtcodier-DNA-Folgen spielen Strukturrollen in Chromosomen. Telomeres und centromeres enthalten normalerweise wenige Gene, aber sind für die Funktion und Stabilität von Chromosomen wichtig. Eine reichliche Form, DNA in Menschen zu nichtcodieren, ist Pseudogene, die Kopien von Genen sind, die durch die Veränderung arbeitsunfähig gewesen sind. Diese Folgen sind gewöhnlich gerade molekulare Fossilien, obwohl sie gelegentlich als rohes genetisches Material für die Entwicklung von neuen Genen durch den Prozess der Genverdoppelung und Abschweifung dienen können.

Abschrift und Übersetzung

Ein Gen ist eine Folge der DNA, die genetische Information enthält und den Phänotyp eines Organismus beeinflussen kann. Innerhalb eines Gens definiert die Folge von Basen entlang einem DNA-Ufer eine Bote-RNS-Folge, die dann eine oder mehr Protein-Folgen definiert. Die Beziehung zwischen den nucleotide Folgen von Genen und den Aminosäure-Folgen von Proteinen wird durch die Regeln der Übersetzung, bekannt insgesamt als der genetische Code bestimmt. Der genetische Code besteht aus genanntem codons der dreistelligen 'Wörter', der von einer Folge von drei nucleotides (z.B Gesetz, CAG, TTT) gebildet ist.

In der Abschrift werden die codons eines Gens in die Bote-RNS durch die RNS polymerase kopiert. Diese RNS-Kopie wird dann durch einen ribosome decodiert, der die RNS-Folge durch die Grundpaarung die Bote-RNS liest, um RNS zu übertragen, die Aminosäuren trägt. Da es 4 Basen in 3-stelligen Kombinationen gibt, gibt es 64 mögliche codons (Kombinationen). Diese verschlüsseln die zwanzig Standardaminosäuren, den meisten Aminosäuren mehr als einen möglichen codon gebend. Es gibt auch drei 'halten an' oder 'Quatsch' codons das Bedeuten des Endes des Codiergebiets; das sind der TAA, TGA und das ANHÄNGSEL codons.

Erwiderung

Zellabteilung ist für einen Organismus notwendig, um zu wachsen, aber, wenn sich eine Zelle teilt, muss es die DNA in seinem Genom wiederholen, so dass die zwei Tochter-Zellen dieselbe genetische Information wie ihr Elternteil haben. Die doppelt gestrandete Struktur der DNA stellt einen einfachen Mechanismus für die DNA-Erwiderung zur Verfügung. Hier werden die zwei Ufer getrennt, und dann wird die Ergänzungs-DNA-Folge jedes Ufers durch ein Enzym genannt die DNA polymerase erfrischt. Dieses Enzym macht das Ergänzungsufer durch die Entdeckung der richtigen Basis durch die Ergänzungsgrundpaarung und das Abbinden davon auf das ursprüngliche Ufer. Als DNA kann polymerases nur ein DNA-Ufer in 5  zu 3  Richtung erweitern, verschiedene Mechanismen werden verwendet, um die antiparallelen Ufer der doppelten Spirale zu kopieren. Auf diese Weise diktiert die Basis auf dem alten Ufer, welche Basis auf dem neuen Ufer erscheint, und die Zelle mit einer vollkommenen Kopie seiner DNA endet.

Wechselwirkungen mit Proteinen

Alle Funktionen der DNA hängen von Wechselwirkungen mit Proteinen ab. Diese Protein-Wechselwirkungen können nichtspezifisch sein, oder das Protein kann spezifisch zu einer einzelnen DNA-Folge binden. Enzyme können auch zur DNA und dieser binden, die polymerases, die die DNA-Grundfolge in der Abschrift und DNA-Erwiderung kopieren, sind besonders wichtig.

