Ορισμός:
Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ ή DNA (Deoxyribo nucleic acid) είναι ένα χημικό μακρομόριο και συγκεκριμένα νουκλεϊκό οξύ, που αποτελεί το γενετικό υλικό όλων των ζωντανών οργανισμών καθώς και των περισσοτέρων ιών(κάποιοι ιοί έχουν ως γενετικό υλικό RNA). Στο DNA περιέχονται οι πληροφορίες που καθορίζουν όλα τα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού και οι οποίες οργανώνονται σε λειτουργικές μονάδες, τα γονίδια. Μέσω της αντιγραφής του DNA διατηρείται και μεταβιβάζεται η γενετική πληροφορία από κύτταρο σε κύτταρο και από έναν οργανισμό στους απογόνους του. Επίσης το DNA επιτυγχάνει την έκφραση των γενετικών πληροφοριών ελέγχοντας την σύνθεση των πρωτεϊνών.
Ρόλος του DNA:
Πρόκειται για μεγαλομοριακή ένωση που συγκροτείται από αζωτούχες-πρωτεϊνικές βάσεις, φωσφορικές ρίζες και ένα σάκχαρο με πέντε άτομα άνθρακα (πεντόζη), την δε(σ)οξυριβόζη. Στα ευκαρυωτικά κύτταρα ανιχνεύεται κυρίως μέσα στον πυρήνα του κυττάρου αλλά και σε μερικά άλλα οργανίδια, όπως τα μιτοχόνδρια και τα πλαστίδια, επιτρέποντάς τους να αναπαράγονται αυτόνομα (ημιαυτόνομα οργανίδια).
Το σύνολο των μορίων DNA που υπάρχουν σε ένα κύτταρο αποτελούν το γενετικό υλικό του. To DNA είναι ο φορέας των γενετικών πληροφοριών του κυττάρου, όχι μόνον με την έννοια της μεταβίβασης χαρακτηριστικών, αναλοίωτων από γενεά σε γενεά, αλλά και της ρύθμισης της φυσιογνωμίας εξειδίκευσης κάθε κυττάρου για την επιτέλεση των ιδιαίτερων λειτουργιών του. Τέλος, το DNA επιτρέπει τη δημιουργία γενετικής ποικιλότητας, υφιστάμενο μεταλλάξεις.
Δομή του DNA:
Η διαμόρφωση των μεγάλων μορίων του DNA στο χώρο έχει τη μορφή δύο επιμήκων αλύσεων, οι οποίες συστρέφονται ελικοειδώς μεταξύ τους. Οι αζωτούχες βάσεις στο DNA είναι τέσσερις:
Οι αζωτούχες βάσεις, ανάλογα με την σειρά αλληλουχίας τους σε τριάδες, κωδικοποιούν το μήνυμα για τη σύνθεση των αμινοξέων του κυττάρου στα ριβοσώματα. Εκεί τα αμινοξέα συνδυάζονται, με τη σειρά κατά την οποία μεταφέρθηκαν στο ριβόσωμα και συντίθενται έτσι οι διαφορετικές πρωτεΐνες.
Η διπλή έλικα του DNA:
Το 1953 οι Τζέιμς Γουάτσον (J. Watson), και Φράνσις Κρικ, (F. Crick), δύο ερευνητές που εργάζονταν στο Πανεπιστήμιο του Καίμπριτζ παρουσίασαν ένα «μοντέλο» της δομής του DNA, που ονομάσθηκε «μοντέλο της διπλής έλικας του DNA». Σύμφωνα με το μοντέλο αυτό το μόριο του DNA προυσιάζεται με τα ακόλουθα τέσσερα βασικά χαρακτηριστικά:
- Αποτελείται από δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες σε μορφή δύο αντιτακτών κλώνων που σχηματίζουν δεξιόστροφη διπλή έλικα.
- Οι αζωτούχες βάσεις κάθε κλώνου είναι κάθετες ως προς τον άξονα του μορίου και προεξέχουν προς το εσωτερικό της συστροφής αφού είναι υδρόφοβες, ενώ ο σκελετός που σχηματίζεται από επαναλαμβανόμενα μόρια φωσφορικής ομάδας – πεντόζης είναι υδρόφιλος.
- Οι δύο δημιουργούμενοι κλώνοι συγκρατούνται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου. Τα δε ζευγάρια των αζωτούχων βάσεων όπου αναπτύσσονται μεταξύ τους δεσμοί υδρογόνου είναι καθορισμένα: η αδενίνη με τη θυμίνη και η γουανίνη με την κυτοσίνη.
- Μεταξύ της αδενίνης και της θυμίνης σχηματίζονται δύο δεσμοί υδρογόνου , ενώ μεταξύ της γουανίνης και της κυτοσίνης τρεις δεσμοί υδρογόνου. Οι δεσμοί υδρογόνου που αναπτύσσονται μεταξύ των βάσεων σταθεροποιούν τη δευτεροταγή δομη του μορίου (DNA).
- Οι δύο αλυσίδες (κλώνοι) είναι συμπληρωματικές, δηλαδή η αλληλουχία της μίας καθορίζει την αλληλουχία της αλλης.
- Οι δυο αλυσίδες είναι αντιπαράλληλες, δηλαδή απέναντι από το 3′ άκρο της μίας βρίσκεται απέναντι από το 5′ άκρο της άλλης.
Γενικά:
Η αποκωδικοποίηση του DNA, η αποσαφήνιση δηλαδή του τρόπου με τον οποίο η δομή του DNA καθορίζει συγκεκριμένες γενετικές επιλογές, επέτρεψε στους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα την γενετική της ζωής και την κληρονόμηση ορισμένων χαρακτηριστικών και νόσων. Επειδή το DNA στα ορισμένα του σημεία είναι ξεχωριστό στον κάθε άνθρωπο, έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι βασιζόμενες στην ταυτοποίηση του DNA και βρίσκουν εφαρμογή στην Ιατροδικαστική και στην Εγκληματολογία καθώς επίσης και στην αποσαφήνιση οικογενειακών σχέσεων μεταξύ ατόμων. Τα τελευταία χρόνια γίνεται πιο εντατική η χρήση του DNA και στις μελέτες της ιστορίας και της ανθρωπολογίας.
Η ανακάλυψη της δομής του DNA πραγματοποιήθηκε το 1953 από τους Franklin (Φράνκλιν), Τζέιμς Γουάτσον (James D. Watson) και Φράνσις Κρικ (Francis Crick). Από πολλούς η ανακάλυψη της διπλής έλικας του DNA θεωρείται ως η μεγαλύτερη βιολογική ανακάλυψη του 20ού αιώνα. Για τη συνεισφορά τους στη μελέτη της δομής του DNA, οι Γουάτσον και Κρικ μοιράστηκαν το 1962 το Βραβείο Νόμπελ με τον Μόρις Γουίλκινς, αντίθετα, η σημαντική ερευνητική συνεισφορά της Ρόζαλιν Φράνκλιν δεν αναγνωρίστηκε τότε.