각각 길이가 약 3 1/4 피트 인 두 개의 얇은 가닥이 발수성 재료 조각으로 함께 고정되어 하나의 실을 형성한다고 상상해보십시오. 이제 그 실을 직경 수 마이크로 미터의 물이 채워진 용기에 끼워 넣는 것을 상상해보십시오. 이것은 인간 DNA가 세포핵 내에서 직면하는 조건입니다. DNA의 화학적 구성은 단백질의 작용과 함께 DNA의 두 바깥 쪽 가장자리를 나선형 또는 나선 모양으로 비틀어 DNA가 작은 핵에 맞도록 도와줍니다.
크기
세포핵 내에서 DNA는 단단히 감겨있는 실 모양의 분자입니다. 핵과 DNA 분자는 생물과 세포 유형에 따라 크기가 다릅니다. 모든 경우에 한 가지 사실은 일관되게 유지됩니다. 편평하게 늘어난 세포의 DNA는 핵의 직경보다 기하 급수적으로 길다는 것입니다. 공간 제약은 DNA를 더 압축하기 위해 비틀기를 필요로하며, 화학은 비틀림이 어떻게 발생하는지 설명합니다.
화학
DNA는 설탕, 인산염 및 질소 염기의 세 가지 다른 화학 성분의 작은 분자로 만들어진 큰 분자입니다. 당과 인산염은 DNA 분자의 바깥 쪽 가장자리에 있으며, 그 사이에 염기가 사다리의 가로대처럼 배열되어 있습니다. 우리 세포의 체액이 수성이라는 점을 감안할 때이 구조는 의미가 있습니다. 설탕과 인산염은 모두 친수성이거나 물을 좋아하는 반면 염기는 소수성이거나 물을 두려워합니다.
구조
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이제 사다리 대신 꼬인 밧줄을 그려보세요. 꼬임은 로프의 가닥을 서로 가깝게 만들어 그들 사이에 작은 공간을 남깁니다. DNA 분자는 비슷하게 뒤틀려 내부의 소수성 염기 사이의 공간을 축소합니다. 나선형 모양은 물이 그들 사이로 흐르는 것을 막고 동시에 각 화학 성분의 원자가 겹치거나 간섭하지 않고 들어갈 수있는 여지를 남깁니다.
스태킹
염기의 소수성 반응은 DNA의 비틀림에 영향을 미치는 유일한 화학적 사건이 아닙니다. DNA의 두 가닥에서 서로 가로 지르는 질소 염기는 서로를 끌어 당깁니다. 그러나 적층 력이라고하는 또 다른 인력도 작용합니다. 적층 력은 동일한 가닥에서 서로 위 또는 아래에있는베이스를 끌어 당깁니다. 듀크 대학의 연구자들은 각 염기가 서로 다른 적층 력을 발휘하는 하나의 염기로 구성된 DNA 분자를 합성하여 DNA의 나선형 모양에 기여하는 것을 배웠습니다.
단백질
어떤 경우에는 단백질이 DNA의 일부를 더 단단히 감아 소위 슈퍼 코일을 형성 할 수 있습니다. 예를 들어, DNA 복제를 돕는 효소는 DNA 가닥을 이동할 때 추가 꼬임을 만듭니다. 또한, 13S 콘 덴신이라는 단백질은 세포 분열 직전에 DNA에서 슈퍼 코일을 촉진하는 것으로 보입니다. 과학자들은 DNA 이중 나선의 뒤틀림을 더 이해하기 위해이 단백질을 계속 연구하고 있습니다.