DNA BINDENDE Proteine

Strukturproteine, die DNA binden, sind gut verstandene Beispiele von nichtspezifischen Wechselwirkungen des DNA-PROTEINS. Innerhalb von Chromosomen wird DNA in Komplexen mit Strukturproteinen gehalten. Diese Proteine organisieren sich die DNA in eine Kompaktstruktur hat chromatin genannt. In eukaryotes schließt diese Struktur DNA ein, die zu einem Komplex von genanntem histones der kleinen grundlegenden Proteine bindet, während in prokaryotes vielfachen Typen von Proteinen beteiligt werden. Die histones formen sich ein scheibenförmiger Komplex hat einen nucleosome genannt, der zwei ganze Umdrehungen der doppelt gestrandeten um seine Oberfläche gewickelten DNA enthält. Diese nichtspezifischen Wechselwirkungen werden durch grundlegende Rückstände im histones das Bilden ionischer Obligationen zum acidic Zuckerphosphat-Rückgrat der DNA gebildet, und sind deshalb der Grundfolge größtenteils unabhängig. Chemische Modifizierungen dieser grundlegenden Aminosäure-Rückstände schließen methylation, phosphorylation und acetylation ein. Diese chemischen Änderungen verändern die Kraft der Wechselwirkung zwischen der DNA und dem histones, die DNA mehr oder weniger zugänglich für Abschrift-Faktoren machend und die Rate der Abschrift ändernd. Andere nichtspezifische DNA BINDENDE Proteine in chromatin schließen die Gruppenproteine der hohen Beweglichkeit ein, die zur Begabung oder verdrehten DNA binden. Diese Proteine sind in der sich biegenden Reihe von nucleosomes und dem Ordnen von ihnen in die größeren Strukturen wichtig, die Chromosomen zusammensetzen.

Eine verschiedene Gruppe von DNA BINDENDEN Proteinen ist die DNA BINDENDEN Proteine, die spezifisch einzeln gestrandete DNA binden. In Menschen ist Erwiderungsprotein A das am besten verstandene Mitglied dieser Familie und wird in Prozessen verwendet, wo die doppelte Spirale, einschließlich der DNA-Erwiderung, Wiederkombination und DNA-Reparatur getrennt wird. Diese verbindlichen Proteine scheinen, einzeln gestrandete DNA zu stabilisieren und sie davor zu schützen, Stamm-Schleifen zu bilden oder durch nucleases erniedrigt zu werden.

Im Gegensatz haben sich andere Proteine entwickelt, um zu besonderen DNA-Folgen zu binden. Am intensivsten studiert von diesen sind die verschiedenen Abschrift-Faktoren, die Proteine sind, die Abschrift regeln. Jeder Abschrift-Faktor bindet zu einem besonderem Satz von DNA-Folgen und aktiviert oder hemmt die Abschrift von Genen, die diese Folgen in der Nähe von ihren Befürwortern haben. Die Abschrift-Faktoren tun das auf zwei Weisen. Erstens können sie die RNS polymerase verantwortlich für die Abschrift entweder direkt oder durch andere Vermittler-Proteine binden; das macht den polymerase am Befürworter ausfindig und erlaubt ihm, Abschrift zu beginnen. Wechselweise können Abschrift-Faktoren Enzyme binden, die den histones am Befürworter modifizieren; das wird die Zugänglichkeit der DNA-Schablone zum polymerase ändern.

Da diese DNA-Ziele überall in einem Genom eines Organismus vorkommen können, können Änderungen in der Tätigkeit eines Typs des Abschrift-Faktors Tausende von Genen betreffen. Folglich sind diese Proteine häufig die Ziele des Signals transduction Prozesse, die Antworten auf Umweltänderungen oder Zellunterscheidung und Entwicklung kontrollieren. Die Genauigkeit dieser Abschrift-Faktor-Wechselwirkungen mit der DNA kommt aus den Proteinen, die vielfache Kontakte zu den Rändern der DNA-Basen herstellen, ihnen erlaubend, die DNA-Folge "zu lesen". Die meisten dieser Grundwechselwirkungen werden in der Hauptrinne gemacht, wo die Basen am zugänglichsten sind.

DNA MODIFIZIERENDE Enzyme

Nucleases und ligases

Nucleases sind Enzyme, die DNA-Ufer durch das Katalysieren der Hydrolyse der phosphodiester Obligationen schneiden. Nucleases, dass hydrolyse nucleotides von den Enden von DNA-Ufern exonucleases genannt werden, während endonucleases innerhalb von Ufern geschnitten hat. Die am häufigsten verwendeten nucleases in der molekularen Biologie sind die Beschränkung endonucleases, die DNA an spezifischen Folgen schneiden. Zum Beispiel erkennt das Enzym von EcoRV gezeigt nach links die 6-Basen-Folge 5 -GAT|ATC-3  an und macht eine Kürzung an der vertikalen Linie. In der Natur schützen diese Enzyme Bakterien gegen phage Infektion durch das Verdauen der phage DNA, wenn es in die Bakterienzelle eingeht, als ein Teil des Beschränkungsmodifizierungssystems handelnd. In der Technologie werden diese mit der Folge spezifischen nucleases im molekularen Klonen und DNA-Fingerabdruck verwendet.

