Din ce molecule este sintetizat ADN-ul? Structura moleculei de ADN

Compoziția chimică a ADN-ului și organizarea sa macromoleculară. Tipuri de elice ADN. Mecanisme moleculare de recombinare, replicare și reparare a ADN-ului. Conceptul de nucleaze și polimeraze. Replicarea ADN-ului ca condiție pentru transmiterea informațiilor genetice către descendenți. Caracteristicile generale ale procesului de replicare. Acțiuni care au loc la o furcătură de replicare. Replicarea telomerilor, telomeraza. Semnificația subreplicării fragmentelor de cromozomi terminali în mecanismul de îmbătrânire. Sisteme de corectare a erorilor de replicare. Proprietățile corective ale ADN polimerazelor. Mecanisme de reparare a ADN-ului deteriorat. Conceptul de boli de reparare a ADN-ului. Mecanisme moleculare ale recombinării genetice generale. Recombinare specifică site-ului. Conversia genelor.

În 1865 Gregor Mendel a descoperit genele, iar contemporanul său Friedrich Miescher le-a descoperit în 1869. au descoperit acizi nucleici (în nucleele puroiului de somon și a spermatozoizilor). Cu toate acestea, pentru o lungă perioadă de timp aceste descoperiri nu au fost legate între ele; pentru o lungă perioadă de timp nu au fost cunoscute structura și natura substanței eredității. Rolul genetic al NK a fost stabilit după descoperirea și explicarea fenomenelor de transformare (1928, F. Griffiths; 1944, O. Avery), transducție (1951, Lederberg, Zinder) și reproducere a bacteriofagelor (1951, A. Hershey, M. Chase).

Transformarea, transducția și reproducerea bacteriofagelor au dovedit în mod convingător rolul genetic al ADN-ului. În virusurile ARN (SIDA, hepatita B, gripa, TMV, leucemia murină etc.), acest rol este îndeplinit de ARN.

Structura acizilor nucleici. NC-urile sunt biopolimeri implicați în stocarea și transmiterea informațiilor genetice. Monomerii NA sunt nucleotide formate dintr-o bază azotată, o monozaharidă și una sau mai multe grupări fosfat. Toate nucleotidele din NA sunt monofosfați. O nucleotidă fără grupare fosfat se numește nucleozidă. Zahărul conținut în NA este izomerul D și β-anomerul ribozei sau 2-dezoxiribozei. Nucleotidele care conțin riboză sunt numite ribonucleotide și sunt monomeri ai ARN-ului, iar nucleotidele derivate din deoxiriboză sunt dezoxiribonucleotide, iar ADN-ul este format din ele. Există două tipuri de baze azotate: purine - adenină, guanină și pirimidine - citozină, timină, uracil. Compoziția ARN și ADN include adenină, guanină, citozină; Uracilul se găsește numai în ARN, iar timina doar în ADN.

În unele cazuri, NA conțin nucleotide minore rare, cum ar fi dihidrouridină, 4-tiouridină, inozină etc. Diversitatea lor este deosebit de mare în ARNt. Nucleotidele minore se formează ca urmare a transformărilor chimice ale bazelor NA care apar după formarea lanțului polimeric. Diferiți derivați metilați sunt extrem de comune în ARN și ADN: 5-metiluridină, 5-metilcitidină, l-N-metiladenozină, 2-N-metilguanozină. În ARN, obiectul metilării poate fi, de asemenea, grupările 2"-hidroxi ale resturilor de riboză, ceea ce duce la formarea 2"-O-metilcitidinei sau 2"-O-metilguanozinei.

Unitățile de ribonucleotide și dezoxiribonucleotide sunt conectate între ele folosind punți fosfodiester, care leagă gruparea 5"-hidroxil a unei nucleotide cu gruparea 3"-hidroxil a următoarei. Astfel, coloana vertebrală obișnuită este formată din reziduuri de fosfat și riboză, iar bazele sunt atașate de zaharuri în același mod în care grupurile laterale sunt atașate de proteine. Ordinea bazelor de-a lungul lanțului se numește structura primară a NC. Secvența de baze este de obicei citită în direcția de la atomul de carbon de 5" la 3" al pentozei.

Structura ADN-ului. Modelul cu dublu helix al structurii ADN-ului a fost propus de Watson și Crick în 1953 (Fig. 7).

Conform acestui model tridimensional, molecula de ADN constă din două lanțuri de polinucleotide direcționate opus, care formează o spirală dreaptă față de aceeași axă. Bazele azotate sunt situate în interiorul dublei helix, iar planurile lor sunt perpendiculare pe axa principală, în timp ce reziduurile de fosfat de zahăr sunt expuse spre exterior. Între baze se formează legături specifice H: adenină - timină (sau uracil), guanină - citozină, numită pereche Watson-Crick. Ca rezultat, purinele mai mari interacționează întotdeauna cu pirimidinele mai mici, ceea ce asigură o geometrie optimă a coloanei vertebrale. Lanțurile antiparalele ale dublei helix nu sunt identice nici ca secvență de baze sau compoziție de nucleotide, dar sunt complementare între ele tocmai datorită prezenței legăturilor specifice de hidrogen între bazele de mai sus.

Complementaritatea este foarte importantă pentru copierea (replicarea) ADN-ului. Relațiile dintre numărul de baze diferite din ADN au fost dezvăluite

Fig.7. B - forma ADN-ului

Chargraff şi colab. în anii '50, au avut o mare importanță pentru stabilirea structurii ADN: s-a demonstrat că numărul de resturi de adenină din bazele lanțului ADN, indiferent de organism, este egal cu numărul de resturi de timină, iar numărul de reziduuri de guanină este egal cu numărul de resturi de citozină. Aceste egalități sunt o consecință a împerecherii selective a bazelor (Fig. 8).

Geometria dublei helix este astfel încât perechile de baze adiacente sunt la o distanță de 0,34 nm și sunt rotite cu 36° în jurul axei helixului. Prin urmare, există 10 perechi de baze pe tură a helixului, iar pasul helixului este de 3,4 nm. Diametrul helixului dublu este de 20 nm și în el sunt formate două caneluri - mari și mici. Acest lucru se datorează faptului că coloana vertebrală a fosfatului de zahăr este situată mai departe de axa helix decât bazele azotate.

