DNA-struktur: 9 vigtige faktorer relateret til det

Indhold

  • Kæden af ​​sukker forbundet med phosphodiesterbindinger betragtes som nukleinsyre-rygraden. 
  • Selvom sukker-fosfat-rygraden er konsistent i DNA og RNA, varierer nukleotidbaserne fra en monomer til den næste. 
  • Nukleotidbaserne er afledt af puringuanin (G) og adenin (A), mens de to andre kommer fra pyrimidin uracil (U, RNA bare) eller thymin (T, DNA bare) og cytosin (C).
  • N-1 af en pyrimidin eller N-9 af en purin er forbundet med C-1 af sukker.
  • En DNA-streng har også terminaler eller ender svarende til et polypeptid (carboxy- og aminoterminaler). Den ene ende eller terminal af DNA-strengen har en fri 5 '- Hydroxyl (eller en 5'-hydroxylgruppe forbundet til en phosphatgruppe). Den modsatte terminal eller ende har en 3-hydroxylgruppe. Ingen af ​​enderne er knyttet til et andet nukleotid. 
  • Nukleotidbaseparring resulterer i at arrangere DNA'et i en tostrenget spiralformet struktur.
  • Erwin Chargaff foreslog, at proportionerne af guanin til cytosin og adenin til thymin var næsten noget lignende i alle arter taget i betragtning. 
  • Replikationsprocessen kaldes et semikonservativt for DNA.
  • Enkel stamme-loop-struktur observeres, når en nukleinsyre har komplementære sekvenser inden i molekylet og danner intramolekylær baseparring for at danne dobbelt-heliske strukturer fra et enkelt nukleinsyremolekyle.

Hvad er strukturen af ​​DNA

Pentosesukker deoxyribose er til stede i DNA-struktur (deoxyribonukleinsyre). Dets præfiks deoxy viser, at 2'-carbonatomet i deoxyribosesukkeret ikke har det oxygenatom, der er til stede med 2'-carbonmolekylet i ribosesukker (sukkeret i ribonukleinsyre eller RNA), som vist i nedenstående figur. Pentosesukkerne i nukleinsyrer er bundet til hinanden ved phosphodiesterbindinger.

ribose dr
Figur: Struktur af ribose og deoxyribose sukker fundet i henholdsvis RNA og DNA https://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_difference_between_ribose_and_deoxyribose.png

Især 3 'hydroxyl- (3-OH) -gruppen i ribosesukkeret i et nukleotid danner en esterbinding med phosphatet, denne phosphatgruppe er også bundet til 5'OH-gruppen i det tilstødende ribosesukker i det nærliggende nukleotid. Kæden af ​​sukker forbundet med phosphodiesterbindinger betragtes som nukleinsyre-rygraden. 

Selvom sukker-fosfat-rygraden er konsistent i DNA og RNA, varierer nukleotidbaserne fra en monomer til den næste. 

To af nukleotidbaserne stammer fra puringuanin (G) og adenin (A), mens de andre to kommer fra pyrimidin uracil (U, RNA bare) eller thymin (T, DNA bare) og cytosin (C). At vide mere om nukleotider Klik her

Molekylær struktur af DNA

Primær strukturel indsigt: Nukleinsyrerne tilbyder 3D detaljer om nukleotidbaseparring, struktur og forskellige andre væsentlige aspekter af DNA og RNA. 

Den mindste enhed bestående af en base bundet til et pentosesukker henvises til som et nukleosid. RNA indeholder fire typer nukleosidenheder, nemlig:

cytidin, uridin, guanosin og adenosin, mens de i DNA kaldes deoxycytidin, deoxyguanosin, deoxyadenosin og thymidin (Ja, Thymidin, du har hørt det rigtigt. Da det ikke er til stede i RNA, er det ikke nødvendigt at skrive deoxy som præfiks) . 

