Deoksiribonukleinska kislina ali DNA je ime za makromolekule, v katerih so genske informacije vseh živih bitij. Vsaka molekula DNA je sestavljena iz dveh polimerov, oblikovanih v dvojni vijačnici in pritrjenih s kombinacijo štirih specializiranih molekul, imenovanih nukleotidi, ki so unikatno uvrščene v kombinacije genov. Ta edinstveni vrstni red deluje kot koda, ki določa genetske informacije za vsako celico. Ta vidik strukture DNK torej določa njeno primarno funkcijo - to je genetska opredelitev -, vendar skoraj vsak drugi vidik strukture DNK vpliva na njene funkcije.
Osnovni pari in genetska koda
Štirje nukleotidi, ki tvorijo genetsko kodiranje DNA, so adenin (okrajšano A), citozin (C), gvanin (G) in timin (T). Nukleotidi A, C, G in T na eni strani verige DNA se povežejo z ustreznim nukleotidnim partnerjem na drugi strani. A-ji se na T-je, C-ji pa na G-je z razmeroma močnimi medmolekularnimi vodikovimi vezmi, ki tvorijo osnovne pare, ki določajo genetsko kodo. Ker za ohranjanje kodiranja potrebujete le eno stran DNA, ta mehanizem združevanja omogoča reformacijo molekul DNA v primeru poškodbe ali v procesu razmnoževanja.
"Desnorukne" dvojne vijačne konstrukcije
Večina makromolekul DNA je v obliki dveh vzporednih pramenov, ki se zvijata drug okoli drugega, kar se imenuje "dvojna vijačnica". The "hrbtenice" niti so verige izmeničnih molekul sladkorja in fosfata, toda geometrija te hrbtenice se spreminja.
V naravi so odkrili tri različice te oblike, med katerimi je B-DNA najbolj značilna za človeka bitja., Je desničarska spirala, tako kot A-DNA, ki jo najdemo v dehidrirani DNA in replicirajočih vzorcih DNA. Razlika med obema je v tem, da ima A-tip tesnejše vrtenje in večjo gostoto baznih parov - tako kot zdrobljena struktura tipa B.
Levoroke dvojne vijačnice
Druga oblika DNK, ki jo naravno najdemo v živih bitjih, je Z-DNA. Ta struktura DNA se najbolj razlikuje od A ali B-DNK po tem, da ima levičarsko krivuljo. Ker gre le za začasno strukturo, pritrjeno na en konec B-DNA, jo je težko analizirati, vendar večina znanstvenikov meni, da deluje kot nekakšna vrsta proti torzijsko izravnalno sredstvo za B-DNA, saj se na drugem koncu med transkripcijo in replikacijo kode strga navzdol (v obliko A) proces.
Stabilizacija osnovnega zlaganja
Še bolj kot vodikove vezi med nukleotidi pa stabilnost DNA zagotavljajo interakcije "zlaganja baz" med sosednjimi nukleotidi. Ker so vsi nukleotidi razen povezovalnih koncev hidrofobni (kar pomeni, da se izogibajo vodi), se baze poravnajo pravokotno na ravnino hrbtenice DNA, minimiziranje elektrostatičnih učinkov molekul, pritrjenih na zunanjo stran pramena ("solvatna lupina") ali interakcija z njimi, in s tem zagotavljanje stabilnosti.
Usmerjenost
Različne tvorbe na koncih molekul nukleinske kisline so vodile znanstvenike, da so molekulam dodelili "smer". Vse molekule nukleinske kisline se končajo v vezani fosfatni skupini do petega ogljika deoksiriboznega sladkorja na enem koncu, ki se imenuje "pet glavnih koncev" (5 'konec), in s hidroksilno (OH) skupino na drugem koncu, imenovanih "trije glavni konec" (3' konec). Ker je nukleinske kisline mogoče sintetizirati samo s 5 'konca, se šteje, da imajo smer, ki gre od 5' do 3 'konca.
"TATA škatle"
Pogosto bo na koncu 5 'kombinacija osnovnega para timina in adenina, imenovanega "polje TATA". Te niso vpisani kot del genetske kode, temveč so tam, da olajšajo cepitev (ali "taljenje") DNA pramen. Vodikove vezi med nukleotidi A in T so šibkejše od vezi med nukleotidoma C in G. Tako koncentracija šibkejših parov na začetku molekule omogoča sfor lažjo transkripcijo.