Enzyme genannt die DNA ligases können sich an Kürzung oder gebrochene DNA-Ufer wieder anschließen. Ligases sind in der langsam vergehenden Ufer-DNA-Erwiderung besonders wichtig, weil sie die kurzen Segmente der DNA zusammentreffen, die an der Erwiderungsgabel in eine ganze Kopie der DNA-Schablone erzeugt ist. Sie werden auch in der DNA-Reparatur und genetischen Wiederkombination verwendet.

Topoisomerases und helicases

Topoisomerases sind Enzyme sowohl mit nuclease als auch mit ligase Tätigkeit. Diese Proteine ändern den Betrag des Superumwickelns in der DNA. Einige dieser Enzyme arbeiten, indem sie die DNA-Spirale geschnitten wird und einer Abteilung erlaubt wird, dadurch zu rotieren, sein Niveau des Superumwickelns reduzierend; das Enzym siegelt dann die DNA-Brechung. Andere Typen dieser Enzyme sind dazu fähig, eine DNA-Spirale zu schneiden und dann ein zweites Ufer der DNA durch diese Brechung, vor dem Neuanschluss an die Spirale zu passieren. Topoisomerases sind für viele Prozesse erforderlich, die mit DNA, wie DNA-Erwiderung und Abschrift verbunden sind.

Helicases sind Proteine, die ein Typ des molekularen Motors sind. Sie verwenden die chemische Energie in nucleoside triphosphates, vorherrschend ATP, um Wasserstoffobligationen zwischen Basen zu brechen und die DNA doppelte Spirale in einzelne Ufer abzuwickeln. Diese Enzyme sind für die meisten Prozesse notwendig, wo Enzyme auf die DNA-Basen zugreifen müssen.

Polymerases

Polymerases sind Enzyme, die polynucleotide Ketten von nucleoside triphosphates synthetisieren. Die Folge ihrer Produkte ist Kopien von vorhandenen polynucleotide Ketten - die Schablonen genannt werden. Diese Enzyme fungieren durch das Hinzufügen nucleotides auf die 3  hydroxyl Gruppe des vorherigen nucleotide in einem DNA-Ufer. Demzufolge arbeiten alle polymerases in 5  zu 3  Richtung. In der aktiven Seite dieser Enzyme, der eingehende nucleoside triphosphate Grundpaare zur Schablone: Das erlaubt polymerases, das Ergänzungsufer ihrer Schablone genau zu synthetisieren. Polymerases werden gemäß dem Typ der Schablone klassifiziert, die sie verwenden.

In der DNA-Erwiderung macht eine von der DNA ABHÄNGIGE DNA polymerase eine Kopie einer DNA-Folge. Genauigkeit ist in diesem Prozess lebenswichtig, so viele dieser polymerases haben eine Korrektur lesende Tätigkeit. Hier erkennt der polymerase die gelegentlichen Fehler in der Synthese-Reaktion durch den Mangel an der Basis an, die sich zwischen dem ungleichen nucleotides paart. Wenn eine Fehlanpassung entdeckt wird, 3  zu 5  exonuclease Tätigkeit wird aktiviert, und die falsche Basis entfernt. In den meisten Organismen hat DNA polymerases Funktion in einem großen Komplex den replisome genannt, der vielfache zusätzliche Subeinheiten, wie die DNA-Klammer oder helicases enthält.

Von der RNS abhängige DNA polymerases ist eine Spezialklasse von polymerases, die die Folge eines RNS-Ufers in die DNA kopieren. Sie schließen Rückseite transcriptase ein, der ein Virenenzym ist, das an der Infektion von Zellen durch retroviruses und telomerase beteiligt ist, der für die Erwiderung von telomeres erforderlich ist. Telomerase ist ein ungewöhnlicher polymerase, weil er seine eigene RNS-Schablone als ein Teil seiner Struktur enthält.

