DNA: ประวัติ, หน้าที่, โครงสร้าง, ส่วนประกอบ

DNA (deoxyribonucleic acid) เป็นสารชีวโมเลกุลที่มีข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้างสิ่งมีชีวิตและรักษาการทำงานของมัน มันประกอบไปด้วยหน่วยที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ซึ่งเกิดขึ้นในกลุ่มฟอสเฟตโมเลกุลน้ำตาลที่มีคาร์บอนห้าลูกบาศก์และฐานไนโตรเจน

มีสี่ฐานไนโตรเจน: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) และ thymine (T) อะดีนมักจับคู่กับไทมีนและกัวนีนกับไซโตซีน ข้อความที่อยู่ในกลุ่มของ DNA จะถูกเปลี่ยนเป็น messenger RNA และสิ่งนี้มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน

DNA เป็นโมเลกุลที่มีความเสถียรสูงซึ่งมีประจุลบที่ค่า pH ทางสรีรวิทยาซึ่งสัมพันธ์กับโปรตีนในเชิงบวก (ฮิสโตน) เพื่อกระชับในนิวเคลียสของเซลล์ยูคาริโอตอย่างมีประสิทธิภาพ สายโซ่ยาวของ DNA รวมถึงโปรตีนที่เกี่ยวข้องหลายชนิดก่อให้เกิดโครโมโซม

ประวัติศาสตร์

ในปี พ.ศ. 2496 ชาวอเมริกันเจมส์วัตสันและบริติชฟรานซิสคริกได้อธิบายโครงสร้างดีเอ็นเอสามมิติด้วยการทำงานด้านผลึกศาสตร์โดย Rosalind Franklin และ Maurice Wilkins พวกเขายังได้ข้อสรุปเกี่ยวกับผลงานของผู้เขียนคนอื่น ๆ

การเปิดเผยดีเอ็นเอให้รังสีเอกซ์เป็นรูปแบบการเลี้ยวเบนที่สามารถใช้ในการอนุมานโครงสร้างของโมเลกุล: ส่วนที่เป็นเกลียวของโซ่คู่ขนานสองอันที่หันไปทางขวาซึ่งโซ่ทั้งสองเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างฐาน . รูปแบบที่ได้รับมีดังนี้:

โครงสร้างนั้นสามารถสันนิษฐานได้ว่าเป็นไปตามกฎของการเลี้ยวเบนของแบรกก์: เมื่อวัตถุถูกวางในแนวกึ่งกลางของลำแสงรังสีเอกซ์มันจะถูกสะท้อนออกมาเนื่องจากอิเล็กตรอนของวัตถุนั้นมีปฏิสัมพันธ์กับรังสี

ในวันที่ 25 เมษายน 1953 ผลของวัตสันและคริกถูกตีพิมพ์ในวารสาร Nature ที่ มีชื่อเสียงในบทความสองหน้าเรื่อง " โครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิก " ซึ่งจะปฏิวัติวงการชีววิทยาอย่างสมบูรณ์

ต้องขอบคุณการค้นพบนี้นักวิจัยได้รับรางวัลโนเบลสาขาการแพทย์ในปีพ. ศ. 2505 ยกเว้นแฟรงคลินที่เสียชีวิตก่อนส่งมอบ ขณะนี้การค้นพบนี้เป็นหนึ่งในตัวแทนที่ยิ่งใหญ่ของความสำเร็จของวิธีการทางวิทยาศาสตร์เพื่อรับความรู้ใหม่

ส่วนประกอบ

โมเลกุลของ DNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ซึ่งเป็นหน่วยที่เกิดจากน้ำตาลห้าคาร์บอนติดกับกลุ่มฟอสเฟตและฐานไนโตรเจน ชนิดของน้ำตาลที่พบใน DNA นั้นเป็นชนิดของ Deoxyribose และด้วยชื่อของมันคือกรด deoxyribonucleic

เพื่อสร้างโซ่นิวคลีโอไทด์จะถูกเชื่อมโยงด้วยพันธะฟอสฟลูเซสเตอร์โดยใช้กลุ่ม 3-ไฮดรอกซิล (-OH) จากน้ำตาลหนึ่งน้ำตาลและ 5 ฟอสโฟโฟโนจากนิวคลีโอไทด์ถัดไป