Stabilitatea structurii ADN se datorează diferitelor tipuri de interacțiuni, principalele fiind legăturile H între baze și interacțiunea interplanară (stivuire). Datorită acestuia din urmă, sunt asigurate nu numai contacte favorabile ale lui van der Waals între atomi, ci și

Fig.8. Principiul complementarității și antiparalelismului lanțurilor de ADN

stabilizare suplimentară datorită suprapunerii orbitalilor p ai atomilor de baze paralele. Stabilizarea este facilitată și de efectul hidrofob favorabil, care se manifestă prin protecția bazelor cu polaritate scăzută de contactul direct cu mediul apos. În schimb, coloana vertebrală a fosfatului de zahăr cu grupările sale polare și ionizate este expusă, ceea ce stabilizează și structura.

Pentru ADN sunt cunoscute patru forme polimorfe: A, B, C și Z. Structura obișnuită este B-ADN, în care planurile perechilor de baze sunt perpendiculare pe axa dublei helix (Fig. 7.). În A-DNA, planurile perechilor de baze sunt rotite cu aproximativ 20° de la normală la axa helixului dublu din dreapta; Există 11 perechi de baze pe tură a helixului. În ADN-C există 9 perechi de baze pe tură a helixului. Z-DNA este un helix stângaci cu 12 perechi de baze pe tură; planurile bazelor sunt aproximativ perpendiculare pe axa spiralei. ADN-ul dintr-o celulă este de obicei în forma B, dar secțiunile individuale ale acestuia pot fi în A, Z sau chiar în altă conformație.

Helixul dublu ADN nu este o formațiune înghețată, este în mișcare constantă:

· conexiunile în circuite sunt deformate;

· perechile de baze complementare se deschid si se inchid;

ADN-ul interacționează cu proteinele;

· dacă tensiunea în moleculă este mare, atunci se desface local;

· spirala dreaptă se transformă în stânga.

Există 3 fracții de ADN:

1. Repetată frecvent (satelit) - până la 106 copii ale genelor (10% la șoareci). Nu este implicat în sinteza proteinelor; separă genele; asigură trecerea; conţine transpozoni.

2. Repetabil slab - până la 102 - 103 copii ale genelor (15% la șoareci). Conține gene pentru sinteza t-ARN, gene pentru sinteza proteinelor ribozomale și proteinele cromatinei.

3. Unic (nerepetabil) – la șoareci 75% (la om 56%). Constă din gene structurale.

Localizarea ADN: 95% din ADN este localizat în nucleu în cromozomi (ADN liniar) și 5% în mitocondrii, plastide și centrul celular sub formă de ADN circular.

Funcțiile ADN-ului: stocarea si transmiterea informatiilor; reparație; replicare.

Cele două catene de ADN din regiunea genei sunt fundamental diferite în ceea ce privește rolul lor funcțional: una dintre ele este codificarea sau sensul, iar a doua este șablon.

Aceasta înseamnă că în procesul de „citire” a unei gene (transcripție sau sinteza pre-ARNm), catena șablonului ADN acționează ca un șablon. Produsul acestui proces, pre-ARNm, coincide în secvența de nucleotide cu catena codificatoare a ADN-ului (cu înlocuirea bazelor de timină cu cele uracil).

Astfel, rezultă că, cu ajutorul catenei șablon de ADN, informația genetică a catenei care codifică ADN este reprodusă în structura ARN-ului în timpul transcripției.

Principalele procese matriceale inerente tuturor organismelor vii sunt replicarea, transcripția și traducerea ADN-ului.

Replicare- un proces în care informația codificată în secvența de bază a unei molecule de ADN părinte este transmisă cu acuratețe maximă către ADN-ul fiică. Cu replicare semi-conservativă, celulele fiice din prima generație primesc o catenă de ADN de la părinții lor, iar a doua catenă este nou sintetizată. Procesul se desfășoară cu participarea ADN-polimerazelor, care aparțin clasei de transferaze. Rolul șablonului este jucat de lanțurile separate ale ADN-ului matern dublu catenar, iar substraturile sunt deoxiribonucleozide-5"-trifosfați.

Transcriere- procesul de transfer al informaţiei genetice de la ADN la ARN. Toate tipurile de ARN - ARNm, ARNr și ARNt - sunt sintetizate în funcție de secvența bazelor din ADN, care servește ca șablon. Numai una, așa-numita catenă de ADN „+” este transcrisă. Procesul are loc cu participarea ARN polimerazelor. Substraturile sunt ribonucleozide 5"-trifosfați.

Procesele de replicare și transcripție la procariote și eucariote diferă semnificativ în ceea ce privește viteza și mecanismele individuale.

Difuzare- procesul de decodificare a ARNm, în urma căruia informațiile din limbajul secvenței de baze a ARNm sunt traduse în limbajul secvenței de aminoacizi a proteinei. Translația are loc pe ribozomi, substraturile fiind aminoacil-ARNt.

Sinteza ADN șablon, catalizată de ADN polimeraze, îndeplinește două funcții principale: replicarea ADN - sinteza noilor lanțuri fiice și repararea ADN-ului dublu catenar care are rupturi într-unul dintre lanțurile formate ca urmare a tăierii secțiunilor deteriorate ale acestuia. înlănţuire prin nucleaze. Există trei tipuri de ADN polimeraze în procariote și eucariote. La procariote sunt identificate polimerazele de tipurile I, II și III, denumite pol l, pol ll și pol III. Acesta din urmă catalizează sinteza lanțului în creștere; pol joacă un rol important în procesul de maturare a ADN-ului; funcțiile pol ll nu sunt pe deplin înțelese. În celulele eucariote, ADN polimeraza ά este implicată în replicarea cromozomilor, ADN polimeraza β este implicată în reparare, iar varietatea γ este o enzimă care realizează replicarea ADN-ului mitocondrial. Aceste enzime, indiferent de tipul de celulă în care are loc replicarea, atașează o nucleotidă la grupul OH la capătul de 3" al uneia dintre catenele ADN, care crește în direcția 5"→3. Prin urmare, ei spun că aceste F au activitate de polimerază de 5"→3". În plus, toate prezintă capacitatea de a degrada ADN-ul prin scindarea nucleotidelor în direcția 3"→5, adică sunt exonucleaze 3"→5".

În 1957, Meselson și Stahl, studiind E. coli, au descoperit că pe fiecare catenă liberă, enzima ADN polimeraza construiește o nouă catenă complementară. Acesta este un mod semi-conservator de replicare: o componentă este veche - cealaltă este nouă!

