Wyjaśniamy, jaka jest struktura DNA, jakie typy istnieją i jak zostało odkryte. Również struktura RNA.
Jaka jest struktura DNA?
Struktura molekularna DNA (lub po prostu struktura DNA) to sposób, w jaki jest on złożony biochemicznie, czyli jest to specyficzna forma organizacji białko Y biomolekuły które tworzą cząsteczkę DNA.
Na początek pamiętajmy, że DNA to akronim oznaczający kwas dezoksyrybonukleinowy. DNA to biopolimer nukleotydowy, czyli długa struktura molekularna złożona z segmentów (nukleotydów) składających się z kolei z cukru (rybozy) i zasady azotowej.
Zasady azotowe DNA mogą być czterech typów: adenina (A), cytozyna (C), tymina (T) lub guanina (G) wraz z grupą fosforanową. W sekwencji tego związku wszystkie informacje genetyczne a żyjąca istota, niezbędny do syntezy białek i dziedziczenia reprodukcyjnego, czyli bez DNA nie byłoby przenoszenia cech genetyczny.
W żywych istotach prokariota, DNA jest zwykle liniowe i kołowe. Ale w eukarionty, struktura DNA ma postać podwójnej helisy. W obu przypadkach jest to biocząsteczka dwuniciowa, czyli złożona z dwóch długich łańcuchów ułożonych antyrównolegle (zwróconych w przeciwnych kierunkach): ich zasady azotowe są zwrócone do siebie.
Pomiędzy tymi dwoma łańcuchami znajdują się wiązania wodorowe, które utrzymują je razem i mają postać podwójnej helisy. Tradycyjnie istnieją trzy poziomy tej struktury:
- Struktura pierwotna. Składa się z sekwencji łańcuchowych nukleotydów, których specyficzna i punktowa sekwencja koduje Informacja genetyczna każdej osoby, która istnieje.
- Struktura drugorzędowa. Wspomniana wcześniej podwójna helisa łańcuchów komplementarnych, w której zasady azotowe są połączone w ścisłej kolejności: adenina z tyminą, cytozyna z guaniną. Ta struktura różni się w zależności od rodzaju DNA.
- Struktura trzeciorzędowa. Odnosi się do sposobu przechowywania DNA w strukturach zwanych chromosomy, w środku komórka. Cząsteczki te muszą być pofałdowane i ułożone w skończonej przestrzeni, więc w przypadku organizmów prokariotycznych robią to zwykle w formie superhelisy, natomiast w przypadku eukariontów przeprowadza się bardziej złożone zagęszczenie ze względu na większe rozmiary DNA, który wymaga interwencji innych białek.
- Struktura czwartorzędowa. Odnosi się do chromatyny obecnej w jądrze komórek eukariotycznych, skąd podczas podziału komórki powstają chromosomy.
Może Ci służyć:Mikrobiologia
Odkrycie struktury DNA
James Watson (po lewej) i Francis Crick (po prawej)
Specyficzny kształt molekularny DNA odkryto w 1950 roku, mimo że istnienie tego typu związku biologicznego było znane już od 1869 roku. Jego odkrycie przypisuje się głównie naukowcom Jamesowi Watsonowi ze Stanów Zjednoczonych i Francisowi Crickowi z Brytyjczycy, którzy zaproponowali model podwójnej helisy struktury DNA.
Jednak nie tylko oni badali ten temat. Jego praca opierała się w rzeczywistości na informacjach uzyskanych wcześniej przez brytyjską Rosalind Franklin, eksperta w dziedzinie krystalografii rentgenowskiej, w celu określenia struktury molekuły.
Dzięki wyjątkowo ostremu obrazowi, który Franklin uzyskał dzięki temu technika (słynne „Photograph 51”), Watson i Crick byli w stanie wydedukować i sformułować trójwymiarowy model DNA.
typy DNA
Badając jego strukturę, czyli specyficzną trójwymiarową konformację, można zidentyfikować trzy typy DNA obserwowane u żywych istot, którymi są:
- DNA-B. Jest to najobfitszy rodzaj DNA w żyjące istoty i jedyny zgodny z modelem podwójnej helisy zaproponowanym przez Watsona i Cricka. Jego struktura jest regularna, ponieważ każda para zasad ma ten sam rozmiar, chociaż pozostawia rowki (kolejnie większe i mniejsze) o odchyleniu 35° w stosunku do poprzedniej, aby umożliwić dostęp do zasad azotowych z zewnątrz.
- DNA-A. Ten typ DNA pojawia się w warunkach niedoboru wilgotność i mniej temperatura, jak te w wielu laboratoriach. Ma on, podobnie jak B, nawracające rowki, chociaż o różnych proporcjach (szersze i płytsze dla rowka mniejszego), oprócz bardziej otwartej struktury, z zasadami azotowymi dalej od osi podwójnej helisy, bardziej nachylonymi w stosunku do poziomu i bardziej symetrycznie pośrodku.
- Z-DNA. Różni się od poprzednich tym, że jest podwójną helisą ze skrętem w lewo (lewoskrętnym) w szkielecie zygzakowatym i jest powszechna w sekwencjach DNA naprzemiennych puryn i pirymidyn (GCGCGC), więc wymaga koncentracji kationów większa niż B-DNA. Jest to węższa i dłuższa podwójna helisa niż poprzednie.
Struktura RNA
W przeciwieństwie do DNA, RNA (kwas rybonukleinowy) zwykle nie występuje jako podwójna helisa. Struktura RNA to raczej pojedyncza, jednoniciowa sekwencja nukleotydów. Jego zasady azotowe są identyczne jak w DNA, z wyjątkiem tyminy (T), zastąpionej w RNA uracylem (U).
Te nukleotydy są połączone ze sobą przez spinki do mankietów fosfodiestr. Czasami mogą generować fałdy w łańcuchu RNA, gdy przyciągają się nawzajem, tworząc w ten sposób pewne rodzaje pętli, helisy lub spinki do włosów na krótkich obszarach.