Abschrift wird durch eine von der DNA ABHÄNGIGE RNS polymerase ausgeführt, der die Folge eines DNA-Ufers in die RNS kopiert. Um zu beginnen, ein Gen abzuschreiben, bindet die RNS polymerase zu einer Folge der DNA hat einen Befürworter genannt und trennt die DNA-Ufer. Es kopiert dann die Genfolge in eine Bote-RNS-Abschrift, bis es reicht, hat ein Gebiet der DNA den terminator genannt, wo es hinkt und sich von der DNA löst. Als mit der von der menschlicher DNA abhängigen DNA polymerases, RNS polymerase II, funktioniert das Enzym, das die meisten Gene im menschlichen Erbgut abschreibt, als ein Teil eines großen Protein-Komplexes mit vielfachen regelnden und zusätzlichen Subeinheiten.

Genetische Wiederkombination

Eine DNA-Spirale wirkt gewöhnlich mit anderen Segmenten der DNA nicht aufeinander, und in menschlichen Zellen besetzen die verschiedenen Chromosomen sogar getrennte Gebiete im Kern genannt "Chromosom-Territorien". Diese physische Trennung von verschiedenen Chromosomen ist für die Fähigkeit der DNA wichtig, als ein stabiles Behältnis für die Information zu fungieren, weil eines der Chromosomen der wenigen Male aufeinander wirkt, ist während der chromosomalen Überkreuzung, wenn sie sich wiederverbinden. Chromosomale Überkreuzung ist, wenn zwei DNA helices Brechung, eine Abteilung tauschen Sie und dann sich wieder vereinigen Sie.

Wiederkombination erlaubt Chromosomen, genetische Information auszutauschen, und erzeugt neue Kombinationen von Genen, der die Leistungsfähigkeit der Zuchtwahl vergrößert und in der schnellen Evolution von neuen Proteinen wichtig sein kann. Genetische Wiederkombination kann auch an der DNA-Reparatur besonders an der Antwort der Zelle auf Brechungen des doppelten Ufers beteiligt werden.

Der grösste Teil der Standardform der chromosomalen Überkreuzung ist homologe Wiederkombination, wo die zwei beteiligten Chromosomen sehr ähnliche Folgen teilen. Nichthomologe Wiederkombination kann zu Zellen zerstörend sein, weil sie chromosomale Versetzungen und genetische Abnormitäten erzeugen kann. Die Wiederkombinationsreaktion wird durch Enzyme bekannt als recombinases wie RAD51 katalysiert. Der erste Schritt in der Wiederkombination ist eine doppelt gestrandete Brechung, die entweder durch einen endonuclease oder Schaden an der DNA verursacht ist. Eine Reihe von Schritten katalysiert teilweise durch den recombinase führt dann zum Verbinden der zwei helices durch mindestens einen Verbindungspunkt von Holliday, in dem ein Segment eines einzelnen Ufers in jeder Spirale zum Ergänzungsufer in der anderen Spirale ausgeglüht wird. Der Verbindungspunkt von Holliday ist eine vierflächige Verbindungspunkt-Struktur, die entlang dem Paar von Chromosomen bewegt werden kann, ein Ufer für einen anderen tauschend. Die Wiederkombinationsreaktion wird dann durch die Spaltung des Verbindungspunkts und re-ligation der veröffentlichten DNA gehalten.

Evolution

DNA enthält die genetische Information, die allen modernen Wesen erlaubt, zu fungieren, zu wachsen und sich zu vermehren. Jedoch ist es unklar, wie lange in der 4 Milliarden jährigen Geschichte des Lebens die DNA diese Funktion durchgeführt hat, weil es vorgeschlagen worden ist, dass die frühsten Formen des Lebens RNS als ihr genetisches Material verwendet haben können. RNS kann als der Hauptteil des frühen Zellmetabolismus gehandelt haben, weil es genetische Information sowohl übersenden und Katalyse als ein Teil von ribozymes ausführen kann. Diese alte RNS-Welt, wo Nukleinsäure sowohl für die Katalyse als auch für Genetik verwendet worden sein würde, kann die Evolution des aktuellen genetischen auf vier Nucleotide-Basen gestützten Codes beeinflusst haben. Das würde vorkommen, da die Zahl von verschiedenen Basen in solch einem Organismus ein Umtausch zwischen einer kleinen Zahl von Basen ist, die Erwiderungsgenauigkeit und einer Vielzahl von Basen vergrößern, die die katalytische Leistungsfähigkeit von ribozymes vergrößern.

