Deoxyribonucleïnezuur, of DNA, is de naam voor de macromoleculen waarin de genetische informatie van alle levende wezens is opgenomen. Elk DNA-molecuul bestaat uit twee polymeren gevormd in een dubbele helix en bevestigd door een combinatie van vier gespecialiseerde moleculen, nucleotiden genaamd, die uniek zijn geordend om combinaties van genen te vormen. Deze unieke volgorde werkt als een code die de genetische informatie voor elke cel definieert. Dit aspect van de DNA-structuur definieert daarom zijn primaire functie - die van genetische definitie - maar bijna elk ander aspect van de DNA-structuur beïnvloedt zijn functies.
Basenparen en de genetische code
De vier nucleotiden die de genetische codering van DNA vormen, zijn adenine (afgekort A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T). De A-, C-, G- en T-nucleotiden aan de ene kant van de DNA-streng verbinden met hun corresponderende nucleotidepartner aan de andere kant. A's verbinden met T's en C's verbinden met G's door relatief sterke intermoleculaire waterstofbruggen die de basenparen vormen die de genetische code definiëren. Omdat je maar één kant van het DNA nodig hebt om de codering in stand te houden, maakt dit koppelingsmechanisme de hervorming van DNA-moleculen mogelijk in het geval van beschadiging of in het proces van replicatie.
"Rechtshandige" dubbele helixstructuren
De meeste DNA-macromoleculen hebben de vorm van twee parallelle strengen die om elkaar heen draaien, een 'dubbele helix' genoemd. De "ruggengraat" van de strengen zijn ketens van afwisselende suiker- en fosfaatmoleculen, maar de geometrie van deze ruggengraat varieert.
Er zijn in de natuur drie varianten van deze vorm gevonden, waarvan B-DNA het meest typerend is voor de mens wezens., Het is een rechtshandige spiraal, net als A-DNA, gevonden in gedehydrateerd DNA en replicerende DNA-monsters. Het verschil tussen de twee is dat het A-type een strakkere rotatie heeft en een grotere dichtheid van basenparen - zoals een gekreukte B-type structuur.
Linkshandige dubbele helixen
De andere vorm van DNA die van nature in levende wezens voorkomt, is Z-DNA. Deze DNA-structuur verschilt het meest van A- of B-DNA doordat het een linkshandige curve heeft. Omdat het slechts een tijdelijke structuur is die aan één uiteinde van B-DNA is bevestigd, is het moeilijk te analyseren, maar de meeste wetenschappers geloven dat het werkt als een soort contra-torsionaal balancerend middel voor B-DNA omdat het aan het andere uiteinde (in een A-vorm) wordt gekreukt tijdens de codetranscriptie en -replicatie werkwijze.
Stabilisatie van basisstapeling
Meer nog dan de waterstofbruggen tussen nucleotiden, wordt DNA-stabiliteit echter verschaft door "base-stacking"-interacties tussen aangrenzende nucleotiden. Omdat alle, behalve de verbindende uiteinden van de nucleotiden, hydrofoob zijn (wat betekent dat ze water vermijden), staan de basen loodrecht op het vlak van de DNA-ruggengraat, het minimaliseren van de elektrostatische effecten van de moleculen die zijn gehecht aan of interactie hebben met de buitenkant van de streng (de "solvatatieschil") en zo stabiliteit bieden.
Directionaliteit
De verschillende formaties aan de uiteinden van nucleïnezuurmoleculen brachten wetenschappers ertoe de moleculen een 'richting' toe te wijzen. Nucleïnezuurmoleculen eindigen allemaal in een aangehechte fosfaatgroep aan het vijfde koolstofatoom van een deoxyribosesuiker aan het ene uiteinde, het "five prime end" (5'-uiteinde), en met een hydroxyl (OH) -groep aan het andere uiteinde, het "three prime end" (3' einde). Omdat nucleïnezuren alleen kunnen worden getranscribeerd en gesynthetiseerd vanaf het 5'-uiteinde, wordt aangenomen dat ze een richting hebben die van het 5'-uiteinde naar het 3'-uiteinde gaat.
"TATA-boxen"
Vaak zal aan het 5'-uiteinde een combinatie van thymine- en adenine-basenparen op een rij zijn, een 'TATA-box' genoemd. Deze zijn niet ingeschreven als onderdeel van de genetische code, maar zijn er om het splitsen (of "smelten") van het DNA te vergemakkelijken strand. De waterstofbruggen tussen A- en T-nucleotiden zijn zwakker dan die tussen de C- en G-nucleotiden. Dus een concentratie van de zwakkere paren aan het begin van het molecuul zorgt voor een gemakkelijkere transcriptie.