Azido desoxirribonukleiko

Wikipedia(e)tik
Hona jo: nabigazioa, Bilatu
DNAren helize bikoitz itxurako egitura

Azido desoxirribonukleikoa (oro har DNA siglarekin laburtua; edota, batzuetan, ADN siglarekin)[1] azido nukleiko mota bat da, organismo bizi guztien funtzionamendu eta garapenaren informazio genetikoa duena eta bere transmisioaren erantzulea.

Ikuspuntu kimikotik DNA nukleotidoen polimero bat da, hau da, polinukleotido bat. Polimero bat elkarrekin lotutako unitate sinple askoz osatutako konposatua da, bagoi askoz osatutako tren bat bezalakoa. DNAn bagoi bakoitza nukleotido bat da, eta aldi berean nukleotido bakoitza azukre (desoxirribosa), base nitrogenatu (adenina→A, timina→T, zitosina→C edo guanina→G) eta fosfato talde batez osatuta dago, azken hau izanik bagoiak elkarren artean lotzen dituena. Bagoi edo nukleotido bat bestetik bereizten duena base nitrogenatua da, horregatik DNA sekuentzia base nitrogenatuak bakarrik aipatuz izendatzen da. Lau base hauek sekuentzian duten ordena informazio genetikoa kodifikatzen duena da, esaterako, ATCGATCG... Organismo bizietan DNA nukleotido kate bikoitz moduan agertzen da non bi kateak hidrogeno zubien bidez lotuta agertzen diren.

Zelulak DNAk duen informazioa erabili ahal izateko, nukleotidoak RNA (azido erribonukleikoa) molekulak emanez kopiatzen dira. RNA molekulak DNAtik kopiatzen dira transkripzio izeneko prozesu baten bidez. RNA molekula hauek nukleoan prozesatu ondoren, zitoplasmara irteten dira erabiliak izateko. RNAk duen informazioa kodigo genetikoa erabiliz itzultzen da, proteinen aminoazido sekuentziak osatuz. Nukleotido hirukote (kodon) bakoitzak aminoazido bat emango du eta ondoren aminoazido hauek elkartuko egingo dira lotura peptidikoen bidez proteinak osatuz. RNA erabiliz proteinak sintetizatzeko prozesu honi itzulpena esaten zaio.

Herentziaz arduratzen diren eta DNAren sekuentzian ezinbestekoak diren unitateak geneak dira. Gene bakoitzak RNAra transkribatuko den zati bat eta noiz eta non espresatuko den definitzeaz arduratuko den beste zati bat ditu. Geneetan dagoen informazioa zelularentzat ezinbestekoak diren RNA eta proteinak sintetizatzeko erabiltzen da.

Zelularen barnean, DNA kromosoma izeneko egitura batzuetan antolatuta dago. Hauek ziklo zelularrean zelula banandu aurretik bikoiztu egiten dira. Organismo eukariotoek (animali, landare eta onddoek) bere DNAren gehiengoa zelularen nukleoan gordetzen dute eta gainerakoa mitokondria eta kloroplastoetan. Prokariotoek (bakterioak), zelularen zitoplasman eta birusek aldiz, proteinazko kapsidaren barnean. Kromosoma hornidura guztiaren materia genetikoa, genoma bezala ezagutzen da eta espezie bakoitzaren ezaugarria da.

Historia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Friedrich Miescher, 1895ean hil zen mediku suitzarra.

DNA 1869ko neguan isolatu zuen lehenengo aldiz Friedrich Miescher mediku suizarrak Tubingako Unibertsitatean lan egiten zuenean. Erabilitako benda kirurgikoetako zornearen konposaketa kimikoari buruzko esperimentuak egiten ari zela, hauspeatuta zegoen substantzia ezezagun bat ikusi zuen. "Nukleina" izena eman zion, zelulen nukleoetik erauzi baitzuen. Ia 70 urtetako ikerketa behar izan zen azido nukleikoen egitura eta osagaiak identifikatu ahal izateko.

1919an Phoebus Levenek nukleotidoak base, azukre eta fosfatoez osatuta zeudela argitu zuen. Levenek, DNAk solenoide (malguki) itxurako egitura eratzen zuela eta nukleotido unitateak fosfato taldeen bidez elkartuta zeudela proposatu zuen. 1930ean Levene eta bere maisu Albrecht Kosselek nukleina lau base nitrogenatu (zitosina (C), timina (T), adenina(A) eta guanina(G)), desoxirribosa azukre eta fosfato talde batez osatutako azido desoxirribonukleikoa zela eta bere oinarrizko egitura base eta fosfato bati lotutako azukrea zela frogatu zuten. Aitzitik, Levenek katea motza zela eta baseak ordena jakin bati jarraituz errepikatzen zirela uste zuen. 1937an William Astburyk DNAk egitura erregularra zuela erakusten zuen X izpien lehen difrakzio patroia asmatu zuen.