Jedoch gibt es keinen unmittelbaren Beweis von alten genetischen Systemen, weil die Wiederherstellung der DNA von den meisten Fossilien unmöglich ist. Das ist, weil DNA in der Umgebung seit weniger als einer Million Jahren überleben wird und sich langsam in kurze Bruchstücke in der Lösung abbaut. Ansprüche auf die ältere DNA, sind am meisten namentlich ein Bericht der Isolierung einer lebensfähigen Bakterie von einem Salz-Kristall 250 Millionen Jahre alt erhoben worden, aber diese Ansprüche sind umstritten.

Am 8. August 2011 wurde ein Bericht, der auf Studien von NASA mit auf der Erde gefundenen Meteorsteinen gestützt ist, veröffentlicht, Bausteine der DNA andeutend (Adenin, guanine, und hat sich bezogen organische Moleküle) kann außerirdisch im Weltraum gebildet worden sein.

Gebrauch in der Technologie

Gentechnologie

Methoden sind entwickelt worden, um DNA von Organismen wie Förderung des Phenol-Chloroforms zu reinigen, und es im Laboratorium, wie Beschränkungsauswahlen und die polymerase Kettenreaktion zu manipulieren. Moderne Biologie und Biochemie machen intensiven Gebrauch dieser Techniken in der recombinant DNA-Technologie. Recombinant DNA ist eine künstliche DNA-Folge, die von anderen DNA-Folgen gesammelt worden ist. Sie können in Organismen in der Form von plasmids oder im passenden Format umgestaltet werden, indem sie einen Virenvektoren verwenden. Die genetisch veränderten erzeugten Organismen können verwendet werden, um Produkte wie Recombinant-Proteine zu erzeugen, die in der medizinischen Forschung verwendet sind, oder in der Landwirtschaft angebaut zu werden.

Forensics

Forensische Wissenschaftler können DNA in Blut, Sperma, Haut, Speichel oder an einem Tatort gefundenem Haar verwenden, eine zusammenpassende DNA einer Person wie ein Täter zu identifizieren. Dieser Prozess ist formell genannte DNA Kopierfräs-, aber kann auch "genetischen Fingerabdruck" genannt werden. In der Kopierfräs-DNA werden die Längen von variablen Abteilungen der wiederholenden DNA, wie kurze Tandem-Wiederholungen und Minisatelliten, zwischen Leuten verglichen. Diese Methode ist gewöhnlich eine äußerst zuverlässige Technik, für eine zusammenpassende DNA zu identifizieren. Jedoch kann Identifizierung kompliziert werden, wenn die Szene mit der DNA von mehreren Menschen verseucht wird. Kopierfräs-DNA wurde 1984 vom britischen Genetiker Herr Alec Jeffreys entwickelt, und war zuerst in der Gerichtsmedizin an den Verurteilten Colin Pitchfork im Mordfall von Enderby von 1988 gewöhnt.

Die Entwicklung der Gerichtsmedizin und die Fähigkeit, jetzt das genetische Zusammenbringen auf Minutenproben von Blut, Haut, Speichel oder Haar zu erhalten, haben zu einer Nachprüfung mehrerer Fälle geführt. Beweise können jetzt aufgedeckt werden, der zur Zeit der ursprünglichen Überprüfung nicht wissenschaftlich möglich war. Verbunden mit der Eliminierung des doppelten Risiko-Gesetzes erlaubt das Fällen, wiedereröffnet zu werden, wo vorherige Proben gescheitert haben, genügend Beweise zu erzeugen, um eine Jury zu überzeugen. Wegen ernster Verbrechen angeklagte Leute können erforderlich sein, eine Probe der DNA zur Verfügung zu stellen, um Zwecke zu vergleichen. Die offensichtlichste Verteidigung zu DNA-Matchs erhalten soll forensisch behaupten, dass die Quer-Verunreinigung von Beweisen stattgefunden hat. Das ist auf peinlich genaue strenge behandelnde Verfahren mit neuen Fällen des ernsten Verbrechens hinausgelaufen.