อย่าสับสนกับนิวคลีโอไทด์กับนิวคลีโอ หลังหมายถึงส่วนของนิวคลีโอไทด์ที่เกิดขึ้นโดยเพนโตส (น้ำตาล) และฐานไนโตรเจนเท่านั้น

ดีเอ็นเอประกอบด้วยฐานไนโตรเจนสี่ประเภท ได้แก่ อะดีนีน (A) ไซโตซิน (C) กัวนีน (G) และไทมีน (T)

ฐานไนโตรเจนแบ่งออกเป็นสองประเภท: purines และ pyrimidines กลุ่มแรกประกอบด้วยวงแหวนห้าอะตอมรวมกับอีกหกวงในขณะที่ pyrimidines ประกอบด้วยแหวนเดียว

จากฐานที่กล่าวถึง adenine และ guanine เป็นอนุพันธ์ของ purines ในทางตรงกันข้ามกลุ่มของ pyrimidines เป็นไทมีนไซโตซินและ uracil (มีอยู่ในโมเลกุล RNA)

โครงสร้าง

โมเลกุลดีเอ็นเอประกอบด้วยสองนิวคลีโอไทด์โซ่ "ห่วงโซ่" นี้เรียกว่าดีเอ็นเอ

ทั้งสองเส้นเชื่อมเข้าด้วยกันโดยพันธะไฮโดรเจนระหว่างฐานเสริม ฐานไนโตรเจนเชื่อมโยงโควาเลนต์กับโครงกระดูกของน้ำตาลและฟอสเฟต

นิวคลีโอไทด์แต่ละอันที่อยู่ในหนึ่งสแตรนด์สามารถจับคู่กับนิวคลีโอไทด์อื่นของสแตรนด์อื่นเพื่อสร้างเกลียวคู่ที่รู้จัก เพื่อสร้างโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพ A จะใช้คู่กับ T เสมอโดยใช้สะพานไฮโดรเจนสองอันและ G กับ C ด้วยสะพานสามแห่ง

กฎหมายของ Chargeaff

หากเราศึกษาสัดส่วนของฐานไนโตรเจนใน DNA เราจะพบว่าปริมาณของ A นั้นเท่ากับปริมาณ T และเท่ากับ G และ C รูปแบบนี้เรียกว่ากฎของ Chargeaff

การจับคู่นี้เป็นที่ชื่นชอบอย่างกระฉับกระเฉงเนื่องจากสามารถรักษาความกว้างที่คล้ายกันตามโครงสร้างรักษาระยะห่างที่คล้ายกันตามโมเลกุลของโครงกระดูกน้ำตาล - ฟอสเฟต โปรดทราบว่าฐานของแหวนนั้นประกอบเข้ากับวงแหวนหนึ่งวง

แบบจำลองของเกลียวคู่

มันเสนอว่าใบหูคู่ประกอบด้วย 10.4 นิวคลีโอไทด์ต่อเทิร์นโดยคั่นด้วยระยะห่างจากศูนย์กลางถึงศูนย์กลางของ 3.4 นาโนเมตร กระบวนการที่คดเคี้ยวทำให้เกิดการก่อตัวของร่องในโครงสร้างความสามารถในการสังเกตร่องใหญ่และร่องเล็ก ๆ

ร่องเกิดขึ้นเนื่องจากพันธะ glycosidic ในคู่ฐานไม่ตรงข้ามกันเมื่อเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลาง ในร่องเล็ก ๆ น้อย ๆ คือ pyrimidine O-2 และ purine N-3 ในขณะที่ร่องใหญ่ตั้งอยู่ในพื้นที่ตรงข้าม

หากเราใช้การเปรียบเทียบของบันไดขั้นที่ประกอบด้วยคู่ฐานเสริมซึ่งกันและกันในขณะที่โครงกระดูกสอดคล้องกับรางจับทั้งสอง