Maclyn McCarty Francis Crick eta James D Watsonekin.

DNAren funtzio biologikoa 1928an hasi zen argitzen. Frederick Griffith Pneumococcus bakterioaren andui batzuekin lanean ari zela, genetika modernoaren esperimentu batzuk burutu zituenean. Neumokokoaren andui batzuk "leunak" (S) ziren eta beste batzuk "zimurrak" (R), horren arabera bakterioaren birulentzia aldakorra zen.

Arratoiei S neumokoko biziak injektatuz, hauen heriotza gertatzen zen, baina R neumokoko biziak edo beroaren eraginez hildako S neumokokoekin ez zirela hiltzen ikusi zuen Griffithek. Hala ere, R neumokoko biziak eta S neumokoko hilak aldi berean injektatuz gero, arratoiak hil egiten ziren eta beren odolean S neumokoko biziak isolatzen ziren. Hildako bakterioak arratoiaren barnean bikoiztea ezinezkoa denez, Griffithek "printzipio transformatzaile" deitu zuen arrazonamendu bat egin zuen. Teoria horrek, substantzia aktibo baten transferentziaren bidez, bakterio mota batetik besterako aldaketa gertatzen zela azaltzen zuen. Substantzia honek R neumokokoei kapsula azukretsu bat sortu eta horrela, birulentoak bihurtzea ahalbideratuko lieke.

Hurrengo 15 urtean, bakterioaren andui desberdinen konbinaketak erabiliz, behin eta berriz errepikatu ziren esperimentu hauek, bai arratoietan (in vivo) eta bai saiodietan (in vitro) ere. Hasiera batean birulentoak ez diren anduiak birulento bihurtzeko gaitasuna zuen printzipio transformatzailearen bilaketak, 1944ra arte jarraitu zuen. Urte horretan Oswald Avery, Colin MacLeod eta Maclyn McCartyk gaur egun klasikoa den esperimentu bat eraman zuten aurrera. Ikertzaile hauek frakzio aktiboa (printzipio transformatzailea) erauztea lortu zuten eta analisi kimiko, entzimatiko eta serologikoei esker, ez zuela proteina, lipido edo polisakarido aktiborik ikusi zuten. Azido desoxirribonukleikoaren forma likatsu eta oso polimerizatu batez osatuta zegoela ikusi zuten, hau da, DNA.

Beroaren bidez hildako S neumokokoetatik erauzitako DNA R neumokoko biziekin nahastu zuten "in vitro". Honen ondorioz, S kolonia bakterianoak eratu ziren eta beraz, zalantzarik gabe printzipio transformatzailea DNA zela frogatu zen.

DNA printzipio transformatzaile gisa unibertsalki onartua izateko hainbat urte pasa ziren arren, aurkikuntza hau genetika molekurraren jaiotzan giltzarria izan zen. Azkenik, DNAk herentzian zuen papera 1952an onartu zen Alfred Hershey eta Martha Chasen esperimentuei esker.

Molekularen karakterizazio kimikoari dagokionez, 1940an Chargaffek DNAren base nitrogenatuen proportzioak ezagutzeko balio izan zuten esperimentu batzuk egin zituen. Purinen proportzioak pirimidinen berdinak zirela ikusi zuen, ([A]=[T] , [G]= [C]), eta DNA molekula jakin batean G+C kantitatea ez zela beti A+T kantitatearen berdina, %36-70 artean aldakorra dela. Informazio honekin eta Rosalind Franklinek lortutako X izpien difrakzio datuekin, James Watson eta Francis Crickek DNAren egitura tridimentsionala azaltzen zuen helize bikoitzaren modeloa proposatu zuten 1953an.

Nature aldizkari zientifikoaren ale berean Watson eta Crickek proposatzen zuten modeloaren alde agertzen ziren bost artikulu argitaratu ziren. Artikulu hauetan lehena, Franklin eta Raymond Goslingena, X izpien difrakzio datuekin modeloaren alde egiten zuena zen.

