b'\n_START_ARTICLE_\nDeoksiribonukleinska kislina\n_START_PARAGRAPH_\nDeoksiribonukleinska kislina (DNK oziroma DNA) je molekula, ki je nosilka genetske informacije v vseh \xc5\xbeivih organizmih. DNK skupaj z molekulo ribonukleinske kisline (RNK) spada med nukleinske (jedrne) kisline. Glavna vloga molekule DNK je shranjevanje bistvenih biolo\xc5\xa1kih informacij._NEWLINE_DNK je nerazvejen polimer, katerega osnovna enota je nukleotid. Nukleotid v DNK je sestavljen iz sladkorja (deoksiriboza), du\xc5\xa1ikove baze (adenin, citozin, gvanin in timin) in fosfatne skupine. Zaporedje nukleotidov dolo\xc4\x8da pomen genetske informacije. V vseh \xc5\xbeivih organizmih (z izjemo nekaterih virusov) ima DNK obliko dvojne vija\xc4\x8dnice, pri \xc4\x8demer se dve molekuli DNK ovijeta druga okrog druge. Pri tem so du\xc5\xa1ikove baze znotraj vija\xc4\x8dnice in se medsebojno ve\xc5\xbeejo v parih. Adenin se vedno pari s timinom in citozin vedno z gvaninom (Watson-Crickovo pravilo baznih parov)._NEWLINE_Pri evkariontih vsebuje DNK celi\xc4\x8dno jedro, ki je posebna struktura znotraj celice, obdana z lastno membrano. Znotraj jedra je DNK v obliki kromatina, ki pri celi\xc4\x8dni delitvi postane viden kot kromosomi. Nasprotno pri prokariontih DNK prosto plava v citoplazmi v regiji, ki se imenuje nukleoid, in je ve\xc4\x8dinoma kro\xc5\xbena molekula (nima prostih koncev)._NEWLINE_DNK lahko ob pomo\xc4\x8di drugih sestavnih delov celice, ob dotoku hranilnih snovi ter energije, v obliki molekul ATP sintetizirajo razli\xc4\x8dne beljakovine v razli\xc4\x8dnih zaporedjih. DNK ima vse nadzorne mehanizme, ki jih sicer poznamo iz ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1kih programskih jezikov in ki omogo\xc4\x8dajo, da DNK nadzoruje procese v celici in njenem okolju. \xc4\x8ce so ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1ki programi zapisani v obliki dvoji\xc5\xa1kih zaporedij in je osnovna enota pri njih bajt (8 bitov), so genetski zapisi zapisani v obliki \xc5\xa1tiri\xc5\xa1kih zaporedij in je osnovna enota pri le-teh kodon (trije pari nukleotidov).\n_START_SECTION_\nZgodovina\n_START_PARAGRAPH_\nNukleinske kisline je prvi izoliral Friedrich Miescher leta 1869 in jih tako poimenoval zato, ker jih je na\xc5\xa1el v jedru levkocitov. Prisotnost nukleinskih kislin v ostalih celicah so dokazali v naslednjih nekaj letih, vendar je do odkritja njihove biolo\xc5\xa1ke vloge minilo \xc5\xa1e pribli\xc5\xbeno 75 let. V 1930. in 1940. letih je \xc5\xa1e vladalo trdno prepri\xc4\x8danje, da so nosilci genetske informacije beljakovine, za katere so menili, da so edine dovolj zapletene biomolekule, da so sposobne opravljati to funkcijo. Nasprotno je DNK v tistem \xc4\x8dasu veljala za precej dolgo\xc4\x8dasno in nepomembno molekulo, ki jo sestavlja monotono zaporedje \xc5\xa1tirih razli\xc4\x8dnih nukleotidov, zaradi \xc4\x8desar si ni bilo mogo\xc4\x8de predstavljati, da bi lahko bila nosilka genetske informacije. Vendar se je v naslednjih desetletjih na veliko presene\xc4\x8denje ve\xc4\x8dine izkazalo, da je resnica ravno nasprotna. _NEWLINE_Enega prvih