Bookshelf

DNA to podwójna helisa

DNA składa się z dwóch łańcuchów („nici”) nukleotydów skręconych w kształt podwójnej helisy. Dwie nici nukleotydowe są utrzymywane razem przez słabe skojarzenia między podstawami każdej nici, tworząc strukturę podobną do spiralnych schodów (rysunek 2-2). Trzon każdej nici jest powtarzającym się polimerem cukru fosforanowo–deoksyrybozowego. Wiązania cukrowo-fosforanowe w tym kręgosłupie nazywane są wiązaniami fosfodiestrowymi. Przywiązanie wiązań fosfodiestrowych do grup cukrowych jest ważne w opisie sposobu organizacji łańcucha nukleotydowego.Należy zauważyć, że węgle grup cukru są ponumerowane od 1 'do 5′. Jedna część wiązania fosfodiestrowego znajduje się między fosforanem a 5′ węglem ofdeoksyrybozy, a druga między fosforanem a 3′ węglem ofdeoksyrybozy. Dlatego mówi się, że każdy szkielet cukrowno-fosforanowy ma biegunowość od 5’do 3′, a zrozumienie tej biegunowości jest niezbędne do zrozumienia, w jaki sposób Dnafull spełnia swoje role. W dwuniciowej cząsteczce DNA, dwa kręgosłupy są w przeciwnej,lub przeciwnej, orientacji, jak pokazano na fig. 2-2. Jedna z nich jest zorientowana 5′ → 3′; druga, choć 5′ → 3′, biegnie w kierunku przeciwnym, lub, patrząc w inną stronę, jest 3′ → 5′.

zasady są dołączone do 1′ węgla każdego cukru deoksyrybozy w tylnej części każdej nici. Interakcje między parami zasad, po jednej z każdej nici, trzymają razem dwie nici cząsteczki DNA. Zasady DNA oddziałują zgodnie z bardzo prostą zasadą, mianowicie, że istnieją tylko dwa typy par zasad: A * T i G * C. zasady w tych dwóch parach zasad są uważane za komplementarne. Oznacza to, że na każdym „etapie” klatki schodowejdwuosobista cząsteczka DNA, jedynymi związkami Zasady do zasady, które mogą istnieć między dwoma pasmami bez istotnego zniekształcenia dwuniciowej cząsteczki Dnamolekuły, są A·T I G·C.

związek A Z T i G z C odbywa się poprzez wiązania wodorowe.Poniżej znajduje się przykład wiązania wodorowego:

każdy atom wodoru w grupie NH2 jest lekko dodatni(δ+), ponieważ atom azotu ma tendencję do przyciągania elektronów zaangażowanych w Wiązanie N–H, pozostawiając w ten sposób atom wodoru nieco krótszy od elektronów. Atom tlenu ma w swojej zewnętrznej powłoce sześć niezwiązanych elektronów, co czyni go nieco ujemnym (δ -). Wiązanie wodorowe tworzy się między jednym nieznacznie dodatnim atomem H i jednym lekko ujemnym atomem-w tym przykładzie O. Wiązania wodorowe sąjakie słabe (tylko około 3 procent siły wiązania kowalencyjnego), ale ta słabość (jak zobaczymy) jest ważna dla roli cząsteczki DNA w dziedziczności.Jeszcze jeden ważny fakt chemiczny: wiązanie wodorowe jest znacznie silniejsze, jeśli Atomy uczestniczące są „skierowane na siebie” (to znaczy, jeśli ich wiązania są niewspółosiowe), jak pokazano na szkicu.

zauważ, że ponieważ para G·C ma trzy wiązania wodorowe, podczas gdy para a·t ma tylko dwa, można by przewidzieć, że DNA zawierające wiele par G·C będzie bardziej odporne niż DNA zawierające wiele par a·T. W rzeczywistości ta prognoza jest potwierdzona. Ciepło powoduje, że dwie nici podwójnej helisy DNA oddzielają się (proces zwany topnieniem DNA lub Dnadenaturacją); można wykazać, że DNAs o wyższej zawartości G + C wymagają wyższych temperatur, aby je stopić.

chociaż wiązania wodorowe są indywidualnie słabe, to dwie nitki cząsteczek Dnamolekuły są utrzymywane razem w stosunkowo stabilny sposób, ponieważ istnieje duża liczba tych wiązań. Ważne jest, aby nici były łączone przez takie słabe interakcje, ponieważ muszą być oddzielone podczas Dnareplikacji i podczas transkrypcji do RNA.

dwie sparowane nici nukleotydowe automatycznie zakładają podwójną helikalkonfigurację (Rysunek 2-3), głównie poprzez interakcję par zasad. Pary bazowe, które są płaskimi strukturami planarowymi, układają się jeden na drugim w środku podwójnej helisy.Układanie w stosy (fig.2-3c) zwiększa stabilność cząsteczki DNA poprzez wykluczenie cząsteczek wody z przestrzeni pomiędzy parami zasad. Najbardziej stabilną formą wynikającą z układania bazy jest podwójna spirala z dwoma różnymi rozmiarami rowków biegnących w spirali.Są to główne rowki i drobne rowki, które można zobaczyć w modelach. Pojedyncza nić nukleotydów nie ma struktury spiralnej; helicalshape DNA zależy całkowicie od parowania i układania zasad w równoległych nici.