1962an, Franklin hil eta gero, Watson, Crick eta Wilkinsek Medikuntzaren Nobel Saria jaso zuten. Gaur egun ere zientziaren arloan bizirik dirau eztabaidak, ea aurkikuntzaren merezimendua norena den.

DNAren egitura[aldatu | aldatu iturburu kodea]

DNAren egitura tridimentsionala

DNA antiparaleloak diren bi desoxirribonukleotido-kateez osatuta dago. Kate hauen osagaiak, lehen aipatu bezala, azukre talde bat (desoxirribosa), fosfato talde bat eta base nitrogenatu bat (adenina (A), guanina (G), zitosina (C) edo timina (T)) dira. Bere egitura molekularrak bi kateek eratutako helize bikoitz baten forma hartzen du, base nitrogenatuak aurrez aurre kokaturik dituela, non A baten aurrean T bat kokatzen den beti, eta G baten aurrean C bat. Base puriko bat (tamaina handiagokoa) base pirimidiniko baten (tamaina txikiagokoa) aurrean geratzen denez beti, katea bikoitzaren zabalera konstantea mantentzen da.

Fenomeno horri base-parekatzea deritzo eta hari esker bi kateak osagarriak dira, hau da, kate baten baseen sekuentzia ezagutzen bada, bestearena ondoriozta daiteke. Osagarritasun honi esker, DNAk gordetzen duen informazioa bi kateetan agertuko da, hau da, bikoiztuta dago. Hau funtsezkoa izango da DNAren erreplikazio prozesuan.

DNA molekula egonkortzeko, parekatutako baseen artean hidrogeno zubiak eratzen dira. Lotura hau eratzeko, base batek karga partzial positiboa duen talde baten (-NH2 o -NH) hidrogeno atomo bat eman behar dio beste basean elektronegatiboki kargatuta dagoen talde bati (C=O o N). Hidrogeno zubiak lotura kobalenteak baino ahulagoak dira, apurtu eta berriro sor daitezke zailtasun handirik gabe. Hori dela eta, helize bikoitzaren bi kateak kremailera baten moduan banandu daitezke, bai indar mekaniko edo tenperaturaren eraginez.

Hiru hidrogeno zubi dituen C≡G base parea
Bi hidrogeno zubi dituen A=T base parea

Base nitrogenatu guztiek ez dituzte hidrogeno zubi kopuru berdinak ematen, A=T bi hidrogeno zubi eratzen dituzte eta C≡G aldiz, hiru. Beraz, C≡G base parea A=T baino sendoagoa da. Horren ondorioz, DNA helizearen sendotasuna bertan aurkitzen diren C≡G base pareen portzentaiaren eta molekularen luzeraren araberakoa izango da. C≡G base pare asko dituzten helize luzeen kateak, A=T base pare asko dituzten helize laburren kateak baino indar handiagorekin daude lotuta.

Laborategian sendotasun hau neurtzeko, hidrogeno zubiak apurtzeko behar den tenperatura neurtzen da, hau da, urtze tenperatura. Molekularen base pareen lotura guztiak puskatzean, bi kateak bereizi egiten dira.

DNA egituraren mailak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

DNAren egitura tridimentsionalean hainbat maila bereizten dira:

  1. Lehen mailako egitura
    • Kateatutako nukleotido sekuentzia. Informazio genetikoa dagoen kate hauetan, desberdintasuna base nitrogenatuetan dago. Sekuentzia hau kodigo bat da eta baseen ordenaren arabera desberdina izango da.
  2. Bigarren mailako egitura
    • Helize bikoitz itxurako egitura da. Informazio genetikoaren metaketa eta DNAren erreplikazio mekanismoa azaltzeko balio du. Watson eta Crickek aurkitu zuten Franklin eta Wilkinsen X izpien difrakzioan oinarrituz.
    • Kate bikoitza da, destrogiroa (eskuinerantz biratzen dena) edo lebogiroa (ezkerrerantz biratzen dena), DNA motaren arabera. Bi kateak osagarriak dira, kate bateko adenina eta guanina, beste kateko timina eta zitosinarekin elkartzen baitira hurrenez hurren. Gainera, bi kate hauek antiparaleloak dira.
    • Hiru DNA mota daude: DNA-A, DNA-B eta DNA-Z. B motakoa da ugariena eta Watson eta Crickek aurkitu zutena.
  3. Hirugarren mailako egitura
    • DNA leku murriztu batean antolatzeko moduari dagokiona da, kromosomak eratuz. Organismo eukarioto edo prokariotoek antolamendu desberdina dute.
    1. Prokariotoetan DNA super-helize bat balitz bezala zabaltzen da zitoplasman, orokorrean eraztun itxura izaten du eta proteina kantitate txiki bati lotuta egoten da. Mitokondria edo kloroplastoetan ere aurki daiteke modu berean.
    2. Eukariotoetan kromosoma bakoitzean sartzen den DNA kantitatea oso handia denez, paketamendua konplexua eta trinkoa da. Horretarako, proteinen presentzia beharrezkoa da.