eksperimentov, ki so utrli pot k razkritju prave narave DNK, je \xc5\xbee leta 1928 izvedel Frederick Griffith, ki je odkril t. i. transformirajo\xc4\x8di princip. V svojem eksperimentu je Griffith oku\xc5\xbeil mi\xc5\xa1i z dvema tipoma bakterije Diplococcus pneumoniae (R in S), ki povzro\xc4\x8da plju\xc4\x8dnico. Pripravil je me\xc5\xa1anico \xc5\xbeivih (R-; nesposobnih povzro\xc4\x8diti bolezen) in mrtvih (S-; patogenih) bakterij D. pneumoniae in jih vbrizgal v mi\xc5\xa1i, kar je proti pri\xc4\x8dakovanju povzro\xc4\x8dilo smrt ve\xc4\x8dine mi\xc5\xa1i. \xc5\xa0e presenetljiveje pa je bilo, da je kri mrtvih mi\xc5\xa1i vsebovala \xc5\xbeive bakterije S. Mrtve bakterije S so torej nekako transformirale sicer nepatogene bakterije R v virulentno obliko S. Leta 1944 so Oswald Avery, Colin MacLeod in Maclyn McCarty po desetletnih raziskavah sklenili, da je za transformirajo\xc4\x8di princip odgovorna molekula DNK, ki je torej tudi nosilka genetske informacije. To odkritje je bilo tedaj skoraj popolnoma prezrto in do uveljavitve takega razumevanja v znanstveni skupnosti je minilo \xc5\xa1e skoraj desetletje. Leta 1952 sta Alfred Hershey in Martha Chase izvedla eleganten eksperiment z bakteriofagi, ki je zelo prepri\xc4\x8dljivo dokazal, da je za transformirajo\xc4\x8di princip zares odgovorna DNK._NEWLINE_Kon\xc4\x8dno pa sta osrednjo vlogo te molekule v biologiji leta 1953 potrdila James Dewey Watson in Francis Crick, ko sta razvozlala njeno strukturo. S tem se je za\xc4\x8dela sodobna molekularna biologija. Za svoje delo sta prejela Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino 1962.\n_START_SECTION_\nLastnosti\n_START_PARAGRAPH_\nDNK je nerazvejen polimer, katerega osnovna enota je nukleotid, sestavljen iz deoksiriboze (sladkor), fosfatne skupine, ter ene od \xc5\xa1tirih du\xc5\xa1ikovih baz, adenina, citozina, gvanina ali timina. Glede na slednje uporabljamo nukleotidne oznake A, C, G in T. Ogrodje polimerne DNK tvori izmenjujo\xc4\x8de se zaporedje deoksiriboze in fosfatne skupine, par nasprotno obrnjenih ogrodij je ovit tako, da so du\xc5\xa1ikove baze znotraj, kjer se medsebojno pove\xc5\xbeejo s \xc5\xa1ibkimi vodikovimi vezmi. Ker je teh \xc5\xa1ibkih vezi veliko, je kon\xc4\x8dna povezava med dvema molekulama DNK zelo mo\xc4\x8dna in razpade pri segrevanju na pribli\xc5\xbeno 80 \xc2\xb0C (odvisno od dele\xc5\xbea G in C ter dol\xc5\xbeine zaporedja). Verigi dvojne vija\xc4\x8dnice sta nasprotno obrnjeni, kar opisujemo s \xc5\xa1tevilkami ogljikovih atomov deoksiriboze (usmeritev 5\' - 3\' oziroma 3\' - 5\', kar se bere kot "pet \xc4\x8drtica konec" in "tri \xc4\x8drtica konec"), in protismislni, zaporedji nukleotidov obeh verig se povezujejo le v parih A-T (dve vodikovi vezi med bazama) in C-G (tri vodikove vezi). DNK zaporedje obi\xc4\x8dajno zapisujemo s 5\' konca, zato bi se zaporedje 5\'-AATTGGCC-3\' v dvojno vija\xc4\x8dnico zvilo z nasproti obrnjenim protismislnim zaporedjem 5\'-GGCCAATT-3\'. Za bolj\xc5\xa1e razlikovanje med enoveri\xc5\xbeno in dvoveri\xc5\xbeno DNK uporabljamo tudi oznaki ssDNK (angl. single strand) in dsDNK (angl. double strand).