ปลาย DNA โมเลกุลนั้นไม่เหมือนกันดังนั้นเราจึงพูดถึง "ขั้ว" ปลายด้านหนึ่งของ 3 'ถือกลุ่ม -OH ในขณะที่ 5'-end มีกลุ่มฟอสเฟตอิสระ

เส้นทั้งสองนั้นอยู่ตรงข้ามกันซึ่งหมายความว่าพวกมันอยู่ตรงข้ามกับขั้วของพวกเขาดังนี้:

นอกจากนี้ลำดับของหนึ่งในเส้นจะต้องเสริมกับคู่ของมันถ้ามันเป็นตำแหน่ง A, ฝั่งตรงข้ามกันจะต้องเป็นที

องค์กร

ในแต่ละเซลล์ของมนุษย์จะมี DNA ประมาณสองเมตรที่ต้องบรรจุอย่างมีประสิทธิภาพ

จะต้องมีการบีบอัดเกลียวเพื่อให้สามารถบรรจุในแกนกล้องจุลทรรศน์ขนาด 6 μmที่มีขนาดเพียง 10% ของปริมาตรเซลล์ สิ่งนี้เป็นไปได้ด้วยการบดอัดระดับต่อไปนี้:

histones

ในยูคาริโอตมีโปรตีนที่เรียกว่าฮิสโตนซึ่งมีความสามารถในการจับกับโมเลกุลของดีเอ็นเอซึ่งเป็นระดับแรกของการบดอัดของเส้นใย ฮิสโตนมีประจุเป็นบวกเพื่อให้สามารถโต้ตอบกับประจุลบของ DNA ได้จากฟอสเฟต

ฮิสโตนเป็นโปรตีนที่สำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตที่ไม่เปลี่ยนแปลงในการวิวัฒนาการ - จำได้ว่าอัตราการกลายพันธุ์ต่ำบ่งชี้ว่าแรงกดดันจากการคัดเลือกของโมเลกุลดังกล่าวมีความแข็งแรง ข้อบกพร่องในฮิสโตนอาจทำให้เกิดการบดอัดที่บกพร่องใน DNA

histones สามารถแก้ไขได้ทางชีวเคมีและกระบวนการนี้จะปรับเปลี่ยนระดับการบดอัดของสารพันธุกรรม

เมื่อฮิสโทนินเป็น "hypoacetylated" โครมาตินจะควบแน่นมากกว่าเนื่องจากรูปแบบอะเซทิเลตจะต่อต้านประจุบวกของไลซีน (กรดอะมิโนที่มีประจุเป็นบวก) ในโปรตีน

นิวคลีโอโซมและเส้นใย 30 นาโนเมตร

DNA strand นั้นถูกม้วนขึ้นในฮิสโตนและสร้างโครงสร้างที่คล้ายกับลูกปัดของสร้อยคอมุกที่เรียกว่านิวคลีโอโซม หัวใจสำคัญของโครงสร้างนี้คือสองสำเนาของฮิสโตนแต่ละประเภท: H2A, H2B, H3 และ H4 การรวมกันของ histones ที่แตกต่างกันเรียกว่า "histone octamer"

ออคเทอเมอร์ถูกล้อมรอบไปด้วยฐาน 146 คู่ทำให้น้อยกว่าสองรอบ เซลล์ไดโพลลอยด์ของมนุษย์มีนิวคลีโอไทด์ประมาณ 6.4 x 109 ซึ่งแบ่งออกเป็น 30 ล้านนิวคลีโอโซม

องค์กรในนิวคลีโอโซมอนุญาตให้บีบอัดดีเอ็นเอได้มากกว่าหนึ่งในสามของความยาวดั้งเดิม

ในกระบวนการสกัดสารพันธุกรรมภายใต้สภาพทางสรีรวิทยาพบว่านิวคลีโอโซมถูกจัดเรียงในเส้นใย 30 นาโนเมตร

โครโมโซม

โครโมโซมเป็นหน่วยของการสืบทอดหน้าที่ซึ่งมีหน้าที่ในการส่งยีนของแต่ละบุคคล ยีนเป็นส่วนของ DNA ที่มีข้อมูลในการสังเคราะห์โปรตีน (หรือชุดของโปรตีน) อย่างไรก็ตามยังมียีนที่เป็นรหัสสำหรับองค์ประกอบด้านกฎระเบียบเช่น RNA