Funtzioak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

DNAren funtzio biologikoen artean informazioa gordetzea (geneak eta genoma), proteinen kodifikazioa (transkripzioa eta itzulpena) eta bere bikoizketa (DNAren erreplikazioa) dira. Azken honen bidez, zatiketa zelularrean informazioa zelula alabetara transmitituko dela ziurtatzen da.

Geneak eta genoma[aldatu | aldatu iturburu kodea]

DNA bera bizi den organismoa eraiki eta mantentzeko beharrezkoa den informazioa gordetzen duen biltegia dela kontsidera genezake. Informazio hau gero, belaunaldiz belaunaldi transmititua izango da. Organismoan funtzio hau betetzen duen informazioari genoma esaten zaio eta bertan dagoen DNAri, DNA genomikoa.

DNA genomikoa kromosometan antolatzen da eta hau batez ere eukariotoen nukleo zelularrean dago, kantitate txiki bat ordea, mitokondrio eta kloroplastoetan ere dago. Prokariotoetan, nukleoide izeneko forma irregularreko gorputz batean dago DNA.

  • DNA kodifikatzailea. Genomaren informazio genetikoa genetan dago eta organismoko informazio guzti horri genotipo deritzo. Genea herentziaren unitatea eta organismo baten ezaugarri konkretu batean eragina duen DNA zatia da, esaterako begien kolorean.
DNA eredu gisa hartuz RNA polimerasak egiten duen mRNA-ren sintesia.

Herentziaren funtzio nagusia proteinen zehazketa da, DNA baita proteina hauek ekoizteko errezeta. DNAren aldaketak gehienetan disfuntzio proteiko bat dakar eta honek gaixotasun bat sortuko du. Baina zenbait kasutan, aldaketa hauek onurak ekarriko dituzte eta horren ondorioz, izakiak hobeto egokituko dira beren ingurunera.

Giza gorputzak 30.000 proteina inguru ditu eta hauek 20 aminoazido desberdinez osatuta daude. DNA molekula bat da aminoazido hauen sekuentzia zehaztuko duena hain zuzen ere. Proteinen sintesian, DNAren gene bat irakurri eta RNAn transkribatzen da. RNA horrek, DNA eta proteinak sintetizatzen dituen makineriaren artean mezulari gisa jarduten du. Horregatik, RNA mezulari edo mRNA izena ematen zaio. mRNA hori proteinen sintesian eredu bezala erabiltzen da, aminoazidoak ordena egokian lotzeko proteinak eraikitzean.

Biologia molekularraren dogma nagusiak informazioak DNA → RNA → proteina norabidea jarraitzen duela dio. Aitzitik, gaur egun dogma hori zabaldu egin behar dela badakigu, beste informazio fluxu batzuk aurkitu direlako, hala nola RNA birusak. Kasu honetan, informazioa RNAtik DNAra doa eta hau alderantzizko transkripzioa bezala ezagutzen da. Gainera, RNAra transkribatu eta proteinak eman gabe funtzionalak diren DNA sekuentziak ere badaude. Horiek RNA ez kodifikatzaileak dira.

  • DNA ez kodifikatzailea. Organismo baten genomako DNA bi taldetan sailka daiteke: proteinak kodifikatzn dituena (geneak) eta kodifikatzen ez dituena. Espezie askotan, genomaren zati txiki batek bakarrik kodifikatzen ditu proteinak. Giza genomaren kasuan, %1.5 inguru da proteinak kodifikatzeko gai, zati hauei exona izena ematen zaie eta 20.000-25.000 genek osatzen dute. Gainerako DNA ez kodifikatzailea da eta introna izena ematen zaie zati horiei.

