Как структурата на ДНК влияе върху нейната функция?

Дезоксирибонуклеиновата киселина или ДНК е името на макромолекулите, в които се съдържа генетичната информация на всички живи същества. Всяка ДНК молекула се състои от два полимера, оформени в двойна спирала и прикрепени от комбинация от четири специализирани молекули, наречени нуклеотиди, подредени уникално за образуване на комбинации от гени. Този уникален ред действа като код, който определя генетичната информация за всяка клетка. Следователно този аспект на структурата на ДНК определя нейната основна функция - тази на генетичната дефиниция - но почти всеки друг аспект на структурата на ДНК влияе върху нейните функции.

Четирите нуклеотида, които съставляват генетичното кодиране на ДНК, са аденин (съкратено A), цитозин (C), гуанин (G) и тимин (T). Нуклеотидите A, C, G и T от едната страна на ДНК веригата се свързват със съответния им нуклеотиден партньор от другата страна. А се свързват с Т, а С се свързват с G чрез относително силни междумолекулни водородни връзки, образуващи базовите двойки, които определят генетичния код. Тъй като ви е необходима само една страна на ДНК, за да поддържате кодирането, този механизъм на сдвояване позволява реформацията на ДНК молекулите в случай на повреда или в процеса на репликация.

Повечето ДНК макромолекули идват под формата на две успоредни нишки, усукани една около друга, наречени "двойна спирала". The "гръбнака" на нишките са вериги от редуващи се молекули на захар и фосфат, но геометрията на този гръбнак варира.

В природата са открити три вариации на тази форма, от които B-DNA е най-типична за човека същества., Това е дясна спирала, както и А-ДНК, открита в дехидратирана ДНК и репликиращи се ДНК проби. Разликата между двете е, че А-типът има по-строго въртене и по-голяма плътност на базовите двойки - подобно на смачкана структура от тип В.

Другата форма на ДНК, намираща се естествено в живите същества, е Z-DNA. Тази структура на ДНК е най-различна от А или В-ДНК по това, че има лява крива. Тъй като това е само временна структура, прикрепена към единия край на В-ДНК, е трудно да се анализира, но повечето учени смятат, че тя действа като нещо като противоторсионен балансиращ агент за В-ДНК, тъй като той е намален от другия край (в А-образна форма) по време на транскрипцията и репликацията на кода процес.

Дори повече от водородните връзки между нуклеотидите, обаче, ДНК стабилността се осигурява от взаимодействията "подреждане на основи" между съседните нуклеотиди. Тъй като всички, освен свързващите краища на нуклеотидите, са хидрофобни (което означава, че избягват водата), основите се подравняват перпендикулярно на равнината на гръбначния стълб на ДНК, минимизиране на електростатичните ефекти на молекулите, прикрепени към или взаимодействащи с външната страна на нишката („солвационната обвивка“) и по този начин осигуряващи стабилност.

Различните образувания в краищата на молекулите на нуклеинови киселини накараха учените да определят молекулите в „посока“. Всички молекули на нуклеиновата киселина завършват в прикрепена фосфатна група до петия въглерод на дезоксирибозна захар в единия край, наречен "пет основни края" (5 'край), и с хидроксилна (OH) група в другия край, наречен "три основни края" (3' край). Тъй като нуклеиновите киселини могат да бъдат транскрибирани само синтезирани от 5 'края, се счита, че те имат посока, преминаваща от 5' края към 3 'края.

Често пъти, в края на 5 'ще има комбинация от тимин и аденин основни двойки, всички подред, наречена "TATA кутия". Тези не са вписани като част от генетичния код, по-скоро те са там, за да улеснят разделянето (или "топенето") на ДНК направление. Водородните връзки между А и Т нуклеотиди са по-слаби от тези между С и G нуклеотидите. По този начин наличието на концентрация на по-слабите двойки в началото на молекулата позволява sfor по-лесно транскрибиране.