โครงสร้างของ DNA มีอิทธิพลต่อการทำงานของมันอย่างไร?

กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกหรือ DNA เป็นชื่อของโมเลกุลขนาดใหญ่ซึ่งมีข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด โมเลกุลดีเอ็นเอแต่ละโมเลกุลประกอบด้วยพอลิเมอร์สองตัวที่มีรูปร่างเป็นเกลียวคู่และยึดติดด้วยการรวมกันของโมเลกุลพิเศษสี่ตัวที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ซึ่งได้รับคำสั่งอย่างเฉพาะเจาะจงเพื่อสร้างการรวมกันของยีน ลำดับที่ไม่ซ้ำกันนี้ทำหน้าที่เหมือนรหัสที่กำหนดข้อมูลทางพันธุกรรมสำหรับแต่ละเซลล์ โครงสร้างของ DNA ในลักษณะนี้จึงกำหนดหน้าที่หลักของมัน นั่นคือคำจำกัดความทางพันธุกรรม แต่โครงสร้างอื่นๆ ของ DNA เกือบทั้งหมดมีอิทธิพลต่อหน้าที่ของมัน

นิวคลีโอไทด์สี่ชนิดที่ประกอบเป็นรหัสพันธุกรรมของ DNA ได้แก่ อะดีนีน (ตัวย่อ A), ไซโตซีน (C), กัวนีน (G) และไทมีน (T) นิวคลีโอไทด์ A, C, G และ T ที่ด้านหนึ่งของสาย DNA เชื่อมต่อกับคู่ของนิวคลีโอไทด์ที่สอดคล้องกันในอีกด้านหนึ่ง A เชื่อมต่อกับ T และ C เชื่อมต่อกับ G โดยพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลที่ค่อนข้างแรงสร้างคู่เบสที่กำหนดรหัสพันธุกรรม เนื่องจากคุณต้องการเพียงด้านเดียวของ DNA เพื่อรักษารหัส กลไกการจับคู่นี้ช่วยให้สามารถเปลี่ยนแปลงโมเลกุลของ DNA ในกรณีที่เกิดความเสียหายหรือในกระบวนการจำลองแบบ

โมเลกุลของ DNA ส่วนใหญ่มาในรูปของเส้นคู่ขนานสองเส้นที่พันกันซึ่งเรียกว่า "เกลียวคู่" ดิ "กระดูกสันหลัง" ของเกลียวเป็นโซ่ของโมเลกุลน้ำตาลและฟอสเฟตสลับกัน แต่เรขาคณิตของกระดูกสันหลังนี้ แตกต่างกันไป

สามรูปแบบของรูปร่างนี้พบได้ในธรรมชาติ ซึ่ง B-DNA เป็นลักษณะทั่วไปของมนุษย์มากที่สุด สิ่งมีชีวิต, มันเป็นเกลียวขวา เช่นเดียวกับ A-DNA ซึ่งพบใน DNA ที่ขาดน้ำและการจำลองตัวอย่าง DNA ความแตกต่างระหว่างทั้งสองคือ A-type มีการหมุนที่แน่นกว่าและความหนาแน่นของคู่เบสที่มากขึ้น - เช่นโครงสร้าง B-type ที่ขัดแล้ว

อีกรูปแบบหนึ่งของ DNA ที่พบตามธรรมชาติในสิ่งมีชีวิตคือ Z-DNA โครงสร้างดีเอ็นเอนี้แตกต่างจาก A หรือ B-DNA มากที่สุดตรงที่มีเส้นโค้งทางซ้าย เนื่องจากเป็นเพียงโครงสร้างชั่วคราวที่ติดอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของ B-DNA จึงยากต่อการวิเคราะห์ แต่นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่ามันทำหน้าที่เหมือน ตัวแทนปรับสมดุลบิดเบี้ยวสำหรับ B-DNA เนื่องจากถูกบีบอัดที่ปลายอีกด้านหนึ่ง (ให้เป็นรูป A) ในระหว่างการถอดรหัสและการจำลองแบบโค้ด กระบวนการ.

ยิ่งกว่าพันธะไฮโดรเจนระหว่างนิวคลีโอไทด์ ความคงตัวของ DNA นั้นถูกจัดให้มีขึ้นโดยปฏิสัมพันธ์แบบ "ซ้อนฐาน" ระหว่างนิวคลีโอไทด์ที่อยู่ติดกัน เนื่องจากทั้งหมดยกเว้นปลายเชื่อมต่อของนิวคลีโอไทด์เป็นแบบไม่ชอบน้ำ (หมายถึงพวกมันหลีกเลี่ยงน้ำ) ฐานจะตั้งฉากกับระนาบของกระดูกสันหลังของดีเอ็นเอ การลดผลกระทบจากไฟฟ้าสถิตของโมเลกุลที่ติดอยู่หรือมีปฏิสัมพันธ์กับด้านนอกของเกลียว ("เปลือกการละลาย") และด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิดความเสถียร

การก่อตัวที่แตกต่างกันที่ปลายของโมเลกุลกรดนิวคลีอิกทำให้นักวิทยาศาสตร์กำหนด "ทิศทาง" ให้กับโมเลกุล โมเลกุลของกรดนิวคลีอิกทั้งหมดสิ้นสุดในกลุ่มฟอสเฟตที่แนบมา ไปยังคาร์บอนที่ห้าของน้ำตาลดีออกซีไรโบสที่ปลายด้านหนึ่ง เรียกว่า "ปลายห้าอัน" (5' ปลาย) และมีหมู่ไฮดรอกซิล (OH) ที่ปลายอีกด้านหนึ่ง เรียกว่า "ปลายสามอัน" (3' จบ) เนื่องจากกรดนิวคลีอิกสามารถถอดความจากการสังเคราะห์จากปลาย 5' เท่านั้น จึงถือว่ามีทิศทางไปจากปลาย 5' ไปยังปลาย 3'

บ่อยครั้ง ที่ปลาย 5' จะเป็นการรวมกันของไทมีนและอะดีนีนเบสคู่กัน เรียกว่า "กล่องทาทา" เหล่านี้ ไม่ได้ถูกจารึกไว้เป็นส่วนหนึ่งของรหัสพันธุกรรม แต่มีไว้เพื่ออำนวยความสะดวกในการแยก (หรือ "ละลาย") ของดีเอ็นเอ สาระ พันธะไฮโดรเจนระหว่างนิวคลีโอไทด์ A และ T นั้นอ่อนแอกว่าพันธะระหว่างนิวคลีโอไทด์ C และ G ดังนั้นการมีความเข้มข้นของคู่ที่อ่อนแอกว่าที่จุดเริ่มต้นของโมเลกุลทำให้สามารถถอดความได้ง่ายขึ้น