DNA

דנ"א (ראשי התיבות של deoxyribonucleic acid, חומצה דאוקסיריבונוקליאית), החומר התורשתי בתא החי, שממנו בנוי הגן ; הגנים ערוכים בשרשראות הקרויות כרומוזומים , והכרומוזומים אחראים לתורשה - העברת תכונות מהורים לצאצאים.

הדנ"א הוא מאקרו-מולקולה (כלומר מולקולה גדולה) חומצית, המהווה מרכיב עיקרי בקבוצה של תרכובות כימיות הנקראות חומצות גרעין . מרכיב חשוב שני בקבוצה זו נקרא רנ"א . הדנ"א והרנ"א ערוכים בגדילים ארוכים, שבהם סוכר חמישה-פחמני (בדנ"א הסוכר הוא דאוקסיריבוזה ), וכן זרחה ובסיסים חנקניים. בדנ"א ארבעה בסיסים חנקניים: שני פורינים - אדנין וגואנין , ושני פירימידינים - ציטוזין ותימין . בקיצור מכונים בסיסים אלה C ,G ,A ו-T, לפי האות הראשונה של שמם בלועזית. כל בסיס מסוגל להתחבר רק אל בסיס אחד אחר: אדנין עם תימין, וגואנין עם ציטוזין.

בכל גדיל ציר מרכזי שבו ערוכים סוכר וזרחה לסירוגין, והבסיסים החנקניים מחוברים לאורכו ובניצב לו - בסיס אחד לכל יחידת סוכר. אחרי פירוק כימי ראשוני, הדנ"א מתפרק ליחידות קטנות, שבכל אחת מהן סוכר אחד, זרחה אחת ובסיס אחד. יחידות אלה נקראות נוקליאוטידים .

http://www.ynet.co.il/PicServer2/03072003/338107/dna2.gif

מבנה הסליל הכפול של הדנ"א כולל שני גדילים (שתי שרשרות של נוקליאוטידים), צמודים זה לזה ומשלימים זה את זה: מול כל A שבגדיל האחד נמצא T בגדיל האחר, וכן להפך; מול כל G נמצא C, וכן להפך. מכאן שבכל מולקולה כמות A שווה לכמות T וכמות C שווה לכמות G. הגדילים מחוברים זה לזה בקשרי מימן בין הבסיסים - שני קשרים בין A ל-T ושלושה קשרים בין G ל-C. מולקולת הדנ"א דומה איפוא לסולם מפותל סביב עצמו, ולכן היא מכוּנה "הסליל הכפול".

http://www.ynet.co.il/PicServer2/03072003/338108/dna_1.gif

לראשונה בודד את הדנ"א הרופא השוויצרי יוהן פרידריך מישר (Miescher), ב-1869. הוא סבר כי הדנ"א עשוי למלא תפקיד בתורשה, אך לא היה ביכולתו להסביר באיזה אופן. הקנדי אוסוולד אייברי (Avery) קידם את הרעיון הזה הלאה ב-1943, ובה בעת עסקו מדענים אחרים בניסיונות לפענח את מבנהו, ביניהם רוזלינד פרנקלין ומוריס וילקינס . ב-1953 גילו פרנסיס קריק וג'יימס ווטסון את מבנה הסליל הכפול של הדנ"א, כמתואר לעיל, ועל תגלית זו קיבלו (יחד עם וילקינס) פרס נובל (1962; פרנקלין נפטרה לפני כן). חשוב מזה, עלה בידם להסביר כיצד יכול מבנה כה פשוט יחסית (א"ב של ארבע "אותיות" בלבד) לשאת את כל המידע הדרוש לאורגניזם כדי לבנות את עצמו ולתפקד במשך חייו.

הדנ"א נמצא בכל תא (למעט כמה יוצאים מן הכלל, כגון כדוריות הדם האדומות, חסרות הגרעין, ביונקים). הוא משמש גם כחומר התורשתי של כמה סוגי נגיפים , אם כי אצל מרביתם ממלא רנ"א את תפקיד נשיאת התורשה. בתאים האווקריוטיים (בעלי גרעין ואברונים), רובו מצוי בכרומוזומים שבגרעיני התאים, אולם יש דנ"א גם באברונים אחרים, כמו המיטוכונדריה והכלורופלסטים . בכל מקומות הימצאו, הוא נושא את החומר התורשתי, שאותו מכתיב הרצף הקבוע של הבסיסים החנקניים לאורך מולקולת הדנ"א.

השלב הראשון במעבר מקטע דנ"א (גן) לתכונה שהוא מכתיב הוא שעתוק לרנ"א, ואח"כ תרגום קטע הרנ"א למולקולה של חלבון . ניתן איפוא לומר, בהכללה, כי תפקידו התורשתי של הדנ"א הוא החזקת המידע הדרוש לתא כדי לבנות מולקולות חלבון לפי הצורך. מולקולות החלבון בנויות מ-20 סוגים שונים של חומצות אמיניות , מתוך המספר העצום של חומצות כאלה העשויות להתקיים בטבע.

כיוון שבמולקולת דנ"א יש רק ארבעה סוגים של בסיסים חנקניים ("אותיות"), דרושים רצפים של שלושה בסיסים סמוכים כדי להגדיר באופן חד-משמעי חומצה אמינית כלשהי. רצף כזה נקרא "קוֹדוֹן" - יחידת הקוד הגנטי. בשל העודף הרב במספר הקודונים השונים (64) על מספרן של החומצות האמיניות (20), חומצות רבות מוגדרות ע"י יותר מרצף אחד. מבין 64 הקודונים, שלושה אינם מגדירים חומצה אמינית כלל, אלא משמשים כ"סימני פיסוק" הקובעים היכן מסתיים גן. הקשר שבין רצף הבסיסים בדנ"א לחומצות האמיניות נקרא הצופן הגנטי .

כאשר תאים מתחלקים, הדנ"א מכפיל את עצמו תוך שמירה על הצופן הגנטי. בהכפלה נפרדים שני הגדילים, ומול כל גדיל ישן נבנה גדיל חדש. בתהליך זה נשמרת ההתאמה שבין הבסיסים החנקניים: כל בסיס בגדיל החדש קשור לבסיס התואם בגדיל הישן, וכך מתקבלים בסופו של דבר שני סלילים כפולים במקום שהיה קודם אחד בלבד.