เซลล์มนุษย์ทั้งหมด (ยกเว้นเซลล์มะเร็งและเซลล์เม็ดเลือดแดง) มีโครโมโซมสองชุดแต่ละเซลล์หนึ่งที่สืบทอดมาจากพ่อและอีกส่วนหนึ่งมาจากแม่

โครโมโซมเป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยส่วนยาวเชิงเส้นของ DNA ที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนคอมเพล็กซ์ดังกล่าวข้างต้น โดยปกติในยูคาริโอตวัสดุทางพันธุกรรมทั้งหมดที่รวมอยู่ในนิวเคลียสจะถูกแบ่งออกเป็นชุดของโครโมโซม

องค์กรในโปรคาริโอต

Prokaryotes เป็นสิ่งมีชีวิตที่ขาดนิวเคลียส ในสปีชีส์เหล่านี้สารพันธุกรรมมีการรวมตัวกันอย่างมากกับโปรตีนอัลคาไลน์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ด้วยวิธีนี้ DNA จะถูกบีบอัดและตั้งอยู่ในภาคกลางของแบคทีเรีย

ผู้เขียนบางคนมักเรียกโครงสร้างนี้ว่า "แบคทีเรียโครโมโซม" แม้ว่ามันจะไม่ได้มีลักษณะเดียวกันกับโครโมโซมยูคาริโอตก็ตาม

ปริมาณดีเอ็นเอ

สิ่งมีชีวิตบางชนิดนั้นมี DNA จำนวนเท่ากัน ในความเป็นจริงค่านี้เป็นตัวแปรสูงระหว่างสปีชีส์และไม่มีความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณของ DNA และความซับซ้อนของสิ่งมีชีวิต ความขัดแย้งนี้เป็นที่รู้จักกันในนาม "ความขัดแย้งของคุณค่า c"

การใช้เหตุผลเชิงตรรกะจะทำให้ทราบว่าสิ่งมีชีวิตที่มีความซับซ้อนมากขึ้นยิ่งมี DNA มากเท่านั้น อย่างไรก็ตามนี่ไม่เป็นความจริงในธรรมชาติ

ตัวอย่างเช่นจีโนมของ lungfish Protopterus aethiopicus มีขนาด 132 pg (DNA สามารถนับจำนวนได้ใน picograms = pg) ในขณะที่จีโนมมนุษย์มีน้ำหนักเพียง 3.5 pg

โปรดจำไว้ว่า DNA ทั้งหมดของรหัสสิ่งมีชีวิตสำหรับโปรตีนนั้นมีจำนวนมากซึ่งเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบด้านกฎระเบียบและอาร์เอ็นเอชนิดต่าง ๆ

รูปแบบโครงสร้างของ DNA

แบบจำลอง Watson และ Crick นั้นแยกออกมาจากรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ซึ่งรู้จักกันในชื่อ B-DNA helix และเป็นรูปแบบ "ดั้งเดิม" และเป็นที่รู้จักกันดีที่สุด อย่างไรก็ตามมีรูปแบบที่แตกต่างกันสองแบบที่เรียกว่า DNA-A และ DNA-Z

DNA-A

ตัวแปร "A" หมุนไปทางขวาเหมือนกับ DNA-B แต่สั้นกว่าและกว้างกว่า แบบฟอร์มนี้จะปรากฏขึ้นเมื่อความชื้นสัมพัทธ์ลดลง

DNA-A หมุนทุก 11 คู่เบสร่องหลักนั้นแคบและลึกกว่า B-DNA สำหรับร่องเล็ก ๆ นี้ดูตื้นและกว้างกว่า

Z-ดีเอ็นเอ

ตัวแปรที่สามคือ Z-DNA มันเป็นรูปแบบที่แคบที่สุดที่เกิดขึ้นจากกลุ่มของ hexanucleotides จัดเป็นสองเท่าของโซ่ antiparallel หนึ่งในคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของแบบฟอร์มนี้คือหันไปทางซ้ายในขณะที่อีกสองรูปแบบทำไปทางขวา