N-1 af en pyrimidin eller N-9 af en purin er forbundet med C-1 af sukker. Den nitrogenholdige base placeres over planet af pentosesukker, når designet ses fra en standardretning og -retning; denne type N-glykosidisk bindingsarrangement kaldes β. 

Et nukleotid er et nukleosid, der i det mindste er bundet til en phosphatgruppe gennem en esterbinding. Det mest anerkendte sted for esterificering og phosphatgruppebinding er normalt C-5OH-gruppen i pentosesukkeret. 

Nukleotidet opstod, når en phosphatgruppe binder til C-5 af sukker, der er til stede i nukleosidet. Således er det kendt som et 5-nukleotid eller et nukleosid-5-phosphat. Sig for eksempel, ATP kaldes adenosin 5 - triphosphat, og 3 - dGMP er kendt som deoxyguanosin 3 - monophosphat. 

Dette nukleotid adskiller sig fra ATP, idet det indeholder guanin i stedet for adenin. Den indeholder deoxyribose i stedet for ribose (demonstreret med præfikset “d”). Det inkluderer en fosfatgruppe i stedet for tre. Det har phosphatet esterificeret til 3 'OH-gruppen i stedet for 5' -positionen.

Nukleotider er monomerer, der forbinder indbyrdes for at syntetisere RNA og DNA. Nukleotidenhederne, der findes i DNA, er af fire typer, nemlig:  

deoxycytidylat, deoxyguanylat, deoxyadenylat og deoxythymidylat (eller thymidylat). 

Vigtigt: Thymidylat indeholder deoxyribose. Men præfikset deoxy tilføjes ikke, fordi thyminnukleotider ikke findes eller findes signifikant sjældnere i RNA. 

Forkortelserne som pACG eller pApCpG betyder et trinucleotid af DNA omfattende deoxyadenylatmonophosphat, deoxycytidylatmonophosphat og deoxyguanylatmonophosphat forbundet med en phosphodiesterbinding, her betyder "p" en phosphatgruppe. 

5'-enden vil normalt have et phosphat bundet til 5-hydroxylgruppen. 

Vigtigt: En DNA-streng har også terminaler eller ender svarende til et polypeptid (carboxy- og aminoterminaler). 

Den ene ende eller terminal af DNA-strengen har en fri 5 '- Hydroxyl (eller en 5'-hydroxylgruppe forbundet til en phosphatgruppe). Den modsatte terminal eller ende har en 3-hydroxylgruppe. Ingen af ​​enderne er knyttet til et andet nukleotid. 

Som en tommelfingerregel er nukleotidbasesekvensen for nukleinsyre skrevet i retning af 5 'til 3'. 

Derfor viser sekvensen ACG, at den frie 5'-hydroxylgruppe er til stede på deoxyadenylat, medens den frie 3; -Hydroxylgruppe er aktuel på deoxyguanylat. På grund af denne polaritet betragtes ACG og GCA som forskellige sæt sekvenser.

Hvem opdagede strukturen af ​​DNA

Tilstedeværelsen af ​​komplementær baseparring blev fundet gennem undersøgelser koordineret til beslutning om 3D-design af DNA. Rosalind Franklin og Maurice Wilkins fik røntgendiffraktionsbilleder af DNA-tråde.

Røntgen diff DNA
Figur: Røntgendiffraktionsbillede af DNA https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ABDNAxrgpj.jpg#/media/File:ABDNAxrgpj.jpg

Egenskaberne for disse diffraktionsmønstre viste, at DNA var lavet af to kæder, der var viklet sammen med hinanden i et standard spiralformet design. Ud fra denne og yderligere relevant information konstruerede James Watson og Francis Crick en primær model for DNA, der repræsenterede diffraktionsdesignet og var desuden kilden til nogle forbløffende vidensindsigt i det strukturelle egenskaber ved DNA. 

