חומצה דאוקסיריבונוקלאית, או DNA, הוא שם המיקרומולקולות בהן כל המידע הגנטי של היצורים החיים. כל מולקולת DNA מורכבת משני פולימרים המעוצבים בסליל כפול ומחוברים על ידי שילוב של ארבע מולקולות מיוחדות הנקראות נוקליאוטידים, המורה באופן ייחודי ליצור שילובי גנים. סדר ייחודי זה פועל כקוד המגדיר את המידע הגנטי לכל תא. היבט זה של מבנה ה- DNA מגדיר אפוא את תפקידו העיקרי - זה של ההגדרה הגנטית - אך כמעט כל היבט אחר של מבנה ה- DNA משפיע על תפקידיו.
זוגות בסיס והצופן הגנטי
ארבעת הנוקלאוטידים המהווים את הקידוד הגנטי של ה- DNA הם אדנין (בקיצור A), ציטוזין (C), גואנין (G) ותימין (T). נוקליאוטידים A, C, G ו- T בצד אחד של גדיל ה- DNA מתחברים לשותף הנוקליאוטידים המקביל שלהם בצד השני. A מתחברים ל- T ו- C מתחברים ל- G על ידי קשרי מימן בין-מולקולריים חזקים יחסית היוצרים את צמדי הבסיס המגדירים קוד גנטי. מכיוון שאתה זקוק רק לצד אחד של ה- DNA כדי לשמור על הקידוד, מנגנון ההתאמה הזה מאפשר לבצע רפורמציה של מולקולות DNA במקרה של נזק או בתהליך שכפול.
מבני סליל כפולים "ביד ימין"
רוב מקרומולקולות ה- DNA מגיעות בצורת שני גדילים מקבילים המתפתלים זה בזה, המכונים "סליל כפול". ה "עמוד השדרה" של החוטים הם שרשראות של מולקולות סוכר ופוספט מתחלפות, אך הגיאומטריה של עמוד השדרה הזה משתנה.
שלוש וריאציות של צורה זו נמצאו בטבע, אשר B-DNA הוא האופייני ביותר לאדם יש ספירלה ימנית, כמו גם A-DNA, שנמצאת ב- DNA מיובש ובדגימות DNA משכפלות. ההבדל בין השניים הוא שלסוג A יש סיבוב הדוק יותר וצפיפות גדולה יותר של זוגות בסיס - כמו מבנה מקומט מסוג B.
סלילים כפולים ביד שמאל
צורת ה- DNA האחרת שנמצאת באופן טבעי ביצורים חיים היא Z-DNA. מבנה DNA זה שונה ביותר מ- A או B-DNA בכך שהוא בעל עקומה שמאלית. מכיוון שמדובר רק במבנה זמני המחובר לקצה אחד של ה- B-DNA, קשה לנתח אותו, אך רוב המדענים מאמינים שהוא פועל כמעין חומר איזון נגד-פיתול ל- B-DNA כשהוא מכווץ בצד השני (לצורת A) במהלך תעתיק הקוד ושכפולו תהליך.
ייצוב ערימת בסיס
אפילו יותר מקשרי המימן בין נוקליאוטידים, יציבות ה- DNA מסופקת על ידי אינטראקציות "ערימת בסיס" בין נוקלאוטידים סמוכים. מכיוון שכל הקצוות המקושרים מלבד הנוקלאוטידים הידרופובי (כלומר הם נמנעים ממים), הבסיסים מתיישרים בניצב למישור עמוד השדרה של ה- DNA, למזער את ההשפעות האלקטרוסטטיות של המולקולות המחוברות או מתקיימות עם החלק החיצוני של החוט ("פגז ההתמדה") ובכך לספק יציבות.
כיווניות
התצורות השונות בקצות המולקולות של חומצות גרעין הובילו את המדענים להקצות למולקולות "כיוון". מולקולות של חומצות גרעין מסתיימות בקבוצת פוספט לפחמן החמישי של סוכר דה-אוקסריבוז בקצהו האחד, הנקרא "קצה חמש ראשוני" (קצה 5 '), ובקצהו השני קבוצה של הידרוקסיל (OH), הנקרא "קצה ראשוני שלושת" (3' סוֹף). מכיוון שניתן לתמלל חומצות גרעין רק מסונתזות מקצה 5 ', הן נחשבות לבעלות כיוון שעובר מקצה 5' לקצה 3 '.
"קופסאות TATA"
פעמים רבות, בקצה ה -5 'יהיה שילוב של זוגות בסיס של תימין ואדנין, כל זה ברצף, הנקרא "תיבת TATA". אלה אינם רשומים כחלק מהקוד הגנטי, אלא הם שם כדי להקל על פיצול (או "התכה") של ה- DNA גָדִיל. קשרי המימן בין נוקליאוטידים A ו- T חלשים יותר מאלה שבין נוקליאוטידים C ו- G. כך שיש ריכוז של הזוגות החלשים יותר בתחילת המולקולה, מאפשרים שעתוק קל יותר.