A dezoxiribonukleinsav vagy DNS annak a makromolekulának a neve, amelyben minden élőlény genetikai információja megtalálható. Mindegyik DNS-molekula két polimerből áll, amelyeket kettős spirál alakít ki, és négy speciális molekula kombinációja kapcsolódik nukleotidokhoz, egyedileg rendezve a gének kombinációinak kialakításához. Ez az egyedi rend úgy működik, mint egy kód, amely meghatározza az egyes sejtek genetikai információit. A DNS szerkezetének ez a szempontja tehát meghatározza elsődleges funkcióját - a genetikai meghatározás funkcióját -, de a DNS szerkezetének szinte minden más aspektusa befolyásolja funkcióit.
Alappárok és a genetikai kód
A DNS genetikai kódolását képező négy nukleotid az adenin (rövidítve A), citozin (C), guanin (G) és timin (T). A DNS-szál egyik oldalán található A, C, G és T nukleotidok a másik oldalon a megfelelő nukleotidpartnerükhöz kapcsolódnak. Az A-k kapcsolódnak a T-hez, a C-k pedig viszonylag erős molekulák közötti hidrogénkötésekkel kapcsolódnak, amelyek a genetikai kódot meghatározó bázispárokat alkotják. Mivel a kódolás fenntartásához csak a DNS egyik oldalára van szükség, ez a párosítási mechanizmus lehetővé teszi a DNS-molekulák reformálását károsodás vagy replikációs folyamat során.
"Jobbkezes" kettős spirál szerkezetek
A legtöbb DNS-makromolekula két egymással körbefutó párhuzamos szál formájában jelenik meg, az úgynevezett "kettős spirál". A A szálak "gerincei" váltakozó cukor- és foszfátmolekulák láncai, de ennek a gerincnek a geometriája váltakozik.
Ennek a formának három változatát találták meg a természetben, amelyek közül a B-DNS a legjellemzőbb az emberben lények., Ez egy jobbkezes spirál, akárcsak az A-DNS, amely megtalálható a dehidratált DNS-ben és replikálja a DNS mintákat. A különbség a kettő között az, hogy az A-típus szorosabb forgatással és nagyobb bázispár-sűrűséggel rendelkezik - mint egy lerobbant B-típusú szerkezet.
Balkezes kettős spirálok
Az élőlényekben természetesen megtalálható DNS másik formája a Z-DNS. Ez a DNS-szerkezet abban különbözik leginkább az A vagy B-DNS-től, hogy balkezes görbével rendelkezik. Mivel ez csak egy átmeneti szerkezet, amely a B-DNS egyik végéhez kapcsolódik, nehezen elemezhető, de a legtöbb tudós úgy véli, hogy ez egyfajta torzításellenes kiegyensúlyozó szer a B-DNS számára, mivel a másik végén (A-alakúra) lesújtják a kód transzkripciója és replikációja során folyamat.
Alaphelyzet stabilizálás
Még a nukleotidok közötti hidrogénkötéseknél is nagyobb a DNS-stabilitás a szomszédos nukleotidok közötti "bázis-egymásra rakás" kölcsönhatások révén. Mivel a nukleotidok összekötő végei kivételével valamennyi hidrofób (vagyis elkerüli a vizet), az alapok merőlegesek a DNS gerincének síkjára, minimalizálva a szál külsejéhez kapcsolt vagy azzal kölcsönhatásba lépő molekulák elektrosztatikus hatásait (a "szolvatációs héj"), és ezáltal biztosítva a stabilitást.
Irányosság
A nukleinsavmolekulák végeinek különböző formációi arra késztették a tudósokat, hogy a molekulákat "irányba" jelöljék. A nukleinsavmolekulák mind kapcsolódnak egy foszfátcsoporthoz az egyik végén lévő dezoxiribóz-cukor ötödik szénatomjáig, az úgynevezett "öt fő vég" (5 'vég), a másik végén pedig egy hidroxil (OH) csoporttal, a "három fő vég" néven (3') vége). Mivel a nukleinsavak csak az 5'-végből szintetizálva írhatók le, úgy tekinthetők, hogy irányuk az 5'-végtől a 3'-végig tart.
"TATA dobozok"
Gyakran előfordul, hogy az 5 'végén a timin és az adenin bázispárok kombinációja lesz egymás után, úgynevezett "TATA doboz". Ezek nem szerepelnek a genetikai kód részeként, hanem azért vannak, hogy megkönnyítsék a DNS felosztását (vagy "olvadását") part. Az A és T nukleotidok közötti hidrogénkötések gyengébbek, mint a C és G nukleotidok között. Így a gyengébb párok koncentrációja a molekula elején lehetővé teszi az egyszerűbb átírást.