DNA-struktur
Figur: Watson og Crick model af DNA struktur
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_scale_model.png

Højdepunkterne i Watson-Crick-modellen af ​​DNA fortolket fra diffraktionsdesignene er: 

  1. De dobbelt-spiralformede polynukleotidstrenge er loopet rundt om en enkelt akse. Polynukleotidkæderne løber på anti-parallelle måder eller modsatte retninger. 
  2. Rygraden, der består af sukker og fosfat, er til stede ved den ydre overflade af DNA'et, og på denne måde placeres purin og pyrimidin inde i DNA-dobbelthelixen. 
  3. De nitrogenholdige baser placeres næsten vinkelret på den spiralformede akse, og de efterfølgende kommandoer adskilles med 3.4 Å. Således afsluttes en drejning af spiralstrukturen efter hver 34 Å. Således ti baser pr. Drejning af en helix (34 Å pr. Omdrejning / 3.4 Å pr. Base). Derfor opleves en drejning på 36 grader pr. Base (360 grader for hver samlede drejning / 10 baser for hver tur) efter hver efterfølgende baseindarbejdelse. 
  4. 4. Afstanden mellem de to tråde af DNA-dobbelthelix er 20 Å.

DNA-struktur og replikation

DNA og RNA er lange (normalt lineære) polymerer, almindeligvis kendt som nukleinsyrer, som er ansvarlige for at overføre genetisk (eller arvelig) information til afkom fra forældre. Disse biomakromolekyler omfatter mange forbundne nukleotider, der hver er fremstillet af et pentosesukker, en phosphatgruppe og en nitrogenholdig base. Ribosesukkerne forbundet med phosphatgrupper danner en typisk og almindelig DNA-rygrad. De nitrogenholdige baser, der er til stede i DNA, er af fire basistyper. Den arvelige genetiske information lagres i en nukleotidsekvens i polynukleotid (nukleinsyre) streng.

Baserne har en ekstra usædvanlig egenskab: de parres eksplicit med hinanden, der stabiliseres og afvikles ved ikke-kovalente interaktioner som hydrogenbindinger. 

Nukleotidbaseparring resulterer i at arrangere DNA'et i en tostrenget spiralformet struktur. Disse nukleotidbasepar giver plads til at replikere den arvelige (genetiske) information, der er til stede i skabelonnukleinsyrestrengen, til den nyligt syntetiserede nukleinsyrestreng. 

DNA-replikationsskema
Figur: Skematisk gengivelse af DNA-replikation
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:0323_DNA_Replication.jpg

Selvom RNA sandsynligvis fungerede som arvemateriale betydeligt tidligere, er generne fra mange vira og celler ifølge evolutionens historie sammensat af DNA. DNA -polymerase er ansvarlig for at syntetisere (replikere) DNA'et. Disse upåklageligt eksplicitte enzymer duplikerer nukleotidsekvenser fra DNA-skabeloner med et fejltempo på under 1 ud af 100 millioner nukleotidbaser.

Dobbelt helix-struktur af DNA

Strukturen af ​​nukleinsyrer repræsenterer deres evne til at formidle genetisk information som et arrangement af nukleotidbaser langs en nukleinsyrekæde. En anden egenskab ved nukleinsyre er replikation, dvs. 

Syntese af to dubletter af nukleinsyre fra en enkelt kopi ved brug som skabelon. Disse karakteristika afhænger af de typer af nukleotidbaser, der findes i nukleinsyrer, for at danne komplementær baseparring til syntesen af ​​spiralformet design, der omfatter to strenge. Således DNA dobbelt helix struktur fremmer replikationen af ​​arvematerialet.

Hvordan er en bemærkelsesværdigt regelmæssig konstruktion klar til at rumme en selvassisterende sekvens af baser i betragtning af de forskellige former og størrelser af pyrimidinerne og purinerne? I bestræbelserne på at svare på dette spørgsmål fandt Watson og Crick, at guanin kan kombineres med cytosin, og adenin kan parres med thymin til rammebaseparring, der har en lignende form. 