\n_START_SECTION_\nDimenzije in oblike\n_START_PARAGRAPH_\nPolmer dvojne vija\xc4\x8dnice zna\xc5\xa1a 1 nm (ali 10  A), dol\xc5\xbeina vija\xc4\x8dnice pa je pogojena s \xc5\xa1tevilom nukleotidov, pri \xc4\x8demer je dol\xc5\xbeina nukleotida 0,33 nm. En obrat vija\xc4\x8dnice je dolg 3,4 nm. Najdalj\xc5\xa1i \xc4\x8dlove\xc5\xa1ki kromosom gradi pribli\xc5\xbeno 220 milijonov nukleotidov, iztegnjena dvojna vija\xc4\x8dnica bi bila tako dolga 73 mm._NEWLINE_Poleg ogrodja iz deoksiriboze in fosfatne skupine sta na dvojni vija\xc4\x8dnici opazna tudi mali in veliki \xc5\xbeleb. V \xc5\xbelebovih so bolj izpostavljene organske baze, zato se tam nanje lahko ve\xc5\xbeejo encimi, ki prepoznajo to\xc4\x8dno dolo\xc4\x8dena zaporedja baz. Veliki \xc5\xbeleb je \xc5\xa1irok 2,2 nm, mali \xc5\xbeleb pa 1,2 nm. Omenjene dimenzije veljajo za obliko B. DNK obstaja v ve\xc4\x8d razli\xc4\x8dnih oblikah ali konformacijah: A, B in Z. Oblika je odvisna od stopnje hidratacije, nukleotidnega zaporedja, stopnje dodatnega zvijanja, modifikacije organskih baz, koncentracije dolo\xc4\x8denih kovinskih ionov in poliaminov. Obliki A in B sta desnosu\xc4\x8dni, Z pa je levosu\xc4\x8dna, torej je zvita v nasprotni smeri. A-DNK je v primerjavi z B-DNK \xc5\xa1ir\xc5\xa1a, mali \xc5\xbeleb je \xc5\xa1ir\xc5\xa1i in plitvej\xc5\xa1i, veliki \xc5\xbeleb pa o\xc5\xbeji in globlji. Oblika A nastane v nefiziolo\xc5\xa1kih razmerah, ko je DNK delno dehidrirana, v celici pa lahko nastane pri hibridizaciji DNK in RNK in v DNK-encimskih kompleksih. Odseki DNK, ki so kemijsko spremenjeni z metilacijo, lahko zavzamejo obliko Z. Razli\xc4\x8dne oblike DNK prepoznajo specifi\xc4\x8dni encimi, ki vplivajo na gensko prepisovanje, torej na izra\xc5\xbeanje genov._NEWLINE_DNK ima tudi dodatne stopnje zvijanja, podobnega krotovi\xc4\x8denju vrvi, bolj znanega pod angle\xc5\xa1kim izrazom supercoiling.\n_START_SECTION_\nAlternativne baze in oblike\n_START_PARAGRAPH_\nNa\xc5\xa1tete baze A, T, C in G so najbolj pogoste, a ne edine. C se lahko metilira in demetilira, pri \xc4\x8demer se spreminja v 5-metilcitozin (5-mC), 5-hidroksimetilcitozin (5-hmC), 5-formilcitozin (5-fC) in 5-karboksilcitozin (5-caC). Na spremenjen citozin se ve\xc5\xbeejo drugi encimi, zato se z metilacijo spreminja izra\xc5\xbeanje genov. Bakterije lahko metilirajo tudi adenin v metiladenin, pri podvojevanju DNK je originalna veriga \xc5\xa1e vedno metilirana, na novo sintetizirana pa se metilira kasneje. V vmesnem \xc4\x8dasu lahko popravljalni mehanizmi na osnovi originala odpravijo nekatere napake pri podvojevanju. _NEWLINE_Pri nekaterih enoceli\xc4\x8dnih pra\xc5\xbeivalih je bila v zaporedju DNK odkrit tudi beta-d-glukopiranoziloksimetiluracil, poimenovan baza J.  