חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA), המכונה גם DNA בגרמנית, היא ביומולקולה (תרכובות פעילות ביולוגית או מולקולות נמצא ביצורים חיים עם תכונה של נשיאת גנים ותכונותיהם התורשתיות. זה נמצא בכל הישויות המאורגנות עם יכולות של חילוף חומרים, רבייה, עצבנות, צמיחה והתפתחות, כמו גם בסוגים מסוימים של וירוסים. מבנה ה- DNA הוא בצורת סליל כפול (מעין סליל, אך בו מופיע המוטיב המתפתל פעמיים). הסליל הכפול מופץ במקביל זה לזה על ידי שני גדילי ה- DNA. שני גדילי DNA אלה נקראים פולינוקליאוטידים מכיוון שהם מורכבים מכביכול נוקלאוטידים. רכיבי נוקלאוטיד הם אחד מארבעת הגרעינים החנקניים בסיסים, שהם או אדנין, ציטוזין, גואנין או תימין, לעתים קרובות בקיצור באותיות הראשוניות שלהם. בנוסף, נוקלאוטידים מורכבים מפחמימות דאוקסיריבוזה ו- a פוספט מִשׁקָע. באמצעות קשר מולקולרי, הנוקלאוטידים מקושרים זה לזה בסירוגין סוכר-פוספט שַׁרשֶׁרֶת. על פי העיקרון של הסליל הכפול, אדנוזין (נוקלאוזיד, שיש לו בסיס הגרעין אדנין) יוצר תמיד a הידרוגנציה קשר לתימידין (נוקלאוזיד, בעל בסיס התאים הגרעין). גואנוזין (נוקלאוזיד עם בסיס הגרעין גואנין), לעומת זאת, יוצר a הידרוגנציה קשר לציטידין (נוקלאוזיד עם ציטוזין בסיס הגרעין). ה- DNA מסוגל להתחדש בעצמו, מה שנקרא שכפול DNA. בתהליך זה, שני גדילי ה- DNA מופרדים זה מזה. זה מזרז על ידי האנזים הליקאז וה- DNA שיש לחדש מהחוט המתאים נוצר לאחרונה (סינתזת DNA). אנזים מקבוצת ה- DNA פולימראז אחראי לתהליך זה, כמו גם פריימר RNA המשמש כנקודת מוצא לפולימראז. תהליך זה חיוני, במיוחד במהלך חלוקת התאים. במקרים מסוימים עלול להיגרם נזק ל- DNA. זה נגרם על ידי מה שמכונה מוטגנים, שהם כימיים (למשל על ידי צילומי רנטגן או קרניים אולטרה סגולות) או ממקור פיזי. הֵם עוֹפֶרֶת לשינויים ברצף ה- DNA. בהתאם למוטגן, צורות שונות של נזק ל- DNA מתרחשות. רוב הנזק נגרם על ידי חמצון, הכוללים רדיקלים חופשיים או הידרוגנציה חמצן. אלה יכולים לגרום לשינויים בסיסיים מזיקים (שינויים בבסיס גרעין), אך הם יכולים גם לגרום למסוכנים הרבה יותר ולעתים קרובות סרטן- גרימת מוטציות נקודתיות כגון מחיקות (אובדן רצף DNA) או אפילו הכנסות (רווח חדש של זוג או יותר בסיסי בתוך רצף DNA), כמו גם טרנסלוקציות כרומוזומליות (חריגה כרומוזומלית הנגרמת על ידי סידור מחדש).
DNA מיטוכונדריאלי
בְּתוֹך המיטוכונדריה הוא DNA מיטוכונדריאלי, הנקרא גם mtDNA או mDNA, שהוא כפול גדילי כמו DNA אך נסגר לטבעת. ה המיטוכונדריה לחדש את המולקולה העשירה באנרגיה אדנוזין טריפוספט (נושא אנרגיה אוניברסלי וזמין באופן מיידי בתאים ומווסת חשוב של תהליכי ייצור אנרגיה) דרך שרשרת הנשימה. יתר על כן, הם ממלאים משימות חיוניות עבור התא. ה- DNA המיטוכונדריאלי מכיל 37 גנים בלבד, מהם 13 קוד חלבונים מקומי בשרשרת הנשימה. השאר מועתק ל- tRNA כמו גם ל- rRNA, המאפשרים קידוד של 13 הגנים שהוזכרו. ה- mtDNA עובר בירושה באופן בלעדי, כלומר מהאם. DNA מיטוכונדריאלי קיים גם בצמחים וגם בבעלי חיים. הוא ממוצא אבולוציוני ונובע מגנום מעגלי של בקטריה.
היסטוריה אבולוציונית
בשנת 1869, פרידריך מישר, רופא משוויץ, בודד חומר מיקרוסקופי מא מוגלה תמצית שהגיעה מגרעין הלימפוציט. זה הוא כינה נוקליין. בשנת 1878, ביוכימאי גרמני בודד חומצת גרעין מגרעין ומאוחר יותר את ארבע הגרעינים שלה בסיסים. בשנת 1919 גילה הביוכימאי הליטאי פיבוס לבנה את סוכר deoxyribose ואת פוספט שאריות של DNA. בשנת 1937, וויליאם אסטברי השתמש בצילומי רנטגן כדי לדמיין לראשונה את מבנה ה- DNA הרגיל. העובדה ש- DNA ממלא תפקיד חשוב בתורשה אושרה על ידי הגנטיקאים אלפרד דיי הרשי ומרתה צ'ייס בשנת 1952 בהתבסס על גילוים ש- DNA הוא חומר גנטי. שנה לאחר מכן, ג'יימס ווטסון, יחד עם פרנסיס קריק, הציגו בכתב העת Nature את מה שנחשב כיום למודל הסליל הכפול הנכון הראשון של מבנה ה- DNA. בכך, יסודות המודל המולקולרי הכפול שלהם הם קרני רנטגן נלקחה במאי 1952 על ידי רוזלינד פרנקלין.