Base parring
Figur: Parring af nitrogenholdige baser i DNA https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_chemical_structure.svg

Disse nukleotidbasepar holdes sammen af ​​ikke-kovalente kræfter, der er hydrogenbindinger. Denne basismatchplan blev opretholdt ved tidligere undersøgelser af basissammensætningen af ​​DNA fra forskellige arter. 

I 1950 foreslog Erwin Chargaff, at andelen af ​​guanin til cytosin og adenin til thymin næsten var ens i alle arter taget i betragtning. 

Betydningen af ​​disse ækvivalenser var først åbenbar, før Watson-Crick-modellen blev givet, da det viste sig at være klart, at de adresserer et grundlæggende aspekt af DNA-struktur. 

Adskillelsen af ​​ca. 3.4 Å mellem de følgende basepar er meget tydelig i diffraktionsmønsteret for det dobbelt-spiralformede DNA. 

Stablingen af ​​nukleotidbaser giver yderligere stabilitet til DNA-strukturen på en dobbelt måde.

For det første tiltrækkes nærliggende basepar trækker mod hinanden gennem van der Waals kræfter. Imidlertid er Van der Waals kræfter minimale, i en sådan grad at disse associeringer bidrager fra 0.5 til 1.0 kcal pr. Atom pr. Mol. 

I den dobbelte DNA-helix er utallige atomer under alle omstændigheder påvirket af van der Waals-kræfter, og nettoeffekten tilføjet over disse atomer er signifikant. Desuden stabiliseres DNA-dobbelthelixen også ved de hydrofobe interaktioner, hvilket resulterer i eksponering af polære grupper på overfladen af ​​DNA-dobbelthelixen og hydrofobe grupper i strukturens indre. 

Base-stabling i DNA foretrækkes ved at tilpasse sig de stive femleddede ringe, der er til stede i sukker-phosphat-rygraden. Sukkers stive natur påvirker både enkeltstrengede såvel som dobbeltstrengede DNA-strukturer.

Strukturelle forskelle mellem DNA og RNA

RNA, svarende til DNA, er en lang og uforgrenet polymer omfattende nukleotider forbundet med 3 '5' phosphodiesterbindinger. 

Det kovalente design af RNA er i to henseender i modsætning til DNA'et. Som nævnt før og som vist ved dets navn er sukkerunderenhederne i RNA ribose i modsætning til deoxyriboser. For det andet indeholder Ribose en 2 'OH-gruppe, som ikke er til stede i deoxyribose. 

DNA og RNA diff
Figur: billede for at illustrere strukturel forskel mellem DNA og RNA
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Difference_DNA_RNA-EN.svg

Som et resultat sammen med standard 3 '5' phosphodiesterbinding er en anden 2 '5' phosphodiesterbinding mulig for RNA. Denne 2 '5' phosphodiesterbinding er signifikant ved udvisning af introner og sammenføjning af exoner til arrangementet af modent mRNA. 

Den anden kontrast er, at en af ​​de fire nukleotidbaser, der findes i RNA er uracil (U) i stedet for thymin (T). 

Vigtigt: Hver phosphodiester-forbindelse har en negativ ladning. Denne negative ladning afviser nukleofile arter, for eksempel 

hydroxidioner; efterfølgende er phosphodiesterbindinger betydeligt mindre reaktive over for hydrolytisk angreb end de andre estere som estere af carboxylsyre. 

Denne forhindring er kritisk for at opretholde integriteten af ​​den genetiske information, der er lagret i nukleinsyrerne. Derudover bygger 2 '- hydroxylgruppen i DNA yderligere sin beskyttelse mod hydrolyse. 

Den mere overlegne stabilitet af DNA repræsenterer sandsynligvis dets anvendelse i stedet for RNA som det genetiske materiale i hver enkelt celle og størstedelen af ​​vira.

