Den dubbla DNA-helixen är den mest välkända molekylära strukturen inom hela biologin. När James Watson och Francis Crick, med hjälp av kritiska data från Rosalind Franklin, avslöjade den här strukturen 1953, revolutionerade det hur forskare och så småningom alla andra såg på ärftlighet.
Det gav en enkel förklaring till hur DNA kopieras när en cell delar sig, hur den förs vidare från generation till generation, och hur en sådan enkel molekyl skulle kunna ge all den finurliga komplexitet som livet på jorden innebär. Det anses vara en av de viktigaste vetenskapliga upptäckterna av en anledning.
Vad är DNA:ts form?
Den dubbla helixen hos DNA är, liksom dess namn antyder, i form av en helix som i huvudsak är en tredimensionell spiral. Den dubbla kommer från det faktum att helixen är gjord av två långa strängar av DNA som är sammanflätade – ungefär som en vriden stege.
Varje sträng av DNA:t (eller sidan av stegen) är en lång, linjär molekyl som består av en ryggrad av sockermolekyler och fosfatgrupper. En kvävehaltig bas är ansluten till varje sockermolekyl. Varje pinne mellan de två strängarna av DNA är bildad av par av dessa kvävehaltiga baser.
Det finns fyra typer av baser i DNA, som ofta kallas med hjälp av sina initialer: adenin (A), tymin (T), cytosin (C), och guanin (G). När basparen samverkar, matchar de upp på ett mycket specifikt sätt: A parar alltid med T, och C parar alltid med G.
Dessa baser parar ihop med en mycket svag typ av kemisk bindning som kallas en vätebindning. A-T basparet hålls samman av två vätebindningar. C-G paret hålls samman av tre vätebindningar.
Den dubbla helixen och DNA-replikation
DNA-replikationen är den biologiska process genom vilken en dubbelsträngad DNA-helix kopieras och producerar två identiska repliker. Den dubbla helixstrukturen är nyckeln till processen för DNA-replikationen och är grunden för det mest kända citatet från originalpappret av Watson och Crick som beskriver dubbelhelixen för första gången:
"Det har inte undgått vårt kännedom att den specifika parningen vi har postulerat omedelbart antyder en möjlig kopieringsmekanism för det genetiska materialet."
Det är den specifika basparningen i den centrala delen av DNA:ts dubbla helix som gör det möjligt för DNA:t att troget kopieras varje gång en cell delar sig.
Det första steget i DNA-replikationen är öppnandet av DNA-helixen. DNA-polymeraser, de proteiner vars jobb är att kopiera DNA:t, kan öppna upp DNA:t därför att vätebindningarna mellan paren är så svaga.
När väl DNA-strängarna dras isär, bygger DNA-polymeraset en ny sträng från var och en av de separerade strängarna. Det gör det med hjälp av basernas matchande egenskaper. Om det finns, till exempel ett T, lägger DNA-polymeraset ett A till den motsatta strängen – och så vidare. Slutresultatet är två identiska kopior av det ursprungliga DNA:t.