Cum influențează structura ADN-ului funcției sale?

Acidul dezoxiribonucleic, sau ADN, este numele pentru macromoleculele în care sunt conținute informațiile genetice ale tuturor creaturilor vii. Fiecare moleculă de ADN este formată din doi polimeri formați într-o helică dublă și atașați printr-o combinație de patru molecule specializate numite nucleotide, ordonate unic pentru a forma combinații de gene. Această ordine unică acționează ca un cod care definește informațiile genetice pentru fiecare celulă. Prin urmare, acest aspect al structurii ADN definește funcția sa primară - cea a definiției genetice - dar aproape orice alt aspect al structurii ADN-ului îi influențează funcțiile.

Cele patru nucleotide care constituie codificarea genetică a ADN sunt adenina (prescurtată A), citozina (C), guanina (G) și timina (T). Nucleotidele A, C, G și T de pe o parte a catenei ADN se conectează la partenerul lor de nucleotide corespunzător de pe cealaltă parte. A se conectează la T și C se conectează la G prin legături de hidrogen intermoleculare relativ puternice formând perechile de baze care definesc codul genetic. Deoarece aveți nevoie doar de o parte a ADN-ului pentru a menține codarea, acest mecanism de asociere permite reformarea moleculelor de ADN în caz de deteriorare sau în procesul de replicare.

Majoritatea macromoleculelor de ADN au forma a două fire paralele care se răsucesc una în jurul celeilalte, numite „dublă helix”. „coloanele vertebrale” ale firelor sunt lanțuri de molecule alternante de zahăr și fosfat, dar geometria acestei coloane vertebrale variază.

Trei variante ale acestei forme au fost găsite în natură, dintre care ADN-ul B este cel mai tipic la om ființe., Este o spirală dreaptă, la fel ca ADN-ul A, găsit în ADN-ul deshidratat și replicând probe de ADN. Diferența dintre cele două este că tipul A are o rotație mai strânsă și o densitate mai mare a perechilor de baze - ca o structură de tip B scrunched.

Cealaltă formă de ADN care se găsește în mod natural în ființele vii este ADN-ul Z. Această structură ADN este cel mai diferită de ADN-ul A sau B-ADN prin faptul că are o curbă stângaci. Deoarece este doar o structură temporară atașată la un capăt al ADN-ului B, este dificil de analizat, dar majoritatea oamenilor de știință cred că acționează ca un fel de agent de echilibrare contra-torsional pentru ADN-B, deoarece este aruncat în jos pe celălalt capăt (într-o formă A) în timpul transcrierii și replicării codului proces.

Chiar și mai mult decât legăturile de hidrogen dintre nucleotide, stabilitatea ADN-ului este asigurată prin interacțiuni de „stivuire a bazelor” între nucleotidele adiacente. Deoarece toate capetele de conectare ale nucleotidelor sunt hidrofobe (adică evită apa), bazele se aliniază perpendicular pe planul coloanei vertebrale a ADN-ului, minimizarea efectelor electrostatice ale moleculelor atașate la sau interacționând cu exteriorul catenei („învelișul de solvație”) și asigurând astfel stabilitate.

Diferitele formațiuni de pe capetele moleculelor de acid nucleic i-au determinat pe oamenii de știință să atribuie moleculelor o „direcție”. Moleculele de acid nucleic se termină într-o grupare fosfat atașată la cel de-al cincilea carbon al unui zahăr dezoxiriboză pe un capăt, numit „capătul primar cinci” (capătul 5 ’) și cu o grupare hidroxil (OH) la celălalt capăt, numit„ capătul trei primar ”(3’ Sfârșit). Deoarece acizii nucleici pot fi transcriși doar sintetizați de la capătul 5 ', se consideră că au o direcție care merge de la capătul 5' la capătul 3 '.

De multe ori, la capătul 5 'va exista o combinație de perechi de baze timină și adenină, toate la rând, numită „cutie TATA”. Aceste nu sunt înscrise ca parte a codului genetic, ci mai degrabă sunt acolo pentru a facilita divizarea (sau „topirea”) ADN-ului șuviță. Legăturile de hidrogen dintre nucleotidele A și T sunt mai slabe decât cele dintre nucleotidele C și G. Astfel, având o concentrație de perechi mai slabe la începutul moleculei, permite o transcriere mai ușoară.