En nukleinsyre består af fire slags baser forbundet med en sukkerphosphatrygrad

RNA og DNA er passende til at fungere som transportører af genetisk information, der anvender deres kovalente konstruktioner. Disse makromolekyler (polymerer) er udviklet fra ende-til-ende forbindelser af deres monomere enheder. Hver monomer enhed (nukleotid) inde i polymeren (nukleinsyre: DNA eller RNA) består af tre grundlæggende komponenter: en nitrogenholdig base, et pentosesukker og en phosphatgruppe. Arrangementet af baser skildrer undtagelsesvis en nukleinsyre og adresserer en lineær form for genetisk information.

Genene oversætter den type proteiner, der kræves af celler. DNA er dog ikke den umiddelbare skabelon til syntese af protein. 

Den umiddelbare skabelon for syntesen af ​​protein er RNA (ribonukleinsyre). Specifikt fungerer en klasse af RNA, kendt som messenger-RNA (mRNA), som en informationsbærer til at syntetisere proteiner. Andre RNA'er, såsom ribosomalt RNA (rRNA) og transfer-RNA (tRNA), spiller også en væsentlig rolle i proteinsyntese. RNA-polymeraser syntetiserer alle typer cellulært RNA for at tage instruktioner fra DNA-skabeloner. mRNA'et produceres som reaktion på transkriptionshændelser, mens dette mRNA fungerer som en skabelon for translation, hvilket til sidst resulterer i dannelsen af ​​proteiner.

Denne progression af genetisk information er udelukkende afhængig af den genetiske kode, som karakteriserer forbindelsen mellem nukleotidbasesekvensen i DNA (eller i transskriberet mRNA) og aminosyresekvensen i et protein. 

Den genetiske kode er næsten identisk i hele livsformerne: en gruppering af tre baser, kaldet en codon, bestemmer en aminosyre. Kodoner i mRNA gennemgås fortløbende af tRNA-molekyler, der fungerer som et adaptormolekyle under syntesen af protein på ribosomer. 

Ribosomerne er de komplekse foreninger af rRNA'er og ca. 50 andre typer proteiner. 

Det sidste emne, der skal overvejes, er den afbrudte egenskab af de fleste gener, der findes i eukaryoter; de udviser eksoner og introner, der fungerer som mosaikker af nukleinsyresekvenser. Både exoner og introner transkriberes gennem DNA. Imidlertid fjernes introner fra modne mRNA-molekyler. Således har tilstedeværelsen af ​​introner og exoner afgørende betydning i proteinudviklingen.

Genetisk informationsbæreevne af DNA

En slående egenskab ved en DNA-streng eller fragment er dens længde. En DNA-streng bør involvere adskillige nukleotider for at formidle den genetiske information, der er vital for organismen. For eksempel DNA af 

polyomavirus, som kan forårsage malignitet i flere mikroorganismer, er dets DNA op til 5100 nukleotider langt. 

Vi kan beregne den genetiske information, der formidler nukleinsyrernes kapacitet på en ledsagende måde. 

Hver position i en DNA-dobbelthelix er et par nukleotidbaser, der relaterer den til to informationsbit (22 = 4). 

hvis en nukleinsyrekæde har 5100 nukleotider, er den relateret til 2 × 5100 = 10,200 bit information 

eller 1275 bytes information som (1 byte = 8 bit)

Genomet af E. coli er et DNA-molekyle i form af et enkelt cirkulært kromosomalt. Den består af to kæder på 4.6 millioner nukleotider, der vedrører 9.2 millioner bits eller 1.15 megabyte data. 

DNA i højere hvirveldyr er meget større molekyler. For eksempel inkluderer det humane genom omkring 3 milliarder nukleotider fordelt på 24 kromosomer [22 autosomer, x- og y-allosomer (kønskromosomer)] i forskellige størrelser. 

Et af de mest betydningsfulde kendte DNA-molekyler er en asiatisk hjort (den indiske muntjak). Dets genom er lige så omfattende som det humane genom, men det er alligevel til stede i kun tre kromosomer. 

Den største af disse kromosomer har mere end 1 milliard nukleotider. Hvis en sådan DNA-partikel kunne udvides helt, ville den strække sig mere end 1 fod i længden. Et par planter indeholder også betydeligt større DNA-partikler.