De obicei, replicarea începe în zone strict definite, numite ori zone (de la originea replicării), iar din aceste zone se răspândește în ambele direcții. Regiunile ori sunt precedate de puncte de ramificație ale catenelor de ADN mamă. Zona adiacentă punctului de ramificare se numește furcă de replicare (Fig. 9). În timpul sintezei, furculița de replicare se mișcă de-a lungul moleculei și tot mai multe secțiuni noi de ADN parental sunt desfăcute până când furculița ajunge la punctul de terminare. Separarea lanțului se realizează folosind F - helicaze speciale (topoizomeraze). Energia necesară pentru aceasta este eliberată prin hidroliza ATP. Helicazele se deplasează de-a lungul lanțurilor de polinucleotide în două direcții.

Pentru a începe sinteza ADN-ului, este nevoie de o sămânță - un primer. Rolul primerului este îndeplinit de ARN scurt (10-60 nucleotide). Este sintetizat complementar unei secțiuni specifice de ADN cu participarea primazei. După ce se formează primerul, ADN polimeraza începe să funcționeze. Spre deosebire de helicaze, ADN polimerazele se pot deplasa doar de la capătul de 3" la 5" al șablonului. Prin urmare, alungirea lanțului în creștere pe măsură ce ADN-ul părinte dublu catenar se desfășoară poate avea loc numai de-a lungul unei catene a șablonului, cea relativ la care furculița de replicare se mișcă de la capătul de 3" la 5". Lanțul sintetizat continuu se numește lanț principal. Sinteza pe firul întârziat începe, de asemenea, cu formarea unui primer și continuă în direcția opusă catenei conducătoare - de la furculița de replicare. Șuvița rămasă este sintetizată în fragmente (sub formă de fragmente Okazaki), deoarece primerul se formează numai atunci când furculița de replicare eliberează regiunea șablonului care are afinitate pentru primază. Ligarea (reticulare) fragmentelor Okazaki pentru a forma un singur lanț se numește proces de maturare.

În timpul maturării catenei, primerul ARN este îndepărtat atât de la capătul de 5" al catenei conducătoare, cât și de la capetele de 5" ale fragmentelor Okazaki, iar aceste fragmente sunt cusute împreună. Îndepărtarea primerului se efectuează cu participarea exonucleazei 3"→5". Același F, în loc de ARN îndepărtat, atașează deoxinucleotidele folosind activitatea sa de polimerază 5"→3". În acest caz, în cazul adăugării unei nucleotide „incorecte”, se efectuează „corectură” - îndepărtarea bazelor care formează perechi necomplementare. Acest proces oferă o precizie de replicare extrem de ridicată, corespunzătoare unei erori la 109 perechi de baze.

Fig.9. Replicarea ADN-ului:

1 - furcă de replicare, 2 - ADN polimerază (pol I - maturare);

3 - ADN polimerază (pol III - „corectură”); 4-elicaza;

5-girază (topoizomeraza); 6-proteine care destabilizaz dublu helix.

Corectarea se efectuează în cazurile în care o nucleotidă „incorectă” este atașată la capătul de 3" al lanțului în creștere, incapabil să formeze legăturile de hidrogen necesare cu matricea. Când pol III atașează în mod greșit baza greșită, ea 3" - 5" Activitatea exonucleazei este „activată”, iar această bază este imediat îndepărtată, după care activitatea polimerazei este restabilită. Acest mecanism simplu funcționează datorită faptului că pol III este capabil să acționeze ca o polimerază numai pe o dublă helix ADN perfectă cu absolut corectă. asociere de bază.

Un alt mecanism de îndepărtare a fragmentelor de ARN se bazează pe prezența în celule a unei ribonucleaze speciale, numită RNază H. Acest F este specific structurilor dublu catenare construite dintr-un lanț de ribonucleotide și un lanț dezoxiribonucleotidic și îl hidrolizează pe primul dintre ele.

RNaza H este, de asemenea, capabilă să îndepărteze primerul ARN, urmată de repararea golului de către ADN polimerază. În etapele finale de asamblare a fragmentelor în ordinea necesară, ADN ligaza acționează, catalizând formarea unei legături fosfodiester.

Desfășurarea unei părți a dublei helix ADN de către helicaze din cromozomii eucarioți duce la supraînfăşurarea restului structurii, care afectează inevitabil viteza procesului de replicare. Supercoiling-ul este împiedicat de topoizomerazele ADN.

Astfel, în plus față de ADN polimerază, un set mare de Ps participă la replicarea ADN-ului: helicaza, primaza, RNaza H, ADN ligaza și topoizomeraza. Această listă a proteinelor din fosfor și a proteinelor implicate în biosinteza ADN-ului șablon este departe de a fi exhaustivă. Cu toate acestea, mulți dintre participanții la acest proces rămân puțin studiati până în prezent.

În timpul procesului de replicare, are loc „correctura” - îndepărtarea bazelor incorecte (formând perechi necomplementare) incluse în ADN-ul nou sintetizat. Acest proces oferă o precizie de replicare extrem de ridicată, corespunzătoare unei erori la 109 perechi de baze.

Telomerii.În 1938 geneticienii clasici B. McClinton și G. Möller au demonstrat că la capetele cromozomilor există structuri speciale numite telomeri (telos-end, meros-part).

Oamenii de știință au descoperit că atunci când sunt expuși la radiații cu raze X, doar telomerii prezintă rezistență. Dimpotrivă, lipsiți de secțiuni terminale, cromozomii încep să fuzioneze, ceea ce duce la anomalii genetice severe. Astfel, telomerii asigură individualitatea cromozomilor. Telomerii sunt împachetati dens (heterocromatină) și sunt inaccesibili enzimelor (telomeraze, metilaze, endonucleaze etc.)

Funcțiile telomerilor.

1. Mecanic: a) unirea capetelor cromatidelor surori după faza S; b) fixarea cromozomilor la membrana nucleară, care asigură conjugarea omologilor.

2. Stabilizare: a) protecția împotriva subreplicarii secțiunilor ADN semnificative genetic (telomerii nu sunt transcriși); b) stabilizarea capetelor cromozomilor rupti. La pacienții cu α - talasemie, apar rupturi ale cromozomului 16d în genele α - globinei și se adaugă repetiții telomerice (TTAGGG) la capătul deteriorat.

3.Influența asupra expresiei genelor. Activitatea genelor situate în apropierea telomerilor este redusă. Aceasta este o manifestare a tăcerii – tăcerea transcripțională.

