ДНК молна структура; куларен
Дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) Е генетичната информация на повечето живи организми (за разлика от тях, някои вируси, ретровируси, използват рибонуклеинова киселина (РНК) като генетична информация).
- ДНК може да бъде копирана чрез последователни клетъчни поколения: ДНК репликация
- ДНК може да бъде преобразувана в протеини: транскрипция на ДНК в РНК, впоследствие трансформирана в протеини
- ДНК може да бъде поправена, когато е необходимо: ДНК поправка.
Рибонуклеиновите киселини (m-RNA, r-RNA, t-RNA) ще бъдат описани в друга глава.
- ДНК е полимер, направен от единици, наречени нуклеотиди (или мононуклетиди).
- Нуклеотидите имат и други функции (енергийни носители: ATP, GTP; клетъчно дишане: NAD, FAD; трансдукция на сигнала: цикличен AMP; коензими: CoA, UDP; витамини: никотинамид мононуклеотид, Vit B2).
Според номенклатурата, използвана за протеини, бихме могли да говорим по отношение на първична, вторична, третична и четвъртична структура на молекулата:
I Първична структура на молекулата: ковалентен скелет и основи отвън
Нуклеозидът се състои от захар + азотна основа.
Нуклеотидът е изграден от фосфат + захар + азотна основа. В ДНК нуклеотидът е дезоксирибонуклеотид (в РНК нуклеотидът е рибонуклеотид).
I-1 Фосфорна киселина:
Дава фосфатна група.
I-2 захар:
Дезоксирибоза, която е циклична пентоза (5-въглеродна захар). Забележка: РНК захарта е рибоза.
Въглеродите на захарта са отбелязани от 1 'до 5'. Азотният атом на азотната основа се свързва със С1 '(гликозидна връзка), а фосфатът се свързва със С5' (естерова връзка), за да образува нуклеотида. Следователно нуклеотидът е: фосфат - С5 „С1 захар“ - основа.
I-3 Азотни основи:
Ароматни хетероцикли; те са пурини и пиримидини.
- Пурини: аденин (A) и гуанин (G).
- Пиримидини: цитозин (С) и тимин (Т) (Забележка: Тиминът се заменя с урацил (U) в РНК).
Забележка: има и други азотни основи, по-специално метилирани основи, получени от гореспоменатите основи; основното метилиране играе функционална роля (вж. ad hoc глава).
Терминологичен речник:
- Имена на нуклеозиди: дезоксирибонуклеозиди в ДНК: дезоксиаденозин, дезоксигуанозин, дезоксицитидин, дезокситимидин (рибонуклеозиди в РНК: аденозин, гуанозин, цитидин, уридин).
- Имена на нуклеотиди: дезоксирибонуклеотиди в ДНК: дезоксиаденилова киселина, дезоксигуанилова киселина, дезоксицитидилова киселина, дезокситимидилова киселина (рибонуклеотиди в РНК: аденилова киселина, гуанилова киселина, цитидилова киселина, уридилова киселина).
II Вторични и третични структури на молекулата - Триизмерна конформация на ДНК
II.1 Динуклеотиди
Динуклеотидите се образуват чрез фосфодиестерна връзка между 2 мононуклеотида. Фосфатът на мононуклеотид (при С5 'от неговата захар) се свързва със С3' на захарта от предходния мононуклеотид. По този начин започваме с фосфат, след това 5 'захар (+ основа) и 3' от тази захар, свързани с втори фосфат - 5 'захар, 3' от които е безплатен за следващия етап на удължаване. Следователно връзката - и следователно ориентацията на молекулата - е 5 '-> 3'.
Полинуклеотидите се получават от последователното добавяне на мономери в обща конфигурация 5 '-> 3'. Основата на молекулата е направена от последователността на фосфат-захар (n нуклеотид) - фосфат-захар (n + 1 нуклеотид) и така нататък, ковалентно свързани, основите са отвън.
II.2 ДНК молекула
ДНК е направена от 2 вериги ("дуплексна ДНК") или правоъгълни спирални нишки (като винтова резба), увити около оста, за да образуват двойна спирала с диаметър 20А °.
Двете нишки са антипаралелни: техните 5 '-> 3' ориентации са в обратна посока. Общият външен вид на полимера показва периодичност от 3,4 A °, съответстваща на разстоянието между 2 основи, и друга от 34 A °, съответстваща на 1 оборот на спиралата (и 10 базови двойки).
II.2.1 Водородни връзки: сдвояване на основата
Основите (хидрофобни) са подредени вътре; тяхната равнина е перпендикулярна на оста на двойната спирала. Външността (фосфат и захар) е хидрофилна.
Водородните връзки между основите на едната верига и основите на другата верига поддържат двете вериги обединени (пунктирани линии на чертежа).
Пуринът от едната верига задължително се свързва с пиримидин от другата верига. Като последствие броят на пуриновите остатъци е равен на броя на пиримидиновите остатъци.
А се свързва с Т (чрез 2 водородни връзки).
G се свързва с C (чрез 3 водородни връзки: по-стабилна връзка: 5,5 kcal срещу 3,5 kcal).
Забележка: следователно съставът в А на ДНК е равен на състава в Т, а съставът в ДНК е равен на състава в С.
Тази строга кореспонденция (A T и G C) означава, че двете направления се допълват. Единият е шаблонът, матрицата, матрицата на другия и обратно, обратно и обратно: това свойство позволява точно репликиране (полуконсервативна репликация: една нишка - матрицата - се запазва, нова се синтезира ("de novo") върху тази матрица, по същия начин за другата нишка, друга матрица, запазена, позволяваща нишката да бъде синтезирана de novo; вижте ad hoc глава).
Бележки:
Водородните връзки, използвани за сдвояване на основата, понякога се различават от тези, дефинирани в модела на Уотсън и Крик, описан по-горе; по този начин N7 атомът на пурин се използва вместо N1 в модела на Hoogsteen.
II.2.2 Голяма бразда и малка бразда
Двойната спирала е много твърда и вискозна молекула с огромна дължина и много малък диаметър.