Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Biologi

Hvordan påvirker strukturen af ​​DNA dens funktion?

Deoxyribonukleinsyre eller DNA er navnet på de makromolekyler, hvori alle levende væsens genetiske oplysninger er indeholdt. Hvert DNA molekyle består af to polymerer formet i en dobbelt helix og vedhæftet af en kombination af fire specialiserede molekyler kaldet nukleotider, bestilt unikt for at danne kombinationer af gener. Denne unikke ordre virker som en kode, der definerer de genetiske oplysninger for hver celle. Dette aspekt af DNA-strukturen definerer derfor sin primære funktion - den genetiske definition - men næsten alle andre aspekter af DNA-strukturen påvirker dets funktioner.

Basepar og den genetiske kode

De fire nukleotider, der udgør DNA's genetiske kodning, er adenin (forkortet A), cytosin (C), guanin (G) og thymin (T). A-, C-, G- og T-nucleotiderne på den ene side af DNA-strengen forbinder deres tilsvarende nukleotidpartner på den anden side. A's forbindelse til T's og C's forbinder til G'er ved relativt stærke intermolekylære hydrogenbindinger, der danner basisparene der definerer genetisk kode. Fordi du kun har brug for en side af DNA'et for at opretholde kodningen, tillader denne parringsmekanisme omdannelse af DNA-molekyler i tilfælde af skade eller i replikationsprocessen.

"Højrehåndede" dobbelthelixstrukturer

De fleste DNA-makromolekyler kommer i form af to parallelle tråde, der vrider rundt hinanden, kaldet en "dobbelt helix". Strålernes "backbones" er kæder af vekslingssukker og fosfatmolekyler, men denne rygrads geometri varierer.

Tre variationer af denne form er blevet fundet i naturen, hvoraf B-DNA er den mest typiske hos mennesker. Det er en højrehåndet spiral, ligesom A-DNA findes i dehydreret DNA og replikerende DNA-prøver. Forskellen mellem de to er, at A-typen har en strammere rotation og større tæthed af basepar - som en scrunched B-type struktur.

Venstrehånds dobbelthelixer

Den anden formular af DNA, der findes naturligt i levende ting, er Z-DNA. Denne DNA struktur er mest forskellig fra A eller B-DNA, idet den har en venstrehåndet kurve. Fordi det kun er en midlertidig struktur, der er knyttet til den ene ende af B-DNA, er det svært at analysere, men de fleste forskere mener, at det virker som et slags mod-torsionsbalanceringsmiddel til B-DNA, da det skrues ned i den anden ende (i en A-form) under kodetransskriptions- og replikationsprocessen.

Base-Stacking Stabilization

Endnu mere end hydrogenbindingerne mellem nukleotiderne dog tilvejebringes DNA-stabilitet ved "base-stacking "interaktioner mellem tilstødende nukleotider. Fordi alle bortset fra de nukleotides forbundne ender er hydrofobe (hvilket betyder at de undgår vand), justerer baserne vinkelret på DNA'ets rygrad, hvilket minimerer de elektrostatiske virkninger af molekylerne, der er knyttet til eller interagerer med ydersiden af ​​strengen (" solvationsskal ") og dermed give stabilitet.

Directionality

De forskellige formationer på nukleinsyremolekylers ender førte forskere til at tildele molekylerne en" retning ". Nukleinsyremolekyler slutter helt i en phosphatgruppe, der er bundet til det femte kulstof i et deoxyribosesukker i den ene ende, kaldet "5-primenden" (5'-enden) og med en hydroxyl (OH) -gruppe i den anden ende, kaldet "tre primære ende" (3 'ende). Fordi nukleinsyrer kun kan transkriberes og syntetiseres fra 5'-enden, anses de for at have en retning, der går fra 5'-enden til 3'-enden.

"TATA-bokse"

Ofte vil 5'-enden være en kombination af thymin- og adeninbasepar i træk, kaldet en "TATA-boks." Disse er ikke indskrevet som en del af den genetiske kode, men de er der for at lette splittelsen (eller "smeltningen") af DNA-strengen. Hydrogenbindingerne mellem A og T nucleotider er svagere end dem mellem C og G nukleotiderne. Således at have en koncentration af de svagere par i begyndelsen af ​​molekylet tillader sfor lettere transkription

Klik for at udvide hele teksten