Z-DNA จะปรากฏขึ้นเมื่อมีลำดับสั้น ๆ ของการสลับ pyrimidines และ purines ร่องที่ใหญ่กว่านั้นจะแบนและเล็กกว่านั้นแคบกว่าและลึกกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ B-DNA

แม้ว่าภายใต้สภาพทางสรีรวิทยาโมเลกุล DNA นั้นส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบ B ของมันการดำรงอยู่ของทั้งสองสายพันธุ์ที่อธิบายไว้จะทำให้เกิดความยืดหยุ่นและการเปลี่ยนแปลงของสารพันธุกรรม

ฟังก์ชั่น

โมเลกุล DNA ประกอบด้วยข้อมูลและคำแนะนำที่จำเป็นสำหรับการสร้างสิ่งมีชีวิต ชุดข้อมูลทางพันธุกรรมที่สมบูรณ์ในสิ่งมีชีวิตเรียกว่า จีโนม

ข้อความถูกเข้ารหัสโดย "ตัวอักษรชีวภาพ": สี่ฐานที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้, A, T, G และ C

ข้อความสามารถนำไปสู่การก่อตัวของโปรตีนประเภทต่าง ๆ หรือการเข้ารหัสสำหรับองค์ประกอบด้านกฎระเบียบบางอย่าง กระบวนการที่ฐานเหล่านี้สามารถส่งข้อความได้อธิบายไว้ด้านล่าง:

การจำลองแบบการถอดความและการแปล

ข้อความที่เข้ารหัสในตัวอักษรสี่ตัว A, T, G และ C ทำให้เกิดฟีโนไทป์ (ไม่ใช่รหัสลำดับดีเอ็นเอทั้งหมดสำหรับโปรตีน) เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ DNA จะต้องทำซ้ำตัวเองในทุกขั้นตอนของการแบ่งเซลล์

การจำลองแบบดีเอ็นเอเป็นแบบอสังยุค: เส้นทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการก่อตัวของโมเลกุลลูกสาวใหม่ เอนไซม์ที่แตกต่างกันกระตุ้นการจำลองรวมถึง DNA primase, DNA helicase, DNA ligase และ topoisomerase

ต่อจากนั้นข้อความ - เขียนในภาษาลำดับฐาน - จะต้องส่งไปยังโมเลกุลตัวกลาง: RNA (กรด ribonucleic) กระบวนการนี้เรียกว่าการถอดความ

เพื่อให้การถอดรหัสเกิดขึ้นเอนไซม์ต่าง ๆ ต้องเข้าร่วมรวมถึง RNA polymerase

เอนไซม์นี้มีหน้าที่ในการคัดลอกข้อความ DNA และแปลงเป็นโมเลกุล RNA ของ Messenger กล่าวอีกนัยหนึ่งจุดประสงค์ของการถอดความคือการรับผู้ส่งสาร

ในที่สุดข้อความจะถูกแปลเป็นโมเลกุล RNA ของผู้ส่งสารขอบคุณไรโบโซม

โครงสร้างเหล่านี้ใช้ messenger RNA และร่วมกับเครื่องจักรแปลจากโปรตีนที่ระบุ

รหัสพันธุกรรม

ข้อความจะถูกอ่านใน "แฝดสาม" หรือกลุ่มของตัวอักษรสามตัวที่ระบุสำหรับกรดอะมิโน - บล็อกโครงสร้างของโปรตีน เป็นไปได้ที่จะถอดรหัสข้อความของทริปเปิ้ลเนื่องจากรหัสพันธุกรรมได้ถูกเปิดเผยเรียบร้อยแล้ว

การแปลจะเริ่มต้นด้วยกรดอะมิโนเมทไธโอนีนซึ่งเขียนโดยเริ่มจาก triplet: AUG "U" หมายถึงฐาน uracil และเป็นคุณสมบัติของ RNA และ supplants thymine