Kopierfräs-DNA ist auch verwendet werden, um Opfer von Massenunfall-Ereignissen zu erkennen. Sowie sich positiv identifizierende Körper oder Körperteile bei ernsten Unfällen, Kopierfräs-DNA wird erfolgreich verwendet, um individuelle Opfer in Massenkriegsgräbern - das Zusammenbringen Familienmitgliedern zu erkennen.

Bioinformatics

Bioinformatics schließt die Manipulation, die Suche und das Datenbergwerk von biologischen Daten ein, und das schließt DNA-Folge-Daten ein. Die Entwicklung von Techniken, um DNA-Folgen zu versorgen und zu suchen, hat zu weit angewandten Fortschritten in der Informatik geführt, spannen Sie besonders forschende Algorithmen, das Maschinenlernen und die Datenbanktheorie. Schnur forschende oder zusammenpassende Algorithmen, die ein Ereignis einer Folge von Briefen innerhalb einer größeren Folge von Briefen finden, wurde entwickelt, um nach spezifischen Folgen von nucleotides zu suchen. Die DNA-Folge kann nach anderen DNA-Folgen ausgerichtet werden, um homologe Folgen zu identifizieren und die spezifischen Veränderungen ausfindig zu machen, die sie verschieden machen. Diese Techniken, besonders vielfache Folge-Anordnung, werden im Studieren phylogenetic Beziehungen und Protein-Funktion verwendet. Dateien, die den Wert der kompletten Genome von DNA-Folgen, wie diejenigen vertreten, die durch das Humangenomprojekt erzeugt sind, sind schwierig, ohne die Anmerkungen zu verwenden, die die Positionen von Genen und Durchführungselementen auf jedem Chromosom identifizieren. Gebiete der DNA-Folge, die die charakteristischen Muster mit dem Protein - oder RNS codierende Gene vereinigen ließen, können durch Genentdeckungsalgorithmen identifiziert werden, die Forschern erlauben, die Anwesenheit besonderer Genprodukte und ihrer möglichen Funktionen in einem Organismus sogar vorauszusagen, bevor sie experimentell isoliert worden sind. Komplette Genome können auch verglichen werden, der Licht auf die Entwicklungsgeschichte des besonderen Organismus werfen und die Überprüfung komplizierter Entwicklungsereignisse erlauben kann.

DNA-Nanotechnologie

DNA-Nanotechnologie verwendet die einzigartigen molekularen Anerkennungseigenschaften der DNA, und andere Nukleinsäuren, um Selbstversammlung zu schaffen, haben sich DNA-Komplexe mit nützlichen Eigenschaften verzweigt. DNA wird so als ein Strukturmaterial aber nicht als ein Transportunternehmen der biologischen Information verwendet. Das hat zur Entwicklung von zweidimensionalen periodischen Gittern (beide Ziegel-basiert sowie verwendend der "DNA Origamis" Methode) sowie dreidimensionale Strukturen in den Gestalten von Polyedern geführt. Geräte von Nanomechanical und algorithmischer Selbstzusammenbau sind auch demonstriert worden, und diese DNA-Strukturen sind an die Schablone die Einordnung anderer Moleküle wie Gold nanoparticles und streptavidin Proteine gewöhnt gewesen.

Geschichte und Anthropologie

Weil DNA Veränderungen mit der Zeit sammelt, die dann geerbt werden, enthält sie historische Information, und, durch das Vergleichen von DNA-Folgen, Genetiker können die Entwicklungsgeschichte von Organismen, ihrem phylogeny ableiten. Dieses Feld von phylogenetics ist ein starkes Werkzeug in der Entwicklungsbiologie. Wenn DNA-Folgen innerhalb einer Art verglichen werden, können Bevölkerungsgenetiker die Geschichte von besonderen Bevölkerungen erfahren. Das kann in Studien im Intervall von der ökologischen Genetik zur Anthropologie verwendet werden; zum Beispiel werden DNA-Beweise verwendet, um zu versuchen, die Zehn Verlorenen Stämme Israels zu identifizieren.

DNA ist auch verwendet worden, um auf moderne Familienbeziehungen, wie das Herstellen von Familienbeziehungen zwischen den Nachkommen von Sally Hemings und Thomas Jefferson zu schauen. Dieser Gebrauch ist nah mit dem Gebrauch der DNA in kriminellen Untersuchungen verbunden, die oben ausführlich berichtet sind. Tatsächlich sind einige kriminelle Untersuchungen gelöst worden, als die DNA von Tatorten Verwandte der schuldigen Person verglichen hat.