Tudi za to bazo so bili odkriti encimi, ki jo prepoznajo in se ve\xc5\xbeejo nanjo Ker je bila baza J opisana \xc5\xa1ele leta 2008 njena vloga \xc5\xa1e ni povsem pojasnjena, morda slu\xc5\xbei kot signal za zaklju\xc4\x8dek prepisovanja encima RNA polimeraze II._NEWLINE_Telomere so skrajni deli linearnih kromosomov, kjer se DNK zaklju\xc4\x8di v obliki G-kvadrupleksa. V kvadrupleksu gvaninske baze niso povezane v parih ampak v \xc4\x8detver\xc4\x8dkih s kovinskim ionom v sredini v stabilno obliko. Kvadrupleks \xc5\xa1\xc4\x8diti konec DNK in prepre\xc4\x8duje, da bi ga encimi, ki so vpleteni v popravilo po\xc5\xa1kodovane DNK, obravnavali kot po\xc5\xa1kodbo. V telomerah DNK tvori tudi T-zanke, to so enoveri\xc5\xbene DNK (ssDNK), ki so ovite okoli telomernih proteinov._NEWLINE_Mnoge modificirane baze in druga\xc4\x8dne oblike DNK so bile razvite v laboratoriju za razli\xc4\x8dne tehnike, uporabne na podro\xc4\x8dju molekularne biologije.\n_START_SECTION_\nFunkcija\n_START_PARAGRAPH_\nVse funkcije DNK so posledice interakcij s proteini. Interakcije so lahko nespecifi\xc4\x8dne ali specifi\xc4\x8dne, torej se protein ve\xc5\xbee na to\xc4\x8dno dolo\xc4\x8deno nukleotidno zaporedje. Proteini lahko spreminjajo obliko in zvijanje DNK (topoizomeraze, helikaze), re\xc5\xbeejo ali lepijo verige (nukleaze, ligaze), sintetizirajo komplementarne verige RNK ali DNK (polimeraze), vplivajo na potek prepisovanja (transkripcijski faktorji).\n_START_SECTION_\nKodiranje genov\n_START_PARAGRAPH_\nGen je zaporedje nukleotidov molekule DNK, ki se prepisuje v RNK, in se ve\xc4\x8dinoma dalje prevaja v aminokislinsko zaporedje - beljakovino. Pri prevajanju trije zaporedni nukleotidi - kodoni kodirajo eno aminokislino, kombinacije prevajanja imenujemo genetski kod. Molekula RNK, ki se prevaja, je mRNK (angl. messenger RNA). Nekatere RNK po prepisu z DNK ne kodirajo aminokislinskega zaporedja, torej se prepisujejo z nekodirajo\xc4\x8de DNK, ampak imajo druge funkcije, npr. tRNK (angl. transfer RNA, prena\xc5\xa1ajo aminokisline do mesta prevajanja), rRNK (angl. ribosomal RNA, sestavni deli ribosomov), mi, sn in snoRNK (angl. micro, small nuclear in small nucleolar RNA, predvsem regulatorna funkcija)._NEWLINE_Pri bakterijah je ve\xc4\x8dji del genoma kodirajo\xc4\x8d, pri eukariontih pa je ve\xc4\x8dina genoma nekodirajo\xc4\x8da. Le 1-2% \xc4\x8dlove\xc5\xa1kega genoma je kodirajo\xc4\x8d. Preostanek je bil v\xc4\x8dasih imenovan junk DNK, vendar imajo tudi nekodirajo\xc4\x8di deli genoma \xc5\xa1tevilna vezavna mesta za proteine, ki regulirajo prepisovanje, rekombinacijo in zvijanje DNK.\n_START_SECTION_\nPodvojevanje\n_START_PARAGRAPH_\nPodvojevanje DNK je klju\xc4\x8den proces prenosa dedne informacije na h\xc4\x8derinske celice, oziroma pri vi\xc5\xa1jih organizmih na potomce. Dvoveri\xc5\xbena DNK se odvije in razpre, na osnovi enoveri\xc5\xbene DNK se po principu komplementarnih nukleotidov sintetizira druga veriga v smeri 5\' proti 3\'. Tako dobimo dve dvoveri\xc5\xbeni vija\xc4\x8dnici DNK, ki sta enaki originalu.\n_START_SECTION_\nIzvenceli\xc4\x8dna DNK\n_START_PARAGRAPH_\nPo celi\xc4\x8dni smrti se DNK sprosti iz celice. Koncentracija DNK v prsti je do 2 \xc2\xb5g/L, v vodi tudi do 88 \xc2\xb5g/L. Izvenceli\xc4\x8dna DNK je vir hrane, lahko sodeluje pri horizontalnem prenosu genov, torej med organizmi, so sestavni izvenceli\xc4\x8dni deli biofilmov.