Deoksiribonukleinska kiselina ili DNA naziv je za makromolekule u kojima se nalaze genetičke informacije svih živih bića. Svaka molekula DNA sastoji se od dva polimera oblikovana u dvostrukoj zavojnici i pričvršćena kombinacijom četiriju specijaliziranih molekula nazvanih nukleotidi, jedinstveno poredanih da tvore kombinacije gena. Ovaj jedinstveni poredak djeluje poput koda koji definira genetske informacije za svaku stanicu. Ovaj aspekt strukture DNA stoga definira njezinu primarnu funkciju - onu genetske definicije - ali gotovo svaki drugi aspekt strukture DNA utječe na njezine funkcije.
Osnovni parovi i genetski kod
Četiri nukleotida koji čine genetsko kodiranje DNA su adenin (skraćeno A), citozin (C), gvanin (G) i timin (T). Nukleotidi A, C, G i T s jedne strane lanca DNA povezuju se s odgovarajućim nukleotidnim partnerom s druge strane. A-ove se povezuju s T-ima, a C-ove s G-om relativno jakim međumolekularnim vodikovim vezama čineći bazne parove koji definiraju genetski kod. Budući da vam je za održavanje kodiranja potrebna samo jedna strana DNA, ovaj mehanizam uparivanja omogućuje reformaciju molekula DNA u slučaju oštećenja ili u procesu replikacije.
"Desnorukne" dvostruke zavojnice
Većina makromolekula DNA dolazi u obliku dvije paralelne niti koje se uvijaju jedna oko druge, zvane "dvostruka zavojnica". The "okosnice" niti su lanci naizmjeničnih molekula šećera i fosfata, ali geometrija ove okosnice varira.
U prirodi su pronađene tri varijacije ovog oblika, od kojih je B-DNA najtipičnija u čovjeka bića. To je desnoručna spirala, kao i A-DNA, pronađena u dehidriranoj DNA i replicirajućim uzorcima DNA. Razlika između njih dvije je u tome što A-tip ima čvršću rotaciju i veću gustoću baznih parova - poput izgnječene strukture tipa B.
Ljevake dvostruke zavojnice
Drugi oblik DNA koji se prirodno nalazi u živim bićima je Z-DNA. Ova se struktura DNA najviše razlikuje od A ili B-DNK po tome što ima lijevu krivulju. Budući da je to samo privremena struktura pričvršćena na jedan kraj B-DNA, teško ju je analizirati, ali većina znanstvenika vjeruje da djeluje kao vrsta protu-torzijsko sredstvo za uravnoteženje B-DNA dok se na drugom kraju savija (u oblik A) tijekom transkripcije i replikacije koda postupak.
Stabilizacija slaganja baze
Čak i više od vodikovih veza između nukleotida, stabilnost DNA pružaju interakcije "slaganja baze" između susjednih nukleotida. Budući da su svi nukleotidi osim spojnih krajeva hidrofobni (što znači da izbjegavaju vodu), baze se poravnaju okomito na ravninu kralježnice DNA, minimizirajući elektrostatičke učinke molekula pričvršćenih na vanjsku stranu niti ili u interakciji s njima ("solvatna ljuska") i na taj način pružajući stabilnost.
Usmjerenost
Različite tvorbe na krajevima molekula nukleinske kiseline navele su znanstvenike da molekulama dodijele "smjer". Sve molekule nukleinske kiseline završavaju u spojenoj fosfatnoj skupini do petog ugljika deoksiriboznog šećera na jednom kraju, nazvanom "pet glavnih krajeva" (5 'kraj), i s hidroksilnom (OH) skupinom na drugom kraju, nazvanom "tri osnovna kraja" (3' kraj). Budući da se nukleinske kiseline mogu transkribirati samo sintetizirane s 5 'kraja, smatra se da imaju smjer koji ide od 5' kraja do 3 'kraja.
"TATA kutije"
Često će se na kraju 5 'nalaziti kombinacija parova baza timina i adenina, svi redom, nazvani "TATA kutija". Ovi nisu upisani kao dio genetskog koda, već su tu da olakšaju cijepanje (ili "topljenje") DNA nasukati. Vodikove veze između A i T nukleotida slabije su od veza između C i G nukleotida. Tako koncentracija slabijih parova na početku molekule omogućuje sfor lakšu transkripciju.