ตัวอย่างเช่นหาก messenger RNA มีลำดับต่อไปนี้: AUG CCU CUU UUU UUA มันจะถูกแปลเป็นกรดอะมิโนต่อไปนี้: methionine, proline, leucine, phenylalanine และ phenylalanine โปรดทราบว่าอาจเป็นไปได้ว่าสองสามครั้ง - ในกรณีนี้คือ UUU และ UUA - รหัสสำหรับกรดอะมิโนเดียวกันนั่นคือฟีนิลอะลาลานีน

สำหรับคุณสมบัตินี้มีการกล่าวกันว่ารหัสพันธุกรรมเสื่อมโทรมลงเนื่องจากมีการเข้ารหัสกรดอะมิโนมากกว่าหนึ่งในสามของลำดับที่สามยกเว้นกรดอะมิโน methionine ที่กำหนดจุดเริ่มต้นของการแปล

กระบวนการหยุดทำงานโดยมีการยกเลิกเฉพาะหรือหยุดสามครั้ง: UAA, UAG และ UGA พวกเขาเป็นที่รู้จักภายใต้ชื่อของสีเหลืองอำพัน, สีเหลืองอำพันและโอปอลตามลำดับ เมื่อไรโบโซมตรวจพบพวกเขาพวกเขาจะไม่สามารถเพิ่มกรดอะมิโนให้กับห่วงโซ่ได้อีกต่อไป

คุณสมบัติทางเคมีและกายภาพ

กรดนิวคลีอิกเป็นกรดในธรรมชาติและละลายได้ในน้ำ (ชอบน้ำ) การก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างกลุ่มฟอสเฟตและกลุ่มไฮดรอกซิลของเพนโตสกับน้ำสามารถเกิดขึ้นได้ มันมีประจุลบที่ค่า pH ทางสรีรวิทยา

สารละลายดีเอ็นเอมีความหนืดสูงเนื่องจากความสามารถในการต้านทานการเปลี่ยนรูปของเกลียวคู่ซึ่งมีความแข็งแรงมาก ความหนืดจะลดลงหากกรดนิวคลีอิกติดค้างเพียงเส้นเดียว

พวกมันเป็นโมเลกุลที่มีความเสถียรสูง เหตุผลคุณสมบัตินี้จะต้องขาดไม่ได้ในโครงสร้างที่นำข้อมูลทางพันธุกรรม เมื่อเทียบกับ RNA DNA มีความเสถียรมากกว่าเพราะขาดกลุ่มไฮดรอกซิล

ดีเอ็นเอสามารถถูกทำลายได้ด้วยความร้อนนั่นคือเส้นจะถูกแยกออกเมื่อโมเลกุลสัมผัสกับอุณหภูมิสูง

ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้นั้นขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์ G-C ของโมเลกุลเนื่องจากฐานเหล่านี้จะถูกรวมเข้าด้วยกันโดยพันธะไฮโดรเจนสามตัวซึ่งจะเพิ่มความต้านทานต่อการแยก

สำหรับการดูดกลืนแสงพวกเขามีจุดสูงสุดที่ 260 นาโนเมตรซึ่งจะเพิ่มขึ้นหากกรดนิวคลีอิกเป็นแบบเส้นเดี่ยวเนื่องจากพวกเขาแสดงวงแหวนนิวคลีโอไทด์และสิ่งเหล่านี้มีหน้าที่ในการดูดซับ

วิวัฒนาการ

อ้างอิงจาก Lazcano และคณะ 1988 DNA เกิดขึ้นในขั้นตอนของการเปลี่ยนแปลงจาก RNA เป็นหนึ่งในเหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์ของชีวิต

ผู้เขียนเสนอสามขั้นตอน: ช่วงแรกที่มีโมเลกุลคล้ายกับกรดนิวคลีอิกที่มีอยู่หลังจากนั้นจีโนมที่เกิดขึ้นจาก RNA และเป็นขั้นตอนสุดท้ายจีโนมของวงดีเอ็นเอคู่ปรากฏ

หลักฐานบางอย่างสนับสนุนทฤษฎีของโลกหลักบนพื้นฐานของอาร์เอ็นเอ ประการแรกการสังเคราะห์โปรตีนสามารถเกิดขึ้นได้หากไม่มี DNA แต่จะไม่เกิดขึ้นเมื่อ RNA หายไป นอกจากนี้ยังพบโมเลกุล RNA ที่มีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยา

สำหรับการสังเคราะห์ Deoxyribonucleotide (มีอยู่ใน DNA) มักจะมาจากการลดลงของ ribonucleotides (อยู่ใน RNA)

นวัตกรรมวิวัฒนาการของโมเลกุล DNA จะต้องมีเอนไซม์ที่สังเคราะห์สารตั้งต้นของ DNA และต้องมีส่วนร่วมในการถอดรหัสของ RNA

จากการศึกษาเอนไซม์ในปัจจุบันสามารถสรุปได้ว่าโปรตีนเหล่านี้มีวิวัฒนาการหลายครั้งและการเปลี่ยนจาก RNA เป็น DNA นั้นซับซ้อนกว่าที่เคยเชื่อมาก่อนรวมถึงกระบวนการถ่ายโอนยีนและการสูญเสีย

การหาลำดับดีเอ็นเอ

การหาลำดับดีเอ็นเอเกี่ยวข้องกับการอธิบายลำดับของเกลียวดีเอ็นเอในแง่ของฐานทั้งสี่ที่ประกอบขึ้น

ความรู้ของลำดับนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในวิทยาศาสตร์ชีวภาพ มันสามารถใช้ในการแยกแยะระหว่างสองสายพันธุ์ที่คล้ายกันมาก morphologically เพื่อตรวจสอบโรคพยาธิวิทยาหรือปรสิตและแม้กระทั่งมีการบังคับใช้นิติวิทยาศาสตร์

การจัดลำดับของ Sanger ได้รับการพัฒนาในปี 1900 และเป็นเทคนิคดั้งเดิมในการชี้แจงลำดับ แม้อายุของมันเป็นวิธีการที่ถูกต้องใช้กันอย่างแพร่หลายโดยนักวิจัย

วิธีการของแซงเจอร์

วิธีนี้ใช้ DNA polymerase ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่น่าเชื่อถือสูงซึ่งจำลอง DNA ในเซลล์สังเคราะห์สายโซ่ DNA ใหม่โดยใช้แนวทางที่มีอยู่ก่อนอื่น เอนไซม์ต้องการไพรเมอร์เพื่อเริ่มการสังเคราะห์ ไพรเมอร์เป็นโมเลกุลขนาดเล็กของ DNA ประกอบกับโมเลกุลที่จะถูกจัดลำดับ

ในการทำปฏิกิริยานิวคลีโอไทด์จะถูกเพิ่มเข้าไปซึ่งจะถูกรวมเข้ากับดีเอ็นเอใหม่โดยเอนไซม์

นอกเหนือจากนิวคลีโอไทด์ "แบบดั้งเดิม" แล้ววิธีนี้ยังรวมถึงไดอะลอกซินนิวคลีโอไทด์สำหรับแต่ละฐานด้วย พวกเขาแตกต่างจากนิวคลีโอไทด์มาตรฐานในสองลักษณะ: โครงสร้างไม่อนุญาตให้ DNA polymerase เพิ่มนิวคลีโอไทด์มากขึ้นในห่วงโซ่ลูกสาวและพวกเขามีเครื่องหมายเรืองแสงที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละฐาน

ผลที่ได้คือความหลากหลายของโมเลกุลดีเอ็นเอที่มีความยาวต่างกันเนื่องจากไดไดออกซินนิวคลีโอไทด์ถูกรวมเข้าด้วยกันแบบสุ่มและหยุดกระบวนการจำลองแบบในระยะต่าง ๆ

โมเลกุลที่หลากหลายนี้สามารถแยกออกได้ตามความยาวและเอกลักษณ์ของนิวคลีโอไทด์จะถูกอ่านโดยใช้วิธีการปล่อยแสงของฉลากเรืองแสง

ลำดับใหม่รุ่น

เทคนิคการหาลำดับที่พัฒนาขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาทำให้สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างจำนวนหลายล้านตัวอย่างได้พร้อมกัน

วิธีการที่โดดเด่นที่สุดคือ pyrosequencing, sequencing โดยการสังเคราะห์, sequencing โดย ligation และ sequencing รุ่นต่อไปโดย Ion Torrent