Skip to main content
Global

7.6: DNA, רצפים ומידע

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208367

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    כעת אנו יכולים להניח שאיכשהו רצף הנוקלאוטידים במולקולת DNA מקודד מידע אך בדיוק איזה סוג (ים) של מידע מאוחסנים ב- DNA? תלמידים מוקדמים של DNA לא יכלו לקרוא רצפי DNA, כפי שאנו יכולים כעת, ולכן הם הסתמכו על מדידות שונות כדי להבין טוב יותר את התנהגות המולקולה. לדוגמה, האופן שבו מולקולת DNA דו-גדילית מקיימת אינטראקציה עם אור שונה מאיך שעושה מולקולת DNA חד-גדילית. מכיוון ששני הגדילים של מולקולות DNA כפולות (שנכתבו לעתים קרובות dsDNA) מחוברים רק על ידי קשרי מימן, הגדלת הטמפרטורה של המערכת תוביל להפרדתם לשתי מולקולות חד-גדיליות (ssDNA). ssDNA סופג אור ב -260nm (באולטרה סגול) חזק יותר מאשר dsDNA, כך שניתן להשתמש בספיגה של תמיסת DNA כדי לקבוע את הכמויות היחסיות של DNA חד גדילי וכפול בדגימה. מה שאנו מוצאים הוא שהטמפרטורה שבה 50% ממולקולות dsDNA נפרדו ל- ssDNA משתנה בין אורגניזמים. זה לא מפתיע במיוחד בהתחשב בהתבוננות של Chargaff שהיחס בין AT ל- GC השתנה בין אורגניזמים שונים והעובדה שזוגות בסיס GC, המתווכים על ידי שלושה קשרי H, יציבים יותר מזוגות בסיס AT, המוחזקים יחד על ידי שני קשרי H בלבד. למעשה, ניתן להעריך את יחס AT:GC בהתבסס על עקומות התכה.

    מהר מאוד התברר שהדברים מורכבים יותר מהצפוי בעבר. כאן צריך להציג נקודה טכנית. בגלל האורך הקיצוני של מולקולות ה- DNA המצויות במערכות ביולוגיות, כמעט בלתי אפשרי לבודד אותן בשלמותן. במהלך הטיהור שלהן, המולקולות ייגזזו לחתיכות קצרות יותר, בדרך כלל אלפי זוגות בסיסים באורך בהשוואה למיליוני עד מאות מיליוני זוגות בסיסים במולקולות שלמות. בסוג אחר של ניסוי, אפשר להסתכל כמה מהר ssDNA (תוצאה של ניסוי התכה) רפורמה ב- dsDNA. המהירות של "תגובות חישול מחדש" אלה תלויה בריכוז ה-DNA. כאשר בוצעו ניסויים כאלה, נמצא כי קיימת אוכלוסיית חישול מהירה של שברי DNA ואוכלוסיות חישול איטיות יותר. כיצד להסביר תוצאה זו, האם הייתה זו פונקציה של יחס AT: GC? ניתוח שלאחר מכן גילה שזה נבע מהעובדה שבתוך ה-DNA המבודד מאורגניזמים, במיוחד אוקריוטים, היו הרבה (מאות עד אלפי) אזורים שהכילו רצפי נוקלאוטידים דומים. מכיוון שהגדילים הבודדים של שברים אלה יכולים להיות קשורים זה לזה, רצפים אלה התרחשו בריכוזים יעילים הרבה יותר בהשוואה לאזורים של ה- DNA עם רצפים ייחודיים. סוג זה של ניתוח גילה שחלק גדול מהגנום של האאוקריוטים מורכב ממשפחות שונות של רצפים חוזרים ונשנים וכי רצפים ייחודיים מסתכמים בפחות מ- ~ 5% מסך ה- DNA. בעוד שדיון מלא על מרכיבי הרצף החוזרים הללו הוא מעבר להיקף שלנו כאן, אנו יכולים להעלות כמה נקודות. כפי שנראה, ישנם מנגנוני תיקון שיכולים להעביר אזורים של מולקולת DNA ממיקום אחד למשנהו בתוך הגנום. התוצאה הסופית היא שהגנום (מולקולות ה-DNA) של תא/אורגניזם הוא דינמי, עובדה בעלת השלכות אבולוציוניות עמוקות.

    שאלות לענות ולהרהר

    • מה לדעתך חזק יותר (ולמה), זוג בסיסים AT או GC?
    • מדוע היחס בין A ל- G שונה בין אורגניזמים?
    • מדוע היחס בין A ל- T זהה בכל האורגניזמים? מה זה מרמז על נוכחות של DNA חד גדילי וכפול באורגניזם?
    • מה זה אומר ששני הגדילים של מולקולת DNA הם אנטי מקבילים?
    • בדרך כלל DNA קיים בתוך תאים בריכוז מלח פיזיולוגי (~ 140 מ"מ KCl, 10 מ"מ NaCl, 1 מ"מ MgCl 2 וכמה יונים קטנים). חזו מה יקרה (מה חיובי מבחינה תרמודינמית) אם תכניסו DNA למים מזוקקים (כלומר בהיעדר מלחים מומסים.)

    תורמים וייחוסים