Kyselina deoxyribonukleová neboli DNA je název pro makromolekuly, ve kterých jsou obsaženy genetické informace všech živých tvorů. Každá molekula DNA se skládá ze dvou polymerů tvarovaných do dvojité šroubovice a připojených kombinací čtyř specializovaných molekul nazývaných nukleotidy, které jsou jedinečně uspořádány tak, aby vytvářely kombinace genů. Tento jedinečný řád funguje jako kód, který definuje genetickou informaci pro každou buňku. Tento aspekt struktury DNA proto definuje její primární funkci - funkci genetické definice -, ale téměř každý další aspekt struktury DNA ovlivňuje její funkce.
Základní páry a genetický kód
Čtyři nukleotidy, které tvoří genetické kódování DNA, jsou adenin (zkráceně A), cytosin (C), guanin (G) a thymin (T). Nukleotidy A, C, G a T na jedné straně řetězce DNA se připojují k odpovídajícímu nukleotidovému partnerovi na druhé straně. Spojení A s T a C se spojí s G relativně silnými mezimolekulárními vodíkovými vazbami, které tvoří páry bází, které definují genetický kód. Protože k udržení kódování potřebujete pouze jednu stranu DNA, umožňuje tento párovací mechanismus reformaci molekul DNA v případě poškození nebo v procesu replikace.
„Pravostranné“ struktury dvojité šroubovice
Většina makromolekul DNA má tvar dvou paralelních řetězců, které se krouží kolem sebe a nazývají se „dvojitá šroubovice“. The „páteře“ řetězců jsou řetězce střídajících se molekul cukru a fosfátů, ale geometrie této páteře liší se.
V přírodě byly nalezeny tři varianty tohoto tvaru, z nichž B-DNA je pro člověka nejtypičtější bytosti., Je to pravotočivá spirála, stejně jako A-DNA, nalezená v dehydratované DNA a replikujících se vzorcích DNA. Rozdíl mezi nimi spočívá v tom, že typ A má těsnější rotaci a větší hustotu párů bází - jako scrunched struktura typu B.
Dvojité šroubovice levé ruky
Druhou formou DNA, která se přirozeně vyskytuje v živých věcech, je Z-DNA. Tato struktura DNA se nejvíce liší od A nebo B-DNA v tom, že má křivku pro leváky. Jelikož se jedná pouze o dočasnou strukturu připojenou k jednomu konci B-DNA, je obtížné ji analyzovat, ale většina vědců věří, že funguje jako druh proti-torzní vyrovnávací prostředek pro B-DNA, protože je během kódové transkripce a replikace scrunován dolů na druhém konci (do tvaru A) proces.
Stabilizace stohování základny
Ještě více než vodíkové vazby mezi nukleotidy je však stabilita DNA zajištěna interakcemi mezi „bázemi“ mezi sousedními nukleotidy. Protože všechny kromě spojovacích konců nukleotidů jsou hydrofobní (to znamená, že se vyhýbají vodě), báze se srovnávají kolmo k rovině páteře DNA, minimalizace elektrostatických účinků molekul připojených k vnějšímu řetězci nebo interakce s ním („solvatační skořepina“) a tím zajištění stability.
Směrovost
Různé formace na koncích molekul nukleových kyselin vedly vědce k přiřazení molekul „směrem“. Všechny molekuly nukleové kyseliny končí připojenou fosfátovou skupinou k pátému uhlíku deoxyribózového cukru na jednom konci, který se nazývá „pět hlavních konců“ (5 'konec), a s hydroxylovou (OH) skupinou na druhém konci, nazývaný „tři hlavní konce“ (3' konec). Protože nukleové kyseliny mohou být transkribovány syntetizovány pouze z 5 'konce, považují se za směr směřující od 5' konce k 3 'konci.
"TATA boxy"
Často bude na 5 'konci kombinace thyminových a adeninových párů bází v řadě, nazývaná „TATA box“. Tyto nejsou zapsány jako součást genetického kódu, jsou zde proto, aby usnadnily štěpení (nebo „roztavení“) DNA pramen. Vodíkové vazby mezi A a T nukleotidy jsou slabší než vazby mezi C a G nukleotidy. Koncentrace slabších párů na začátku molekuly tedy umožňuje snadnější transkripci.