Ako ovplyvňuje štruktúra DNA jej funkciu?

Kyselina deoxyribonukleová alebo DNA je názov pre makromolekuly, v ktorých sú obsiahnuté genetické informácie všetkých živých tvorov. Každá molekula DNA sa skladá z dvoch polymérov tvarovaných do dvojitej špirály a pripojených kombináciou štyroch špecializovaných molekúl nazývaných nukleotidy, ktoré sú jedinečne usporiadané tak, aby vytvorili kombinácie génov. Toto jedinečné poradie funguje ako kód, ktorý definuje genetické informácie pre každú bunku. Tento aspekt štruktúry DNA preto definuje jej primárnu funkciu - genetickú definíciu -, ale takmer všetky ostatné aspekty štruktúry DNA ovplyvňujú jej funkcie.

Štyri nukleotidy, ktoré tvoria genetické kódovanie DNA, sú adenín (skrátene A), cytozín (C), guanín (G) a tymín (T). A, C, G a T nukleotidy na jednej strane reťazca DNA sa pripájajú k ich zodpovedajúcim nukleotidovým partnerom na druhej strane. A sa pripájajú k T a C sa pripájajú k G relatívne silnými medzimolekulovými vodíkovými väzbami, ktoré tvoria páry báz, ktoré definujú genetický kód. Pretože na udržanie kódovania potrebujete iba jednu stranu DNA, umožňuje tento párovací mechanizmus reformáciu molekúl DNA v prípade poškodenia alebo v procese replikácie.

Väčšina makromolekúl DNA má tvar dvoch paralelných vlákien, ktoré sa krútia okolo seba a nazývajú sa „dvojitá špirála“. The „kostry“ reťazcov sú reťazce striedajúcich sa molekúl cukru a fosfátov, ale geometria tejto chrbtice sa líši.

V prírode sa našli tri variácie tohto tvaru, z ktorých B-DNA je najtypickejšia pre človeka bytosti., Je to špirála pre pravákov, rovnako ako A-DNA, ktorá sa nachádza v dehydratovanej DNA a replikuje sa vo vzorkách DNA. Rozdiel medzi nimi spočíva v tom, že typ A má užšiu rotáciu a väčšiu hustotu párov báz - ako scrunched štruktúra typu B.

Druhou formou DNA, ktorá sa prirodzene nachádza v živých organizmoch, je Z-DNA. Táto štruktúra DNA sa najviac líši od A alebo B-DNA v tom, že má ľavostrannú krivku. Pretože je to iba dočasná štruktúra pripojená k jednému koncu B-DNA, je ťažké ju analyzovať, ale väčšina vedcov sa domnieva, že funguje ako druh proti-torzné vyvažovacie činidlo pre B-DNA, pretože je scripované na druhom konci (do tvaru A) počas transkripcie a replikácie kódu procesu.

Ešte viac než len medzi vodíkovými väzbami medzi nukleotidmi je však stabilita DNA zabezpečená „bázickými“ interakciami medzi susednými nukleotidmi. Pretože všetky okrem spojovacích koncov nukleotidov sú hydrofóbne (to znamená, že sa vyhýbajú vode), základy sa zarovnávajú kolmo na rovinu chrbtovej kosti DNA, minimalizácia elektrostatických účinkov molekúl pripojených k vonkajšej časti reťazca alebo interakcie s ním („solvatačná škrupina“) a tým zabezpečenie stability.

Rôzne formácie na koncoch molekúl nukleových kyselín viedli vedcov k tomu, aby molekulám priradili „smer“. Všetky molekuly nukleovej kyseliny končia pripojenou fosfátovou skupinou na piaty uhlík deoxyribózového cukru na jednom konci, ktorý sa nazýva „päť hlavných konci“ (5 'koniec), a s hydroxylovou (OH) skupinou na druhom konci, nazývaný „tri hlavné konce“ (3' koniec). Pretože nukleové kyseliny môžu byť transkribované syntetizované iba z 5 'konca, považuje sa za smer smerujúci od 5' konca k 3 'koncu.

Na 5 'konci bude často kombinácia párov báz tymínu a adenínu všetko v rade, čo sa nazýva „TATA box“. Títo nie sú vpísané ako súčasť genetického kódu, skôr sú tu na uľahčenie štiepenia (alebo „topenia“) DNA vlákno. Vodíkové väzby medzi A a T nukleotidmi sú slabšie ako medzi C a G nukleotidmi. Koncentrácia slabších párov na začiatku molekuly teda umožňuje ľahšiu transkripciu.