4. „Funcția de numărare”. Telomerii acționează ca un dispozitiv de ceas care numără numărul de diviziuni celulare. Fiecare diviziune scurtează telomerii cu 50-65 bp. Și lungimea lor totală în celulele embrionare umane este de 10-15 mii bp.

ADN-ul telomeric a intrat recent în atenția biologilor. Primele obiecte de studiu sunt protozoarele unicelulare - ciliate ciliate (tetrahymena), care conțin câteva zeci de mii de cromozomi foarte mici și, prin urmare, mulți telomeri într-o singură celulă (în eucariotele superioare există mai puțin de 100 de telomeri per celulă).

În ADN-ul telomeric al ciliatilor, blocurile de 6 reziduuri de nucleotide se repetă de multe ori. O catenă de ADN conține un bloc de 2 timină - 4 guanină (TTGGYG - lanțul G) și lanțul complementar - 2 adenină - 4 citozină (AACCCC - lanțul C).

Imaginați-vă surpriza oamenilor de știință când au descoperit că ADN-ul telomer uman diferă de cel al ciliatelor printr-o singură literă și formează blocuri 2 timină - adenină - 3 guanină (TTAGGG). Mai mult, s-a dovedit că telomerii (lanțul G) tuturor mamiferelor, reptilelor, amfibienilor, păsărilor și peștilor sunt construiți din blocuri TTAGGG.

Cu toate acestea, nu este nimic surprinzător aici, deoarece ADN-ul telomeric nu codifică nicio proteină (nu conține gene). În toate organismele, telomerii îndeplinesc funcții universale, care au fost discutate mai sus. O caracteristică foarte importantă a ADN-ului telomeric este lungimea acestuia. La om, variază de la 2 la 20 de mii de perechi de baze, iar la unele specii de șoareci poate ajunge la sute de mii de perechi de baze. Se știe că în apropierea telomerilor există proteine speciale care asigură funcționarea acestora și sunt implicate în construcția telomerilor.

S-a dovedit că pentru funcționarea normală, fiecare ADN liniar trebuie să aibă doi telomeri: câte un telomer la fiecare capăt.

Procariotele nu au telomeri - ADN-ul lor este închis într-un inel.

Știm cu toții că aspectul unei persoane, unele obiceiuri și chiar boli sunt moștenite. Toate aceste informații despre o ființă vie sunt codificate în gene. Deci, cum arată aceste gene notorii, cum funcționează și unde sunt localizate?

Deci, purtătorul tuturor genelor oricărei persoane sau animal este ADN-ul. Acest compus a fost descoperit de Johann Friedrich Miescher în 1869. Din punct de vedere chimic, ADN-ul este acid dezoxiribonucleic. Ce înseamnă acest lucru? Cum poartă acest acid codul genetic al întregii vieți de pe planeta noastră?

Să începem prin a ne uita la unde se află ADN-ul. O celulă umană conține multe organite care îndeplinesc diverse funcții. ADN-ul este localizat în nucleu. Nucleul este un organel mic, care este înconjurat de o membrană specială și în care este stocat tot materialul genetic - ADN-ul.

Care este structura unei molecule de ADN?

În primul rând, să ne uităm la ce este ADN-ul. ADN-ul este o moleculă foarte lungă formată din elemente structurale - nucleotide. Există 4 tipuri de nucleotide - adenină (A), timină (T), guanină (G) și citozină (C). Lanțul de nucleotide arată schematic astfel: GGAATTCTAAG... Această secvență de nucleotide este lanțul ADN.

Structura ADN-ului a fost descifrată pentru prima dată în 1953 de James Watson și Francis Crick.

Într-o moleculă de ADN există două lanțuri de nucleotide care sunt răsucite elicoidal unul în jurul celuilalt. Cum rămân aceste lanțuri de nucleotide împreună și se răsucesc într-o spirală? Acest fenomen se datorează proprietății de complementaritate. Complementaritatea înseamnă că numai anumite nucleotide (complementare) pot fi găsite una față de alta în două lanțuri. Astfel, opus adeninei există întotdeauna timină, iar opus guaninei există întotdeauna doar citozină. Astfel, guanina este complementară cu citozină, iar adenina este complementară cu timina.Asemenea perechi de nucleotide opuse între ele în lanțuri diferite sunt numite și complementare.

Poate fi prezentat schematic după cum urmează:

G - C
T - A
T - A
C - G

Aceste perechi complementare A - T și G - C formează o legătură chimică între nucleotidele perechii, iar legătura dintre G și C este mai puternică decât între A și T. Legătura se formează strict între baze complementare, adică formarea a unei legături între G şi A necomplementare este imposibilă.

„Ambalarea” ADN-ului, cum devine o catenă de ADN un cromozom?

De ce se răsucesc și aceste lanțuri de nucleotide ADN unul în jurul celuilalt? De ce este necesar acest lucru? Cert este că numărul de nucleotide este uriaș și este nevoie de mult spațiu pentru a găzdui lanțuri atât de lungi. Din acest motiv, două fire de ADN se răsucesc una în jurul celeilalte într-o manieră elicoidală. Acest fenomen se numește spiralizare. Ca urmare a spiralizării, lanțurile de ADN sunt scurtate de 5-6 ori.

Unele molecule de ADN sunt folosite în mod activ de organism, în timp ce altele sunt rareori folosite. Pe lângă spiralizare, astfel de molecule de ADN utilizate rar sunt supuse unui „ambalaj” și mai compact. Acest ambalaj compact se numește supercoiling și scurtează catena de ADN de 25-30 de ori!

Cum se împachetează spiralele ADN?

Supercoiling folosește proteine histone, care au aspectul și structura unei tije sau bobine de fir. Șuvițele spiralate de ADN sunt înfășurate pe aceste „bobine” - proteine histone. Astfel, firul lung devine foarte compact și ocupă foarte puțin spațiu.

Dacă este necesar să folosiți una sau alta moleculă de ADN, are loc procesul de „desfășurare”, adică catena de ADN este „desfășurată” din „bobină” - proteina histonă (dacă a fost înfășurată pe ea) și se desfășoară din spirala în două lanțuri paralele. Și atunci când molecula de ADN este într-o stare atât de nerăsucită, atunci informațiile genetice necesare pot fi citite din ea. Mai mult decât atât, informațiile genetice se citesc doar din firele de ADN nerăsucite!

Se numește un set de cromozomi supraînfăşurați heterocromatina, iar cromozomii disponibili pentru citirea informațiilor sunt eucromatina.