DNA ez kodifikatzailea proteinak sintetizatzeko gai ez diren DNA sekuentziak dira. Orain gutxi arte, DNA ez kodifikatzaileak ez zuela erabilgarritasunik uste zen, baina azkenaldian egin diren ikerketek hori ez dela horrela erakutsi dute. Beste funtzioen artean geneen adierazpena erregulatzen dute. Sekuentzia hauek "sekuentzia erregulatzaile" gisa ezagutzen dira eta ikerlariek daudenetatik gutxi batzuk besterik ez direla identifikatu uste dute. Eukariotoen genoman hainbeste DNA ez kodifikatzaileren presentzia eta espezieen arteko genoma tamainaren aldaketa misterio bat izaten jarraitzen du.

Bestalde, DNA sekuentzia batzuek egitura funtzioa dute kromosometan. Telomero eta zentromeroek proteinen gene kodifikatzaile gutxi dituzte, baina kromosomen egitura egonkortzeko garrantzitsuak dira.

Transkripzioa eta itzulpena[aldatu | aldatu iturburu kodea]

DNA harizpian agertzen den nukleotido sekuentzia mRNA batera transkribatzen da. Sekuentzia hau aldi berean organismoarentzat ezinbestekoa den proteina bat emateko itzultzen da.

Lehenik eta behin DNAn dagoen informazioa RNAra pasa behar da. Horretarako, DNA helizearen kate bat erabiltzen da. Ondoren, RNAn dagoen informazioa proteinak sintetizatzeko erabiliko da. Nukleotido sekuentzia eta proteina osatzen duten amnioazido sekuentziaren arteko erlazioa kode genetikoak ezartzen du. Hau, beharrezkoa da itzulpen edo proteinen sintesian. Kode genetikoaren unitate kodifikatzailea hiru nukleotidotako talde bat da. Hirukote hauetako nukleotido bakoitza hizki batez adierazten da, nukleotido horrek duen base nitrogenatuaren arabera. DNAren hirukoteak mRNA emanez transkribatzen dira. Hemen hirukote hauei kodon izena ematen zaie. Ondoren, erribosoman mRNA-ren kodon bakoitzak aminoazido bat emango du. Aminoazido hauek elkarren artean lotu egingo dira proteina osatuz.

DNAren erreplikazioa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

DNAren erreplikazioa azaltzen duen eskema.

DNAren erreplikazioaren bidez DNA molekularen kopia berdin-berdinak lortzen dira. Erreplikazioa beharrezkoa da informazio genetikoa belaunaldiz belaunaldi transmititua izateko. Horretarako, helizearen bi harizpiak banandu eta kate berri bat sintetizatzen da bakoitzarentzat beraiek eredu gisa hartuz. Amaieran, hasierakoaren berdinak diren bi DNA molekula lortzen dira. Erreplikazio mota hau erdikontserbakorra bezala ezagutzen da, kate bat mantendu eta bestea berria sintetizatzen delako.

Erreferentziak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1. Euskaraz, badirudi zientziarako laburtzapenik erabiliena eta egokiena DNA dela gaur egun:
    EZ BAI
    (biologian)

    ARN, ADN, gene-adierazpena

    (biologian)

    RNA, DNA, gene-espresioa

    Elhuyarkoek irizpide hori erabiltzen dutela baieztatzen da erakunde hartako kide diren Antton Gurrutxagak, Saroi Jauregik eta Alfontso Mujikak 2004. urtean idatzitako beste artikulu honetan (Antton Gurrutxaga, Saroi Jauregi, Alfontso Mujika: «Zuzenketen kudeaketa eta hizkuntz zerbitzuak», Senez, 27. zenbakia, 2004) ere: «Elhuyarren irizpidea da ingelesezko siglak erabiltzea: RNA eta DNA».
    • EIMAk, Biologiako ikasliburuetarako, DNA forma erabiltzea hobesten du (EIMA: Zientzia eta teknikako euskara arautzeko gomendioak, Eusko Jaurlaritzaren Argitalpen Zerbitzu Nagusia, 2011).
    • Azkenik, Berria egunkarian bilaketa eginda (2010-05-17ko 22:00ak diren honetan), 106 aldiz azaltzen da «ADN», eta 317 aldiz «DNA». Argia aldizkariko bilagailuak ez du zenbaketarik egiten, baina Googlen «ADN site:argia.com» bilaketa eginda (egun eta ordu berean), 99 emaitza ateratzen dira; «DNA site:argia.com» bilaketarekin, berriz, 165.

Ikus, gainera[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Kanpo loturak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Commonsen badira fitxategi gehiago, gai hau dutenak: Azido desoxirribonukleiko Aldatu lotura Wikidatan