Reseguide till gmo-guiden.se
DNA-molekylens uppbyggnad – nukleotider, baspar och dubbelhelix
Så är DNA-molekylen uppbyggd: två antiparallella kedjor, socker-fosfat-ryggrad och basparen A–T och C–G som tillsammans bildar dubbelhelixen.
DNA-molekylen är uppbyggd av två långa kedjor av nukleotider som löper i motsatta riktningar och tvinnas runt varandra till en dubbelhelix. Varje nukleotid innehåller ett socker, en fosfatgrupp och en av fyra kvävebaser.
De fyra DNA-baserna är adenin (A), tymin (T), cytosin (C) och guanin (G). I dubbelsträngat DNA parar A med T och C med G.
Den här sidan fokuserar på själva strukturen. För en bredare introduktion till DNA:s funktion finns Vad är DNA?.
DNA byggs av nukleotider
DNA står för deoxiribonukleinsyra. Molekylens grundläggande byggsten är nukleotiden.
En DNA-nukleotid har tre delar:
- deoxiribos, ett socker
- fosfatgrupp
- kvävebas – A, T, C eller G
Nukleotiderna binds samman till en kedja genom bindningar mellan socker- och fosfatdelarna. Resultatet blir DNA-strängens socker-fosfat-ryggrad.
Baserna pekar in mot mitten av dubbelhelixen, där de kan para med baser på den motsatta DNA-strängen.
Hur fungerar basparningen?
Basparningen i vanligt dubbelsträngat DNA följer två huvudregler:
- A parar med T
- C parar med G
Detta kallas komplementär basparning.
Om en DNA-sträng till exempel innehåller sekvensen:
A–C–G–T
blir den komplementära sekvensen:
T–G–C–A
Komplementariteten är central både när DNA kopieras och när genetisk information används.
Vad är en dubbelhelix?
De två DNA-strängarna ligger inte som en platt stege utan tvinnas runt en gemensam axel. Formen kallas dubbelhelix.
En vanlig liknelse är en vriden stege:
- socker-fosfat-ryggraden motsvarar stegens sidor
- basparen motsvarar stegpinnarna
Liknelsen är förenklad men visar den viktigaste strukturen tydligt.
Vad betyder att DNA-strängarna är antiparallella?
DNA-strängarna har en kemisk riktning som brukar anges som 5′ till 3′. I dubbelhelixen går de två strängarna åt motsatt håll.
Det betyder att den ena strängen går 5′ → 3′ medan den andra går 3′ → 5′.
Den antiparallella organisationen är viktig eftersom enzymer som kopierar eller läser DNA arbetar i bestämda riktningar.
Hur lagras information i DNA?
Den genetiska informationen ligger i ordningen på baserna.
Det är alltså inte antalet A, T, C eller G i sig som är budskapet, utan deras sekvens längs DNA-molekylen.
Vissa DNA-områden är gener. Andra DNA-sekvenser har regulatoriska eller strukturella funktioner, och en stor del av genomet kodar inte direkt för proteiner.
Människans genom innehåller ungefär 3 miljarder DNA-baser och omkring 20 000 protein-kodande gener, enligt National Human Genome Research Institute.
Hur packas DNA i en kromosom?
DNA-molekyler är mycket långa. Hos eukaryoter behöver de därför packas effektivt för att få plats i cellkärnan.
DNA lindas kring proteiner som kallas histoner. DNA och associerade proteiner bildar kromatin, som kan packas olika tätt.
När cellen delar sig kondenseras kromatinet kraftigt och bildar de strukturer vi känner igen som kromosomer.
En kromosom är alltså inte en annan sorts genetiskt material. Den är organiserat och packat DNA med tillhörande proteiner.
Hur kopieras DNA?
Innan en cell delar sig behöver DNA normalt kopieras genom replikation.
De två strängarna separeras, och varje gammal sträng fungerar som mall för en ny komplementär sträng. Basparningsreglerna gör att rätt bas normalt placeras mittemot basen i mallsträngen.
Resultatet blir två DNA-molekyler där varje molekyl innehåller en gammal och en ny sträng. Detta brukar kallas semikonservativ replikation.
Läs mer på sidan om DNA-replikation.
Hur blir DNA-information till protein?
För protein-kodande gener sker informationsflödet i två huvudsteg.
1. Transkription
En del av DNA-sekvensen används som mall för att skapa RNA. För protein-kodande gener bildas en mRNA-molekyl som kan bära informationen vidare.
2. Translation
Ribosomer läser mRNA i grupper om tre nukleotider, så kallade kodon. tRNA hjälper till att koppla varje kodon till rätt aminosyra, och ribosomen bygger en polypeptid.
Det är därför DNA:s bassekvens kan påverka strukturen hos de proteiner som cellen producerar.
Vad händer när DNA-sekvensen förändras?
En förändring i DNA kallas en mutation.
Förändringen kan omfatta:
- en enda bas
- flera baser
- större DNA-segment
- i vissa fall större kromosomområden
Konsekvensen beror på var förändringen sker och vilken funktion DNA-regionen har. Många variationer har liten eller ingen märkbar effekt, medan andra kan förändra geners funktion eller reglering.
DNA, genteknik och GMO
Genteknik bygger på att man kan identifiera, analysera och i vissa fall förändra specifika DNA-sekvenser.
Verktyg som CRISPR/gensax kan riktas mot bestämda platser i arvsmassan. För att förstå vad sådana verktyg gör är DNA-molekylens struktur och basparning grundläggande.
Detsamma gäller när man studerar genetiskt modifierade organismer: förändringen sker i genetiskt material, men effekten måste förstås i relation till genen, cellen och organismen som helhet.
Sammanfattning
DNA-molekylens uppbyggnad kan sammanfattas i fem punkter:
- DNA består av nukleotider.
- Varje nukleotid har deoxiribos, fosfat och en bas.
- Baserna är A, T, C och G.
- A parar med T och C med G.
- Två antiparallella strängar bildar en dubbelhelix.
För att sätta strukturen i ett större sammanhang kan du fortsätta till Genetik och DNA, Vad är en gen? och Vad är en kromosom?.
Källor och vidare läsning
National Human Genome Research Institute: Deoxyribonucleic Acid (DNA) och DNA Fact Sheet.
Planera vidare
Planera resten av resan till gmo-guiden.se
Använd guiderna för att planera boende, aktiviteter och utflykter som passar resan.