Ce sunt genele, care este legătura lor cu ADN-ul?

Acum să ne uităm la ce sunt genele. Se știe că există gene care determină grupa de sânge, culoarea ochilor, părul, pielea și multe alte proprietăți ale corpului nostru. O genă este o secțiune strict definită de ADN, constând dintr-un anumit număr de nucleotide aranjate într-o combinație strict definită. Locația într-o secțiune ADN strict definită înseamnă că unei anumite gene i se atribuie locul și este imposibil să se schimbe acest loc. Este oportun să facem următoarea comparație: o persoană locuiește pe o anumită stradă, într-o anumită casă și apartament, iar o persoană nu se poate muta voluntar în altă casă, apartament sau pe altă stradă. Un anumit număr de nucleotide într-o genă înseamnă că fiecare genă are un anumit număr de nucleotide și nu pot deveni mai mult sau mai puțin. De exemplu, gena care codifică producția de insulină constă din 60 de perechi de nucleotide; gena care codifică producerea hormonului oxitocină - a 370 de perechi de nucleotide.

Secvența strictă de nucleotide este unică pentru fiecare genă și strict definită. De exemplu, secvența AATTAATA este un fragment al unei gene care codifică producția de insulină. Pentru a obține insulină, se folosește exact această secvență; pentru a obține, de exemplu, adrenalină, se folosește o combinație diferită de nucleotide. Este important să înțelegeți că doar o anumită combinație de nucleotide codifică un anumit „produs” (adrenalină, insulină etc.). O astfel de combinație unică a unui anumit număr de nucleotide, stând în „locul său” - aceasta este gena.

În plus față de gene, lanțul de ADN conține așa-numitele „secvențe necodante”. Astfel de secvențe de nucleotide necodificatoare reglează funcționarea genelor, ajută la spiralizarea cromozomilor și marchează punctul de început și de sfârșit al unei gene. Cu toate acestea, până în prezent, rolul majorității secvențelor necodificatoare rămâne neclar.

Ce este un cromozom? Cromozomi sexuali

Colecția de gene a unui individ se numește genom. Desigur, întregul genom nu poate fi conținut într-un singur ADN. Genomul este împărțit în 46 de perechi de molecule de ADN. O pereche de molecule de ADN se numește cromozom. Deci, oamenii au 46 dintre acești cromozomi. Fiecare cromozom poartă un set strict definit de gene, de exemplu, cromozomul 18 conține gene care codifică culoarea ochilor etc. Cromozomii diferă unul de celălalt ca lungime și formă. Cele mai comune forme sunt X sau Y, dar există și altele. Oamenii au doi cromozomi de aceeași formă, care se numesc perechi. Datorită acestor diferențe, toți cromozomii perechi sunt numerotați - există 23 de perechi. Aceasta înseamnă că există perechea de cromozomi nr. 1, perechea nr. 2, nr. 3 etc. Fiecare genă responsabilă pentru o trăsătură specifică este localizată pe același cromozom. Orientările moderne pentru specialiști pot indica locația genei, de exemplu, după cum urmează: cromozomul 22, brațul lung.

Care sunt diferențele dintre cromozomi?

Altfel, prin ce diferă cromozomii unul de celălalt? Ce înseamnă termenul umăr lung? Să luăm cromozomi de forma X. Intersecția catenelor de ADN poate avea loc strict la mijloc (X), sau poate să apară nu central. Când o astfel de intersecție a catenelor de ADN nu are loc central, atunci în raport cu punctul de intersecție, unele capete sunt mai lungi, altele, respectiv, mai scurte. Astfel de capete lungi sunt de obicei numite brațul lung al cromozomului, iar capetele scurte sunt numite brațul scurt. La cromozomii de forma Y, majoritatea bratelor sunt ocupate de brate lungi, iar cele scurte sunt foarte mici (nici macar nu sunt indicate in imaginea schematica).

Dimensiunea cromozomilor variază: cei mai mari sunt cromozomii perechilor nr. 1 și nr. 3, cei mai mici cromozomi sunt perechile nr. 17, nr. 19.

Pe lângă forma și dimensiunea lor, cromozomii diferă prin funcțiile pe care le îndeplinesc. Din cele 23 de perechi, 22 de perechi sunt somatice și 1 pereche este sexuală. Ce înseamnă? Cromozomii somatici determină toate caracteristicile externe ale unui individ, caracteristicile reacțiilor sale comportamentale, psihotipul ereditar, adică toate trăsăturile și caracteristicile fiecărei persoane în parte. O pereche de cromozomi sexuali determină genul unei persoane: bărbat sau femeie. Există două tipuri de cromozomi sexuali umani: X (X) și Y (Y). Dacă sunt combinate ca XX (x - x) - aceasta este o femeie, iar dacă XY (x - y) - avem un bărbat.

Boli ereditare și leziuni cromozomiale

Cu toate acestea, apar „defalcări” ale genomului și apoi sunt detectate boli genetice la oameni. De exemplu, când există trei cromozomi în a 21-a pereche de cromozomi în loc de doi, o persoană se naște cu sindromul Down.

Există multe „defalcări” mai mici ale materialului genetic care nu duc la boli, ci, dimpotrivă, conferă proprietăți bune. Toate „defalcările” materialului genetic se numesc mutații. Mutațiile care conduc la boli sau deteriorarea proprietăților organismului sunt considerate negative, iar mutațiile care conduc la formarea de noi proprietăți benefice sunt considerate pozitive.

Cu toate acestea, cu majoritatea bolilor de care suferă oamenii astăzi, nu boala este moștenită, ci doar o predispoziție. De exemplu, tatăl unui copil absoarbe zahărul încet. Asta nu înseamnă că copilul se va naște cu diabet, dar copilul va avea o predispoziție. Aceasta înseamnă că, dacă un copil abuzează dulciurile și produsele din făină, va dezvolta diabet.

Astăzi, așa-numitul predicativ medicament. Ca parte a acestei practici medicale, sunt identificate predispozițiile unei persoane (pe baza identificării genelor corespunzătoare), apoi i se oferă recomandări - ce dietă să urmeze, cum să alternați corect între muncă și odihnă pentru a nu se îmbolnăvi.

Cum se citesc informațiile codificate în ADN?

