Molekula DNA ili deoksiribonukleinska kiselina jest molekula koji nosi nasljednu uputu za razvoj svakoga organizma te mnogih virusa. Iako nisu poznavali molekularnu osnovu nasljeđivanja, ljudi su odavno primijetili da se određene osobine nasljeđuju s roditelja na potomke. Kokoši su imale kokoši kao potomke, a iz žira bi uvijek izrastao novi hrast. Nasljedna uputa bila je sačuvana i omogućila je jedan neprekidni životni niz koji danas nastavljaju organizmi milijuna vrsta na Zemlji. Razmislite i raspravite o razlikama u prenošenju nasljedne upute kojom nastaju jednojajčani blizanci te kojom tijekom evolucije nastaju različite vrste organizama.
Slika 1.1.1.: Jednojajčani ili monozigotni blizanci nastaju iz jedne zigote i primjer su organizama koji dijele identični genom.
Kad govorimo o temelju nasljeđivanja, često spominjemo gene. Oni su dio molekule DNA i nositelji su nasljedne upute za mnoge osobine koje organizmi nasljeđuju od svojih roditelja. Svaka molekula DNA osim gena sadrži i mnoge nekodirajuće regije. Genetika je grana biologije unutar koje se određuje koje se osobine organizma nasljeđuju i kako se nasljeđuju.
Istražite kako je nasljedna uputa ustrojena unutar nekoga organizma.
Kliknite na pojedinu razinu ustroja nasljedne tvari.
Istraživanje strukture i svojstava molekule DNA područje je grane biologije koju nazivamo molekularna biologija. Rezultati tih istraživanja imaju široku primjenu u medicini, biotehnologiji, evoluciji i drugim znanostima. Bitna primjena znanja o molekuli DNA korištena je u kriminalistici. Forenzičkim se ispitivanjima iz uzoraka krvi, sjemena, dlake, sline ili ostataka kože nađenih na mjestu zločina mogu izolirati molekule DNA. Izolirane molekule DNA zatim se mogu uspoređivati s molekulama DNA osumnjičenika.
Slika 1.1.2.: Tijekom forenzičkoga uspoređivanja molekula DNA potrebno je upotrijebiti specifične enzime koji razrezuju molekule DNA na sitnije fragmente. Ti se fragmenti razdvajaju na temelju njihove veličine, čime se na kraju dobivaju specifično grupirani fragmenti poput ovih na slici. Različiti organizmi imat će različito grupirane fragmente, a što su međusobno srodniji, fragmenti će im biti sličnije raspoređeni.
Problemski zadatak: NESTALI TESTOVI IZ BIOLOGIJE
U ponedjeljak ujutro, prije nastave profesorica biologije otkrila je da su joj nestali testovi koje je ostavila u kabinetu. Testovi su sigurno bili u kabinetu u petak navečer kad ih je pripremila za ponedjeljak. U subotu je troje njezinih učenika radilo projektnu nastavu u učionici iz biologije. Oni su jedini bili blizu kabineta s testovima i zbog toga su osumnjičeni za njihovu krađu…
Preuzmite ulogu detektiva koji vodi tim forenzičara. Pokušajte otkriti što se dogodilo s testovima iz biologije.
Od ravnateljice ste doznali da je u subotu u školi bilo samo šest osoba. Učenici Tina, Leo i Maksimilijan s profesoricom biologije radili su na svome projektu u učionici pokraj kabineta. U zbornici su još bili ravnateljica te razrednik osumnjičenih učenika. Ravnateljica vas je obavijestila da su u petak nakon nastave detaljno očišćene sve prostorije u školi, što znači da su preostali uzorci DNA ostavljeni u subotu. Forenzički tim pretražit će sve tri prostorije i analizirati uzorke DNA u ostatcima stanica kože i dlake koje pronađu.
Ispitajte svih šest osoba prisutnih u školi u subotu tako da kliknete na svaku od njih i pročitate njihove izjave. Usporedite pronađene ostatke DNA iz svake prostorije i otkrijte osobu odgovornu za nestanak testova.
Uzorke DNA povucite na radnu plohu, usporedite ih i odredite tko je bio prisutan u pojedinoj prostoriji. Jednom kad ste usporedili sve uzorke na plohi i ispitali sve osobe, možete pogledati rezultate dodatne analize vašeg forenzičkog tima.
U svakom trenutku možete upisati ime nekog od 6 prisutnih osoba u polje upiši krivca. Klikom na tipku Provjeri dobit ćete povratnu informaciju o tome jeste li na pravom tragu.
Svojstva i struktura molekule DNA postali su poznati postupno tijekom duge povijesti istraživanja.
Klikom na pojedinu godinu na vremenskoj lenti istražite bitna otkrića u povijesti istraživanja nasljeđivanja i molekule DNA.
Molekula DNA (deoksiribonukleinska kiselina) jest zavijena molekula izgrađena od dva dugačka polinukleotidna lanca. Svaki je polinukleotidni lanac polimerna molekula izgrađena od velikoga broja manjih molekula – nukleotida.
Pogledajte videozapis o strukturi molekule DNA.
Bitno svojstvo molekule DNA jest da se može udvostručiti ili replicirati. Taj proces nužno prethodi diobi stanica kako bi svaka novonastala stanica imala vlastitu kopiju molekule DNA. Tijekom replikacije molekule DNA slabe vodikove veze među parovima baza pucaju i polinukleotidni se lanci razdvajaju. Svaki odvojeni lanac služi kao kalup za stvaranje novoga lanca izgrađenoga od komplementarnih dušičnih baza.
Slika 1.1.3.: Replikacija molekule DNA jest semikonzervativna. To znači da je novonastala molekula DNA izgrađena od jednoga starog lanca i jednoga novog lanca koji je komplementaran staromu. Nasljedna uputa ostala je sačuvana u objema molekulama DNA.
Promotrite videozapis o mehanizmu replikacije molekule DNA.
Koju ulogu ima enzim helikaza tijekom replikacije DNA? (Jedan je točan odgovor.)
Koji su parovi baza u molekuli DNA međusobno komplementarni? (Dva su točna odgovora.)
Na slici je prikazana dušična baza molekule DNA. Upiši u prazno polje naziv označene dušične baze.
✓×
Na slici je prikazana dušična baza molekule DNA. Upiši u prazno polje naziv označene dušične baze.
Nukleotidi molekule DNA povezani su kovalentnom vezom u istome lancu, a vodikovim vezama s nukleotidima nasuprotnog lanca.
U nekoj je molekuli DNA pokusom određen brojčani udio dušične baze timina 33 %. Koliki je brojčani udio ostalih dušičnih baza u toj molekuli DNA?
udio adenina ✓× %
udio gvanina ✓× %
udio citozina ✓× %
U nekoj je molekuli DNA pokusom određen brojčani udio dušične baze timina 33 %. Koliki je brojčani udio ostalih dušičnih baza u toj molekuli DNA?
udio adenina %
udio gvanina %
udio citozina %