Geschichte der DNA-Forschung

DNA wurde zuerst vom schweizerischen Arzt Friedrich Miescher isoliert, der 1869 eine mikroskopische Substanz im Eiter von verworfenen chirurgischen Verbändern entdeckt hat. Da es in den Kernen von Zellen gewohnt hat, hat er es "nuclein" genannt. 1878 hat Albrecht Kossel den Nichtprotein-Bestandteil von "nuclein", Nukleinsäure isoliert, und hat später seine fünf primären nucleobases isoliert. 1919 hat Phoebus Levene die Basis, den Zucker und das Phosphat nucleotide Einheit identifiziert. Levene hat vorgeschlagen, dass DNA aus einer Reihe von nucleotide Einheiten verbunden zusammen durch die Phosphatgruppen bestanden hat. Jedoch hat Levene gedacht, dass die Kette kurz war und die in einer festen Ordnung wiederholten Basen. 1937 hat William Astbury die ersten Röntgenstrahl-Beugungsmuster erzeugt, die gezeigt haben, dass DNA eine regelmäßige Struktur hatte.

1927 hat Nikolai Koltsov vorgeschlagen, dass geerbte Charakterzüge über ein "riesiges erbliches Molekül" geerbt würden, das aus "zwei Spiegelufern zusammengesetzt würde, die in einer halbkonservativen Mode wiederholen würden, jedes Ufer als eine Schablone zu verwenden". 1928 hat Frederick Griffith entdeckt, dass Charakterzüge der "glatten" Form von Pneumococcus der "rauen" Form derselben Bakterien durch das Mischen getöteter "glatter" Bakterien mit der lebenden "rauen" Form übertragen werden konnten. Dieses System hat den ersten klaren Vorschlag eingebracht, dass DNA genetische Information — das Experiment von Avery-MacLeod-McCarty — wenn Oswald Avery, zusammen mit Mitarbeitern Colin MacLeod und Maclyn McCarty, identifizierter DNA als der sich verwandelnde Grundsatz 1943 trägt. Die Rolle der DNA in der Vererbung wurde 1952 bestätigt, als Alfred Hershey und Martha Chase im Hershey-Verfolgungsexperiment gezeigt haben, dass DNA das genetische Material von T2 phage ist.

1953 haben James D. Watson und Francis Crick vorgeschlagen, was jetzt als das erste richtige Modell der doppelten Spirale der DNA-Struktur in der Zeitschrift Natur akzeptiert wird. Ihre doppelte Spirale, das molekulare Modell der DNA hat dann auf einem einzelnen Röntgenstrahl-Beugungsimage (etikettiert als "Foto 51") genommen von Rosalind Franklin und Raymond Gosling im Mai 1952, sowie der Information basiert, dass die DNA-Basen — auch erhalten durch private Kommunikationen von Erwin Chargaff in den vorherigen Jahren paarweise angeordnet werden. Die Regierungen von Chargaff haben eine sehr wichtige Rolle im Herstellen von Konfigurationen der doppelten Spirale für die B-DNA sowie A-DNA gespielt.

Experimentelle Beweise, die das Watson und Muskelkrampf-Modell unterstützen, wurden in einer Reihe von fünf Artikeln in demselben Problem der Natur veröffentlicht. Dieser, Franklins und des Papiers des Gänschens war die erste Veröffentlichung ihrer eigenen Röntgenstrahl-Beugungsdaten und ursprünglicher Analyse-Methode, die teilweise das Watson und Muskelkrampf-Modell unterstützt hat; dieses Problem hat auch einen Artikel über die DNA-Struktur durch Maurice Wilkins und zwei seiner Kollegen enthalten, deren Analyse und in vivo B-DNA-Rontgen-Diagrammen auch die Anwesenheit in vivo der doppelt-spiralenförmigen DNA-Konfigurationen, wie vorgeschlagen, durch den Muskelkrampf und Watson für ihre doppelte Spirale molekulares Modell der DNA in den vorherigen zwei Seiten der Natur unterstützt hat. 1962, nach dem Tod von Franklin, haben Watson, Muskelkrampf und Wilkins gemeinsam den Nobelpreis in der Physiologie oder Medizin erhalten. Jedoch haben Regierungen von Nobel der Zeit nur erlaubt, Empfänger zu leben, aber eine kräftige Debatte setzt fort, wer Kredit für die Entdeckung erhalten sollte.