Cum poți citi informațiile conținute în ADN? Cum îl folosește propriul său organism? ADN-ul în sine este un fel de matrice, dar nu simplu, ci codificat. Pentru a citi informațiile din matricea ADN, acestea sunt mai întâi transferate la un purtător special - ARN. ARN-ul este chimic acid ribonucleic. Diferă de ADN prin faptul că poate trece prin membrana nucleară în celulă, în timp ce ADN-ului îi lipsește această capacitate (poate fi găsit doar în nucleu). Informațiile codificate sunt utilizate în celula însăși. Deci, ARN-ul este un purtător de informații codificate de la nucleu la celulă.

Cum are loc sinteza ARN, cum se sintetizează proteinele folosind ARN?

Catenele de ADN din care informațiile trebuie „citite” se desfășoară, o enzimă specială „constructor” le abordează și sintetizează un lanț de ARN complementar paralel cu catena de ADN. Molecula de ARN constă, de asemenea, din 4 tipuri de nucleotide - adenină (A), uracil (U), guanină (G) și citozină (C). În acest caz, următoarele perechi sunt complementare: adenină - uracil, guanină - citozină. După cum puteți vedea, spre deosebire de ADN, ARN-ul folosește uracil în loc de timină. Adică, enzima „builder” funcționează astfel: dacă vede A în catena de ADN, atunci se atașează pe Y de catena de ARN, dacă G, atunci se atașează C etc. Astfel, din fiecare genă activă se formează un șablon în timpul transcripției - o copie a ARN-ului care poate trece prin membrana nucleară.

Cum are loc sinteza unei proteine codificate de o anumită genă?

După părăsirea nucleului, ARN-ul intră în citoplasmă. Deja în citoplasmă, ARN-ul poate fi încorporat ca matrice în sisteme enzimatice speciale (ribozomi), care pot sintetiza, ghidate de informațiile ARN, secvența corespunzătoare de aminoacizi proteici. După cum știți, o moleculă de proteină este formată din aminoacizi. Cum știe ribozomul ce aminoacid să adauge la lanțul proteic în creștere? Acest lucru se face pe baza codului triplet. Codul triplet înseamnă că secvența a trei nucleotide ale lanțului de ARN ( triplet, de exemplu, GGU) codifică un singur aminoacid (în acest caz glicină). Fiecare aminoacid este codificat de un triplet specific. Și astfel, ribozomul „citește” tripletul, determină ce aminoacid ar trebui adăugat în continuare pe măsură ce citește informațiile din ARN. Când se formează un lanț de aminoacizi, acesta capătă o anumită formă spațială și devine o proteină capabilă să îndeplinească funcțiile enzimatice, de construcție, hormonale și de altă natură care îi sunt atribuite.

Proteina pentru orice organism viu este produsul unei gene. Proteinele determină toate diferitele proprietăți, calități și manifestări externe ale genelor.

Structura și funcțiile ADN-ului

Nume parametru	Sens
Subiect articol:	Structura și funcțiile ADN-ului
Rubrica (categoria tematica)	Educaţie

ADN- un polimer ai cărui monomeri sunt dezoxiribonucleotide. În 1953 a fost propus un model al structurii spațiale a moleculei de ADN sub forma unui dublu helix. J. Watson și F. Crick (pentru a construi acest model au folosit lucrările lui M. Wilkins, R. Franklin, E. Chargaff).

molecula de ADN format din două lanțuri de polinucleotide, răsucite elicoidal unul în jurul celuilalt și împreună în jurul unei axe imaginare, ᴛ.ᴇ. este o spirală dublă (cu excepția unor virusuri care conțin ADN au ADN monocatenar). Diametrul dublei helix ADN este de 2 nm, distanța dintre nucleotidele vecine este de 0,34 nm și există 10 perechi de nucleotide pe tură a helixului. Lungimea moleculei poate ajunge la câțiva centimetri. Greutatea moleculară - zeci și sute de milioane. Lungimea totală a ADN-ului din nucleul unei celule umane este de aproximativ 2 m. În celulele eucariote, ADN-ul formează complexe cu proteinele și are o conformație spațială specifică.

Monomer ADN - nucleotidă (dezoxiribonucleotidă)- constă din reziduuri a trei substanțe: 1) o bază azotată, 2) o monozaharidă cu cinci atomi de carbon (pentoză) și 3) acid fosforic. Bazele azotate ale acizilor nucleici aparțin claselor pirimidinelor și purinelor. Bazele ADN-pirimidinice(au un inel în molecula lor) - timină, citozină. Baze purinice(au două inele) - adenină și guanină.

Monozaharida nucleotidă ADN este dezoxiriboza.

Numele unei nucleotide este derivat din numele bazei corespunzătoare. Nucleotidele și bazele azotate sunt indicate cu majuscule.

Lanțul polinucleotidic se formează ca rezultat al reacțiilor de condensare a nucleotidelor. În acest caz, între carbonul 3" al restului de deoxiriboză al unei nucleotide și restul de acid fosforic al alteia, legătură fosfoesterică(aparține categoriei de legături covalente puternice). Un capăt al lanțului de polinucleotide se termină cu un carbon de 5" (numit capăt de 5"), celălalt se termină cu un carbon de 3" (capăt de 3").

Opus unei catene de nucleotide este oa doua catenă. Dispunerea nucleotidelor în aceste două lanțuri nu este aleatorie, ci strict definită: timina este întotdeauna situată vizavi de adenina unui lanț din celălalt lanț, iar citozina este întotdeauna situată opus guaninei, între adenină și timină iau două legături de hidrogen și între guanină și citozină - trei legături de hidrogen. Modelul conform căruia nucleotidele diferitelor lanțuri de ADN sunt ordonate strict (adenină - timină, guanină - citozină) și se conectează selectiv între ele este de obicei numit principiul complementaritatii. De remarcat că J. Watson și F. Crick au ajuns să înțeleagă principiul complementarității după ce s-au familiarizat cu lucrările lui E. Chargaff. E. Chargaff, după ce a studiat un număr mare de mostre de țesuturi și organe ale diferitelor organisme, a descoperit că în orice fragment de ADN conținutul de reziduuri de guanină corespunde întotdeauna exact conținutului de citozină, iar adenina timinei ( „Regula lui Chargaff”), dar el nu poate explica acest fapt.

Din principiul complementarității rezultă că secvența de nucleotide a unui lanț determină secvența de nucleotide a celuilalt.