Overførsel af genetisk information

Den dobbelt-heliske DNA-struktur og tilstedeværelsen af ​​nukleotidbasepar illustrerer replikationsprocessen af ​​det genetiske materiale. Nukleotidbasesekvensen for en streng i DNA-dobbelthelixen bestemmer nukleotidbasesekvensen for den anden streng; baseparringen af ​​den komplementære streng finder sted efter Chargaffs regel. På denne måde 

Adskillelse af strengene af DNA dobbelt helix fungerer som en skabelon til syntetisering af to nye tråde. Disse nyligt dannede tråde har den samme sekvens som forælder-DNA'et, fordi begge tråde gennemgår replikation.

Efterhånden som DNA syntetiseres (replikeres), ville en af ​​kæderne i hvert datter-DNA være fra moder-DNA'et, og en anden kæde er nyligt syntetiseret. En semikonservativ DNA-replikationsmekanisme udfører denne formidling af forældrenes DNA-tråde. 

Franklin Stahl og Matthew Meselson foretog en indledende prøve af denne teori i 1958. For det første mærkede de forælder-DNA'et med 15N, en tungere isotop af nitrogen, så det syntetiserede DNA bliver tættere end normalt DNA. Dernæst blev det mærkede DNA produceret af E. coli, der voksede i et medium indeholdende 15NH4Cl som den eneste nitrogenkilde. Efter at replikeringstrinnet ved anvendelse af det tungere nitrogen var afsluttet, blev E. coli-cellerne derefter flyttet til et medium, der indeholdt 14N, standardisotopen for nitrogen. 

Et generelt spørgsmål i ethvert sind lige nu er: Hvad er formidlingen af ​​14N og 15N i DNA-partiklerne efter efterfølgende replikationscyklusser? 

Arrangementet af 14N og 15N blev afdækket af strategien for densitetsgradientcentrifugering eller sedimentering. Først blev en lille mængde DNA solubiliseret i en koncentreret cæsiumchloridopløsning med densitet (1.7 g cm3) tæt på tykkelsen af ​​DNA. 

Denne opløsning blev senere centrifugeret og ækvilibreret. Ækvilibreringen og diffusionen dannede en gradient af cæsiumchloridkoncentration i centrifugerøret, hvilket resulterede i dannelsen af ​​en densitetsgradient (1.66 - 1.76 g cm3).

DNA-fragmenterne bevæger sig (under indflydelse af centrifugalkraften) i henhold til deres respektive tætheder i centrifugerøret indeholdende cæsiumchloriddensitetsgradient.

DNA'et akkumulerede og dannede et smalt bånd, der blev identificeret ved dets iboende egenskab ved at absorbere ultraviolet lys. Hybriden af ​​14N DNA og 15N DNA-strenge viste et diskret bånd, da det har en densitet mellem 14N duplex og 15 N duplex. 

DNA blev opnået fra E. coli cellerne på forskellige tidspunkter efter bevægelse fra et 15N til et 14N indeholdende vækstmedium og derefter centrifugeret. 

Undersøgelse af DNA-prøver viste, at der blev observeret et enkelt bånd af hybrid DNA efter en generation. Båndet blev fundet et eller andet sted mellem 14N DNA og 15N DNA tæthedsbåndene. Fraværet af 15N DNA-båndet afspejler, at forældrenes DNA ikke blev konserveret fuldstændigt under replikationen. 

Endvidere antyder fraværet af et 14N DNA-bånd, at alt datter-DNA'et består af en streng af 15N DNA. Dette forhold skal være halvt, fordi densiteten af ​​DNA-hybridbåndet var et sted mellem densiteterne af 14N DNA og 15N DNA. 

Efter to opdelinger i bakterier var der en ækvivalent mængde DNA-bånd. Den ene var DNA-hybridbåndet, og det andet band var 14N DNA. Stahl og Meselson fortolkede ud fra disse undersøgelser ”at lige opdeling af nitrogen i DNA-molekylet finder sted, og hvert dattermolekyle modtager en DNA-streng med 14 N og anden med 15N. Således betegnes replikationsprocessen som en semikonserverende for DNA.

