Kā DNS struktūra ietekmē tā darbību?

Dezoksiribonukleīnskābe jeb DNS ir nosaukums makromolekulām, kurās atrodas visu dzīvo radību ģenētiskā informācija. Katra DNS molekula sastāv no diviem polimēriem, kas veidoti dubultā spirālē un piestiprināti ar četru specializētu molekulu, ko sauc par nukleotīdiem, kombināciju, kas unikāli sakārtotas gēnu kombināciju veidošanai. Šī unikālā kārtība darbojas kā kods, kas nosaka katras šūnas ģenētisko informāciju. Tāpēc šis DNS struktūras aspekts nosaka tā primāro funkciju - ģenētiskās definīcijas -, bet gandrīz visi pārējie DNS struktūras aspekti ietekmē tā funkcijas.

Četri nukleotīdi, kas veido DNS ģenētisko kodēšanu, ir adenīns (saīsināts A), citozīns (C), guanīns (G) un timīns (T). A, C, G un T nukleotīdi vienā DNS virknes pusē savienojas ar to atbilstošo nukleotīdu partneri otrā pusē. A savienojas ar T un C savienojas ar G ar salīdzinoši spēcīgām starpmolekulārām ūdeņraža saitēm, veidojot bāzes pārus, kas nosaka ģenētisko kodu. Tā kā kodēšanas uzturēšanai jums nepieciešama tikai viena DNS puse, šis savienošanas mehānisms ļauj pārveidot DNS molekulas bojājumu gadījumā vai replikācijas procesā.

Lielākā daļa DNS makromolekulu ir divu paralēlu virkņu formā, kas savijas ap otru, ko sauc par "dubulto spirāli". The pavedienu "mugurkauli" ir mainīgas cukura un fosfāta molekulu ķēdes, bet šī mugurkaula ģeometrija mainās.

Dabā ir atrastas trīs šīs formas variācijas, no kurām B-DNS ir tipiskākais cilvēkam būtnes., Tā ir spirāle ar labo roku, tāpat kā A-DNS, kas atrodama dehidrētā DNS un replicē DNS paraugus. Atšķirība starp abiem ir tā, ka A tipam ir stingrāka rotācija un lielāks bāzes pāru blīvums - līdzīgi kā sakrustotai B tipa struktūrai.

Otra DNS forma, kas dabiski sastopama dzīvās būtnēs, ir Z-DNS. Šī DNS struktūra visvairāk atšķiras no A vai B-DNS, jo tai ir kreisās puses līkne. Tā kā tā ir tikai pagaidu struktūra, kas piestiprināta B-DNS vienam galam, to ir grūti analizēt, taču lielākā daļa zinātnieku uzskata, ka tā darbojas kā sava veida pret torsijas balansējošs līdzeklis B-DNS, jo to koda otrā galā (A formā) koda transkripcijas un replikācijas laikā process.

Pat vairāk nekā ūdeņraža saites starp nukleotīdiem, tomēr DNS stabilitāti nodrošina "bāzes sakraušanas" mijiedarbība starp blakus esošajiem nukleotīdiem. Tā kā visi nukleotīdu savienojošie gali, izņemot savienojošos galus, ir hidrofobiski (tas nozīmē, ka tie izvairās no ūdens), pamatnes izlīdzinās perpendikulāri DNS mugurkaula plaknei, līdz minimumam samazinot molekulu elektrostatisko iedarbību, kas pievienota virknei vai mijiedarbojas ar tās ārpusi ("solvāta apvalks"), un tādējādi nodrošina stabilitāti.

Atšķirīgie veidojumi nukleīnskābju molekulu galos lika zinātniekiem molekulām piešķirt "virzienu". Nukleīnskābes molekulas visas beidzas ar piesaistītu fosfātu grupu līdz dezoksiribozes cukura piektajam ogleklim vienā galā, ko sauc par "piecu galveno galu" (5 'galu), un ar hidroksilgrupu (OH) otrā galā, ko sauc par "trīs gala galiem" (3' beigas). Tā kā nukleīnskābes var pārrakstīt tikai sintezētas no 5 'gala, tiek uzskatīts, ka tām ir virziens, kas iet no 5' gala līdz 3 'galam.

Bieži reizes 5 'galā būs timiīna un adenīna bāzes pāru kombinācija, kas tiek dēvēta par "TATA lodziņu". Šie nav ierakstīti kā daļa no ģenētiskā koda, drīzāk tie ir paredzēti, lai veicinātu DNS sadalīšanu (vai "kušanu") dzīsla. Ūdeņraža saites starp A un T nukleotīdiem ir vājākas nekā saites starp C un G nukleotīdiem. Tādējādi vājāko pāru koncentrācija molekulas sākumā ļauj vieglāk pārrakstīt.