Catenele de ADN sunt antiparalele (multidirecționale), ᴛ.ᴇ. nucleotidele diferitelor lanțuri sunt situate în direcții opuse și, prin urmare, opus capătului de 3" al unui lanț se află capătul de 5" al celuilalt. Molecula de ADN este uneori comparată cu o scară în spirală. „Balustrada” acestei scări este o coloană vertebrală de zahăr-fosfat (reziduuri alternative de deoxiriboză și acid fosforic); „Pașii” sunt baze azotate complementare.

Funcția ADN-ului- stocarea si transmiterea informatiilor ereditare.

Structura și funcțiile ADN-ului - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Structura și funcțiile ADN-ului” 2017, 2018.

În acest articol puteți afla rolul biologic al ADN-ului. Deci, această abreviere este familiară tuturor încă de la școală, dar nu toată lumea are o idee despre ce este. După un curs de biologie școlară, în memorie rămân doar cunoștințe minime de genetică și ereditate, deoarece copiii sunt predați această temă complexă doar superficial. Dar aceste cunoștințe (rolul biologic al ADN-ului, efectul pe care îl are asupra organismului) pot fi incredibil de utile.

Să începem cu faptul că acizii nucleici îndeplinesc o funcție importantă și anume asigură continuitatea vieții. Aceste macromolecule se prezintă sub două forme:

ADN (ADN);
ARN (ARN).

Sunt transmițători ai planului genetic pentru structura și funcționarea celulelor organismului. Să vorbim despre ele mai detaliat.

ADN și ARN

Să începem cu ce ramură a științei se ocupă de probleme atât de complexe precum:

studierea principiilor de depozitare;
implementarea acestuia;
difuzare;
studiul structurii biopolimerilor;
funcțiile lor.

Toate acestea sunt studiate de biologia moleculară. În această ramură a științelor biologice se poate găsi răspunsul la întrebarea care este rolul biologic al ADN-ului și ARN-ului.

Acești compuși cu greutate moleculară mare formați din nucleotide sunt numiți „acizi nucleici”. Aici sunt stocate informații despre corp, care determină dezvoltarea individului, creșterea și ereditatea.

Descoperirea acidului dezoxiribonucleic datează din 1868. Apoi oamenii de știință au reușit să le detecteze în nucleele leucocitelor și spermatozoizilor de elan. Cercetările ulterioare au arătat că ADN-ul poate fi găsit în toate celulele vegetale și animale. Modelul ADN a fost prezentat în 1953, iar Premiul Nobel pentru descoperire a fost acordat în 1962.

ADN

Să începem această secțiune cu faptul că există 3 tipuri de macromolecule:

Acidul dezoxiribonucleic;
Acid ribonucleic;
proteine.

Acum vom arunca o privire mai atentă asupra structurii și rolului biologic al ADN-ului. Deci, acest biopolimer transmite date despre ereditate, caracteristicile de dezvoltare nu numai ale purtătorului, ci și ale tuturor generațiilor anterioare. - nucleotide. Astfel, ADN-ul este componenta principală a cromozomilor, conținând codul genetic.

Cum este posibil transferul acestor informații? Ideea este capacitatea acestor macromolecule de a se reproduce. Numărul lor este infinit, ceea ce poate fi explicat prin dimensiunea lor mare și, ca urmare, printr-un număr mare de secvențe de nucleotide diferite.

Structura ADN-ului

Pentru a înțelege rolul biologic al ADN-ului într-o celulă, este necesar să vă familiarizați cu structura acestei molecule.

Să începem cu cel mai simplu, toate nucleotidele din structura lor au trei componente:

baza azotata;
zahăr pentoză;
grupa fosfat.

Fiecare nucleotidă individuală dintr-o moleculă de ADN conține o bază azotată. Poate fi absolut oricare dintre cele patru posibile:

A (adenina);
G (guanină);
C (citozină);
T (timină).

A și G sunt purine, iar C, T și U (uracil) sunt piramidine.

Există mai multe reguli pentru raportul bazelor azotate, numite regulile lui Chargaff.

A = T.
G = C.
(A + G = T + C) putem muta toate necunoscutele în partea stângă și obținem: (A + G)/(T + C) = 1 (această formulă este cea mai convenabilă atunci când rezolvăm probleme de biologie).
A + C = G + T.
Valoarea (A + C)/(G + T) este constantă. La om este 0,66, dar, de exemplu, la bacterii este de la 0,45 la 2,57.

Structura fiecărei molecule de ADN seamănă cu o dublă spirală răsucită. Vă rugăm să rețineți că lanțurile de polinucleotide sunt antiparalele. Adică, aranjamentul perechilor de nucleotide pe un lanț are secvența opusă decât pe celălalt. Fiecare tură a acestei spirale conține până la 10 perechi de nucleotide.

Cum sunt aceste lanțuri legate între ele? De ce este molecula puternică și nu se dezintegrează? Este vorba despre legătura de hidrogen dintre bazele azotate (între A și T - doi, între G și C - trei) și interacțiunea hidrofobă.

Pentru a încheia această secțiune, aș dori să menționez că ADN-ul este cea mai mare moleculă organică, a căror lungime variază de la 0,25 la 200 nm.

Complementaritatea

Să aruncăm o privire mai atentă la conexiunile perechilor. Am spus deja că perechile de baze azotate nu se formează într-o manieră haotică, ci într-o secvență strictă. Astfel, adenina se poate lega doar de timină, iar guanina se poate lega doar de citozină. Această aranjare secvențială a perechilor într-un lanț al moleculei dictează aranjarea lor în celălalt.

Când se replic sau se dublează pentru a forma o nouă moleculă de ADN, această regulă, numită „complementaritate”, trebuie respectată. Puteți observa următorul model, care a fost menționat în rezumatul regulilor lui Chargaff - numărul următoarelor nucleotide este același: A și T, G și C.

Replicare

Acum să vorbim despre rolul biologic al replicării ADN-ului. Să începem cu faptul că această moleculă are această capacitate unică de a se reproduce. Acest termen se referă la sinteza unei molecule fiice.

În 1957, au fost propuse trei modele ale acestui proces:

conservator (se păstrează molecula originală și se formează una nouă);
semi-conservativ (ruperea moleculei originale în monolanțuri și adăugarea de baze complementare la fiecare dintre ele);
dispersate (dezintegrarea moleculei, replicarea fragmentelor și colectarea în ordine aleatorie).

Procesul de replicare are trei etape:

inițierea (desîmpletirea secțiunilor de ADN folosind enzima helicaza);
alungirea (alungirea lanțului prin adăugarea de nucleotide);
terminarea (realizarea lungimii cerute).