\n_START_SECTION_\nMutacije\n_START_PARAGRAPH_\nV naj\xc5\xa1ir\xc5\xa1em pomenu je mutacija katerokoli trajna sprememba nukleotidnega zaporedja DNK. Pri ve\xc4\x8dceli\xc4\x8dnih organizmih mutacije v telesnih celicah lahko privedejo do nenadzorovanega deljenja celic - rakavih obolenj, s stali\xc5\xa1\xc4\x8da evolucije pa so bolj pomembne mutacije v kli\xc4\x8dni liniji, torej tiste, ki se prenesejo na potomce. Mutacije se razlikujejo v obsegu od spremembe posameznega nukleotida do ve\xc4\x8djih prerazporejanj kromosomov v obsegu ve\xc4\x8d milijonov nukleotidov. Razlike so tudi v posledicah, od nezaznavnih, pozitivnih in letalnih (smrtnih). \xc5\xa0tevilni popravljalni mehanizmi zagotavljajo, da se pri podvajanju zgodi malo sprememb in da se na potomce prenese malo mutacij, po drugi strani pa so mutacije tudi vir genetske raznolikosti, zato obstajajo tudi mehanizmi, ki jih ustvarjajo._NEWLINE_Encim DNA polimeraza je pri sintezi komplementarne verige dokaj natan\xc4\x8dna in naredi napako samo na pribli\xc5\xbeno 10\xe2\x81\xb7 nukleotidov. Dodatni mehanizmi preverjajo sintetizirano verigo brez metiliranih citozinov na osnovi originalne verige z metiliranimi citozini in odpravljajo napake, tako da je kon\xc4\x8dno \xc5\xa1tevilo napak \xc5\xa1e ni\xc5\xbeje, ena na 10\xe2\x81\xb9 nukleotidov. \xc4\x8clove\xc5\xa1ki genom sestavlja nekaj ve\xc4\x8d kot 3 milijard nukleotidov v dveh kopijah, torej se pri podvojitvi genoma in deljenju celice zgodi ~6 napak. Pri bakterijah in virusih je stopnja mutacij vi\xc5\xa1ja._NEWLINE_Pri vi\xc5\xa1jih organizmih, ki se razmno\xc5\xbeujejo spolno, prihaja do ve\xc4\x8djih kromosomskih sprememb med mejozo. Takrat se dve ne povsem enaki kopiji istega kromosoma prekri\xc5\xbeata in deloma zamenjata. Procesu re\xc4\x8demo rekombinacija. Dolo\xc4\x8deni odseki DNK se lahko sami preme\xc5\xa1\xc4\x8dajo po genomu (transpozoni), lahko kot odseki DNK ali preko RNK prepisa, ki se reverzno prepi\xc5\xa1e nazaj v DNK. Pri preme\xc5\xa1\xc4\x8danju po genomu se lahko spreminja izra\xc5\xbeanje genov v bli\xc5\xbeini vstavitve, ali pa se spremeni tudi samo zaporedje gena. Za odkritje transpozonov v koruzi je Barbara McClintock prejela Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino 1983.\n_START_SECTION_\nDNK tehnike\n_START_PARAGRAPH_\nV laboratoriju se DNK lahko izolira iz biolo\xc5\xa1kega materiala ali sintetizira poljubno nukleotidno zaporedje omejene dol\xc5\xbeine. Bolj pogosta je uporaba rekombinantne DNK, sestavljene in odsekov izolirane in sintetizirane DNK. Dobljeni material se v primerni obliki lahko vstavlja v organizme, nastali genetsko spremenjeni organizmi lahko proizvajajo \xc5\xbeelene snovi ali pa so uporabni v celoti, na primer gensko spremenjene rastline v kmetijstvu._NEWLINE_V forenziki je DNK uporabna zaradi razlik v nukleotidnem zaporedju med posamezniki. Na osnovi ve\xc4\x8djega \xc5\xa1tevila izbranih to\xc4\x8dk na genomu dolo\xc4\x8dimo DNK profil, za katerega je izjemno malo verjetno, da se pojavi pri dveh razli\xc4\x8dnih osebah. S primerjavo DNK profilov lahko dolo\xc4\x8damo tudi star\xc5\xa1evstvo, saj vsak posameznik dobi polovico genetskega materiala od vsakega star\xc5\xa1a.'