Gåden om alle levende organismers arvemateriale – DNA – blev løst i 1953. DNA-molekylerne udgør arvemassen (også kaldet genomet) med alle dens gener (arveanlæg), og det fastlægger den enkelte organismeskarakteristika og funktioner.
Gåden om alle levende organismers arvemateriale – DNA – blev løst i 1953
DNA er det kemiske navn på det molekyle, der bærer arveegenskaberne i levende celler og er en forkortelse for deoksyribonucleic acid.
DNA blev først isoleret af Friedrich Miescher i 1869. Eftersom det fandtes i cellekernerne kaldte han det ”nuclein”.
I 1929 identificerede Phoebus Levene nukleotidet som bestående af en baseenhed, en sukkergruppe og en fosfatgruppe.
Levene foreslog, at DNA var strenge af nukleotider bundet sammen via fosfatgruppen.
I 1927 frembragte William Astbury de første røntgendiffraktionsmønstre, som viste at DNA havde en regulær struktur.
DNA’s rolle som det arvbærende materiale blev slået fast af Alfred Hershey og Martha Chase, da de viste at DNA er arvemateriale i T2-phager.
DNA’s struktur blev beskrevet af James D. Watson og Francis Crick i 1953, baseret på røntgen diffraktionsmålinger af Rosalind Franklin og Maurice Wilkins.
Watson, Crick og Wilkins fik Nobelprisen i medicin i 1962 for beskrivelsen af DNA’s struktur.
DNA-molekylerne udgør arvemassen (også kaldet genomet) med alle dens gener (arveanlæg), og det fastlægger den enkelte organismes karakteristika og funktioner. Forskellige DNA-sammensætninger er med andre ord medvirkende til, at levende organismer udvikler sig forskelligt.
DNA kan methyleres af enzymerne DNA methyltransferase, hvilket normalt bevirker, at de methylerede områder ikke transkriberes. Dette er især vigtigt under embryoudvikling og for udviklingen af kræftceller.
DNA udgør hovedbestanddelen af cellekernens kromosomer og består af to lange spiralformede kæder, der ligger tæt på hinanden og er spundet som en dobbeltspiral. Kæderne er opbygget af talrige led, der hver er bygget op af et sukkermolekyle (deoksyribose), en fosfatgruppe og en af fire organiske baser.
Parvist binder disse baser sig let til hinanden. Parrene kaldes komplementære baser.
Årsagen til at de to DNA kæder holdes så tæt sammen er, at hvert led i kæden ved hjælp af sin base er bundet til naboleddet i den anden kæde, der rummer den komplementære base.
Ud over kromosomernes DNA er der hos eukaryoter selvstændigt DNA i mitochondrier, og hos planter desuden også i kloropl forandring af arveegenskaberne astrene (grønkornene). Dette DNA er ringformet ligesom bakterielle kromosomer.
Arveegenskaberne
Bestemmes af hvordan baserne følger efter hinanden i den ene DNA kæde. Baserækkefølgen er en opskrift på, hvilke typer af proteiner som cellerne eller organismen kan producere. Alene ved at variere rækkefølgen af de fire baser i DNA kæden kan hvilket som helst protein dannes.
En del vira har DNA i deres arvemateriale fx kopper (dobbeltstrenget) og lussingesyge (enkeltstrenget), de andre anvender RNA.
Proteinerne består af aminosyrer, og sammensætningen af aminosyrerne bestemmer proteinernes egenskaber. Opskriften på et protein som insulin – insulingenet – består af ca. 150 baser der er placeret efter hinanden i DNA kæden.
For at rumme alt den information som skal arves fra individ til individ, må DNA molekylet være meget stort.
Hos mennesket er den samlede længde af DNA kæderne 2 meter fordelt på 46 kromosomer. Det svarer til 5,5 milliarder baser efter hinanden.
Der eksisterer en helt bestemt sammenhæng mellem tre givne DNA baser på række og en den bestemte aminosyre i proteinet der skal laves. Denne sammenhæng kaldes den genetiske kode. (Genetik betyder arvelighedslære.) Den genetiske kode har vist sig at være generel.
Den gælder for alle levende væsener, hvad enten det er virus, bakterier, træer eller mennesker.
Opdagelsen af DNA molekylets opbygning og den genetiske kode i 1950’erne betød et afgørende gennembrud for molekylærbiologien. Med et kunne man ved kemiske og fysiske modeller forklare, hvordan arvelig overføring af egenskaber var mulig.
Når en celle deler sig, må nøjagtige kopier af arvematerialet følge med i begge datterceller. Før cellerne deler sig, begynder kopieringen af DNA kæderne derfor. Dobbeltspiralen adskilles først i to adskilte kæder.
Der laves derpå en ny komplementær kæde til hver af dem. Når celledelingen begynder, findes der dermed 2 DNA sæt, og hver dobbeltspiral består af en nylavet og en gammel kæde. På den måde vil hver dattercelle få nøjagtigt samme DNA som modercellen havde. Arveegenskaberne er overført.
Forandring af arveegenskaberne
En forandring i DNA molekylets sammensætning som fører til en forandring af arveegenskaberne kaldes mutation.
En mutation kan f.eks. fremkomme ved, at en base falder ud af kæden, eller ved at den bliver byttet ud med en anden. Det protein som den del af DNA koder for, vil dermed også få en anden sammensætning, og oftest vil den ikke kunne gøre den samme nytte som tidligere.
Når cellerne skal dele sig og nye DNA kæder skal laves efter de gamles mønster, er chancen for at mutationer skal opstå størst. Hvis cellen samtidig udsættes for bestråling eller kemisk påvirkning, øges chancerne for mutationer betydeligt.
Fostre der vokser hurtigt og har mange celler under deling, er derfor specielt udsatte for DNA skader ved bestråling, medikamenter, osv.
Genetical engineering
I de senere år er muligheden for rekombinering af DNA og såkaldt «genetical engineering» kommet ind i den offentlige debat.
Det er nu muligt at spalte bestemte deler af DNA kæden fra en art fra, og koble dette stykke på en DNA kæde i en anden arts celler. Det giver mulighed for at overføre arveegenskaber fra en art til en anden, og muligvis også for at lave helt nye arveegenskaber.
Manipuleringen med arvemateriale åbner muligheden for, at også menneskenes arveegenskaber kan påvirkes. Tilhængerne af denne forskning peger på mulighederne for at helbrede arvelige sygdomme, som sukkersyge og blødersygdom. Modstanderne er optaget af, hvordan denne viden kan misbruges.
Måske mest skræmmende er muligheden for at der ved genetisk manipulation skal opstå nye typer sygdomsfremkaldende mikroorganismer, der kan forårsage verdensomspændende epidemier, som vi ikke har mulighed for at beherske.
Mange samfundsbevidste videnskabsmænd har derfor taget afstand fra den type forskning, og der er almindelig enighed om, at den i hvert fald må foregå under streng kontrol.