Meselson og Stahls eksperimentresultater følger DNA-replikation model foreslået af Watson og Crick.

meselson og stahl 1
Figur: Eksperimentelt design af Meselson og Stahls eksperiment
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:OSC_Microbio_11_02_MesStahl.jpg

Tertiær struktur af DNA

Nogle DNA-molekyler er cirkulære og superviklede

DNA i mennesket kromosomerne er lineære i strukturen. Imidlertid afslørede undersøgelser som elektronmikroskopi, at cirkulære DNA-molekyler også findes i nogle organismer. 

Vigtigt: Ordet cirkulær bruges til at nævne kontinuiteten af ​​DNA-molekylet, ikke for dets morfologiske udseende.

DNA-molekylet, der er til stede i det cellulære miljø, findes normalt i en minimal og kompakt form.

Bemærk:  Et fuldt strakt kromosom af E. coli er omkring 1000 gange dets diameter. 

En anden unik egenskab kom i lyset, når DNA'et transformeres til en cirkulær form fra lineær. Den spiralformede akse drejes for at producere en super-helix. 

Et cirkulært DNA-molekyle uden superheliske vendinger kaldes et afslappet cirkulært DNA-molekyle. 

Supercoiling er et biologisk fænomen, der sker på grund af følgende to grunde:

- Det supercoiled DNA er langt mere kompakt end afslappet DNA. 

- For det andet regulerer supercoiling DNA-dobbelthelixens afviklings- og interaktionsfunktioner.

Strukturanalyse af enkeltstrenget DNA

Enkeltstrengede molekyler af nukleinsyrer udviser normalt intramolekylær overlapning for at vedtage forskellige strukturer. Under udvikling tilpassede nukleinsyrer således forskellige strukturer og konformationer til deres transmission og lagrede den genetiske information, især RNA-molekylerne. 

Disse bekræftelser og strukturer er også vigtige for højere organismer, såsom ribosomer, som er en kompleks sammenslutning af RNA og proteiner og spiller en afgørende rolle i syntetisering af proteiner. 

Det observeres ofte, at en simpel stamme-loop-struktur observeres, når en nukleinsyre har komplementære sekvenser inden i molekylet og danner intramolekylær baseparring for at danne dobbelt-spiralformede strukturer fra et enkelt nukleinsyremolekyle.

Generelt er disse dobbelt-spiralformede strukturer lavet efter Watson-Crick baseparringsmønsteret. Imidlertid indeholder disse strukturer også nogle umatchede baser (vises som en udbulet region) og uoverensstemmende basepar.

Denne uoverensstemmelse påvirker funktion og højere ordensfoldning af DNA-dobbelthelix ved at inducere afvigelser fra standardstrukturen og destabilisere den lokale struktur af nukleinsyrer.

Enkeltstrengede nukleinsyrer kan opnå meget mere komplekse strukturer end stilk-sløjferne ved at interagere med baserne placeret langt fra hinanden. Til dette formål kan mindst tre baser associeres med stabiliseringen af ​​disse strukturer. 

stammeløkkestruktur
Figur: Stam-sløjfestruktur, der generelt findes i nukleinsyrer
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stem-loop.svg

I sådanne tilfælde kan hydrogenbindingsacceptorer og donorer, der generelt deltager i Watson-Crick baseparring, også deltage i hydrogenbinding i ikke-standardbasepar. Derudover er ioner af stærke metaller såsom magnesium (Mg2 +) aktivt involveret i stabilisering af disse strukturer.

konklusioner

i denne artikel har vi diskuteret om DNA-strukturen i detaljer for at få bedre indsigt ind i sammensætningen og strukturen af ​​DNA og RNA. For at vide mere om den højere ordens struktur Klik her

Læs også:

Efterlad en kommentar