In einer einflussreichen Präsentation 1957 hat Muskelkrampf den Hauptlehrsatz der molekularen Biologie angelegt, die die Beziehung zwischen der DNA, der RNS und den Proteinen vorausgesagt hat, und die "Adapter-Hypothese" artikuliert hat. Die Endbestätigung des Erwiderungsmechanismus, der durch die doppelt-spiralenförmige Struktur durchgezogen 1958 das Meselson-Stahl-Experiment einbezogen wurde. Die weitere Arbeit vom Muskelkrampf und den Mitarbeitern hat gezeigt, dass der genetische Code auf nichtüberlappenden Drillingen von Basen, genannt codons basiert hat, Har Gobind Khorana, Robert W. Holley und Marshall Warren Nirenberg erlaubend, den genetischen Code zu entziffern. Diese Ergebnisse vertreten die Geburt der molekularen Biologie.

Siehe auch

• Kristallographie
• DNA-Fehler
• DNA-Mikroreihe
• DNA sequencing
• Genetische Unordnung
• Nukleinsäure, modellierend
• Nukleinsäure-Notation
• Phosphoramidite
• Südlicher Klecks
• Dreifach gestrandete DNA
• Röntgenstrahl-Zerstreuen-Techniken
• Nukleinsäure doppelte Spirale
• DNA-VERSCHLÜSSELTE chemische Bibliothek

Weiterführende Literatur

• Judson, Horace F. 1979. Der Achte Tag der Entwicklung: Schöpfer der Revolution in der Biologie. Prüfstein-Bücher, internationale Standardbuchnummer 0-671-22540-5. 2. Ausgabe: Kalte Frühlingshafen-Laborpresse, 1996 Paperback: Internationale Standardbuchnummer 0-87969-478-5.
• , zuerst veröffentlicht im Oktober 1974 von MacMillan, mit dem Vorwort von Francis Crick; das endgültige DNA-Lehrbuch, revidiert 1994 mit einer 9-Seite-Nachschrift
• Micklas, David. 2003. DNA-Wissenschaft: Eine Vorspeise. Kalte Frühlingshafen-Presse: Internationale Standardbuchnummer 978-0879696368
• Rosenfeld, Israel. 2010. DNA: Ein Grafisches Handbuch zum Molekül, das die Welt Geschüttelt hat. Universität von Columbia Presse: Internationale Standardbuchnummer 978-0231142717
• Schultz, Mark und Kanone von Zander. 2009. Das Zeug des Lebens: Ein Grafisches Handbuch zur Genetik und DNA. Hill und Wang: Internationale Standardbuchnummer 0809089475
• Watson, James D. 2004. DNA: Das Geheimnis des Lebens. Zufälliges Haus: Internationale Standardbuchnummer 978-0099451846

Links

• DNA verbindliche Seite-Vorhersage auf dem Protein
• DNA das Doppelte Spirale-Spiel Von der offiziellen Nobelpreis-Website
• DNA unter dem Elektronmikroskop
• Dolan DNA-Lernzentrum
• Doppelte Spirale: 50 Jahre der DNA, Natur
• Doppelte Spirale 1953-2003 Nationales Zentrum für die Biotechnologie-Ausbildung
• Francis Crick und James Watson, der auf der BBC 1962, 1972, und 1974 spricht
• Genetische Ausbildungsmodule für Lehrer — DNA vom beginnenden Studienhandbuch
• DNA vom Anfang eine Andere DNA-Lernzentrum-Seite auf der DNA, den Genen und der Vererbung von Mendel bis das Humangenomprojekt.
• Die Beiträge von Rosalind Franklin zur Studie der DNA
• Das Register von Muskelkrampf-Personalpapieren von Francis 1938 - 2007 an der Mandeville Speziellen Sammlungsbibliothek, Universität Kaliforniens, San Diegos
• Amerikanischer Nationaler DNA-Tag — beobachtet Videos und nimmt in Realtime Chat mit Spitzenwissenschaftlern teil
• Der Hinweis zur Chemie der Vererbung hat Den Juni 1953 der New York Times gefunden. Der erste amerikanische Zeitungseinschluss der Entdeckung der DNA-Struktur