Acest proces complex are o funcție specială, adică un rol biologic - asigurarea transmiterii exacte a informațiilor genetice.

ARN

V-am spus care este rolul biologic al ADN-ului, acum ne propunem să trecem la considerare (adică ARN-ul).

Să începem această secțiune cu faptul că această moleculă nu este mai puțin importantă decât ADN-ul. O putem detecta în absolut orice organism, celule procariote și eucariote. Această moleculă este observată chiar și la unii viruși (vorbim despre viruși ARN).

O caracteristică distinctivă a ARN-ului este prezența unui singur lanț de molecule, dar, ca și ADN-ul, este format din patru baze azotate. In acest caz este:

adenină (A);
uracil (U);
citozină (C);
guanina (G).

Toate ARN-urile sunt împărțite în trei grupuri:

matrice, care se numește de obicei informațional (abrevierea este posibilă în două forme: ARNm sau ARNm);
ribozomal (ARNr).

Funcții

După ce am înțeles rolul biologic al ADN-ului, structura acestuia și caracteristicile ARN-ului, ne propunem să trecem la misiunile (funcțiile) speciale ale acizilor ribonucleici.

Să începem cu ARNm sau ARNm, a cărui sarcină principală este să transfere informații de la molecula de ADN în citoplasma nucleului. De asemenea, ARNm este un șablon pentru sinteza proteinelor. În ceea ce privește procentul acestui tip de molecule, acesta este destul de scăzut (aproximativ 4%).

Iar procentul de ARNr din celulă este de 80. Sunt necesari pentru că stau la baza ribozomilor. ARN-ul ribozomal participă la sinteza proteinelor și la asamblarea lanțului polipeptidic.

Adaptorul care construiește lanțul de aminoacizi este ARNt, care transferă aminoacizi în zona de sinteză a proteinelor. Procentul în celulă este de aproximativ 15%.

Rolul biologic

Pentru a rezuma: care este rolul biologic al ADN-ului? La momentul descoperirii acestei molecule, ei nu puteau oferi informații evidente despre această chestiune, dar nici acum nu se știe totul despre semnificația ADN-ului și a ARN-ului.

Dacă vorbim despre semnificația biologică generală, atunci rolul lor este de a transfera informații ereditare din generație în generație, sinteza proteinelor și codificarea structurilor proteice.

Mulți oameni exprimă și această versiune: aceste molecule sunt conectate nu numai cu viața biologică, ci și cu viața spirituală a ființelor vii. Potrivit metafizicienilor, ADN-ul conține experiențe din viața trecută și energie divină.

Conform structurii sale chimice, ADN-ul ( Acidul dezoxiribonucleic) este biopolimer, ai căror monomeri sunt nucleotide. Adică ADN-ul este polinucleotidă. Mai mult decât atât, o moleculă de ADN constă de obicei din două lanțuri răsucite unul față de celălalt de-a lungul unei linii elicoidale (deseori numită „răsucit elicoidal”) și conectate între ele prin legături de hidrogen.

Lanțurile pot fi răsucite atât spre stânga, cât și spre dreapta (cel mai des).

Unii virusuri au ADN monocatenar.

Fiecare nucleotidă ADN constă din 1) o bază azotată, 2) dezoxiriboză, 3) un rest de acid fosforic.

Helix ADN dublu pentru dreapta

Compoziția ADN-ului include următoarele: adenina, guanina, timinăȘi citozină. Adenina și guanina sunt purine, și timină și citozină - la pirimidinele. Uneori, ADN-ul conține uracil, care este de obicei caracteristic ARN-ului, unde înlocuiește timina.

Bazele azotate ale unui lanț al unei molecule de ADN sunt legate de bazele azotate ale altuia strict după principiul complementarității: adenina numai cu timină (formează două legături de hidrogen între ele), iar guanina numai cu citozină (trei legături).

Baza azotată din nucleotidă în sine este conectată la primul atom de carbon al formei ciclice dezoxiriboză, care este o pentoză (un carbohidrat cu cinci atomi de carbon). Legatura este covalenta, glicozidica (C-N). Spre deosebire de riboză, deoxiribozei îi lipsește una dintre grupările sale hidroxil. Inelul dezoxiribozei este format din patru atomi de carbon și un atom de oxigen. Al cincilea atom de carbon se află în afara inelului și este conectat printr-un atom de oxigen la un rest de acid fosforic. De asemenea, prin atomul de oxigen de la al treilea atom de carbon este atașat restul de acid fosforic al nucleotidei vecine.

Astfel, într-o catenă de ADN, nucleotidele adiacente sunt legate între ele prin legături covalente între deoxiriboză și acid fosforic (legatură fosfodiester). Se formează un schelet fosfat-dezoxiriboză. Dirijate perpendicular pe acesta, spre celălalt lanț de ADN, sunt bazele azotate, care sunt legate de bazele celui de-al doilea lanț prin legături de hidrogen.

Structura ADN-ului este astfel încât coloana vertebrală a lanțurilor conectate prin legături de hidrogen sunt direcționate în direcții diferite (se spune „multidirecțional”, „antiparalel”). Pe partea în care unul se termină cu acid fosforic conectat la al cincilea atom de carbon al deoxiribozei, celălalt se termină cu un al treilea atom de carbon „liber”. Adică, scheletul unui lanț este răsturnat față de celălalt. Astfel, în structura lanțurilor de ADN se disting capete de 5" și capete de 3".

În timpul replicării ADN-ului (dublare), sinteza noilor lanțuri decurge întotdeauna de la al 5-lea capăt la al treilea, deoarece noi nucleotide pot fi adăugate doar la cel de-al treilea capăt liber.

În cele din urmă (indirect prin ARN), la fiecare trei nucleotide consecutive din lanțul de ADN codifică un aminoacid proteic.

Descoperirea structurii moleculei de ADN a avut loc în 1953 datorită lucrării lui F. Crick și D. Watson (care a fost facilitată și de lucrările timpurii ale altor oameni de știință). Deși ADN-ul era cunoscut ca substanță chimică încă din secolul al XIX-lea. În anii 40 ai secolului XX, a devenit clar că ADN-ul este purtătorul de informații genetice.

Helixul dublu este considerat structura secundară a moleculei de ADN. În celulele eucariote, cantitatea copleșitoare de ADN este localizată în cromozomi, unde este asociată cu proteine și alte substanțe și este, de asemenea, mai dens ambalată.