Deoxyribonucleïnezuur, of DNA, is de naam voor de macromoleculen waarin alle genetische informatie van levende wezens is verwerkt. Elk DNA-molecuul bestaat uit twee polymeren gevormd in een dubbele helix en bevestigd door een combinatie van vier gespecialiseerde moleculen genaamd nucleotiden, uniek besteld om combinaties van genen te vormen. Deze unieke volgorde werkt als een code die de genetische informatie voor elke cel definieert. Dit aspect van de DNA-structuur definieert daarom zijn primaire functie - die van genetische definitie - maar bijna elk ander aspect van de structuur van DNA beïnvloedt zijn functies.

Baseparen en de genetische code

De vier nucleotiden die de genetische codering van DNA vormen, zijn adenine (afgekort A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T). De A-, C-, G- en T-nucleotiden aan de ene kant van de DNA-streng verbinden zich met hun overeenkomstige nucleotide-partner aan de andere kant. A's verbinden met T's en C's is verbonden met G's door relatief sterke intermoleculaire waterstofbruggen die de basenparen vormen die genetische code definiëren. Omdat u slechts één zijde van het DNA nodig hebt om de codering te behouden, maakt dit koppelingsmechanisme de hervorming van DNA-moleculen mogelijk in het geval van schade of in het proces van replicatie.

"Rechtshandige" dubbele-helixstructuren

De meeste DNA-macromoleculen hebben de vorm van twee parallelle strengen die om elkaar heen draaien, een "dubbele helix" genoemd. De "backbones" van de strengen zijn ketens van alternerende suiker- en fosfaatmoleculen, maar de geometrie van deze backbone varieert.

Drie variaties van deze vorm zijn gevonden in de natuur, waarvan B-DNA de meest typische is bij mensen., Het is een rechtshandige spiraal, net als A-DNA, gevonden in gedehydrateerd DNA en replicerende DNA-monsters. Het verschil tussen de twee is dat het A-type een strakkere rotatie en een grotere dichtheid van basenparen heeft - zoals een gekraste B-type structuur.

Linkshandige dubbele helixen

De andere vorm van DNA dat van nature voorkomt in levende wezens is Z-DNA. Deze DNA-structuur is het meest verschillend van A of B-DNA in die zin dat het een linkshandige curve heeft. Omdat het slechts een tijdelijke structuur is die aan één uiteinde van B-DNA is bevestigd, is het moeilijk te analyseren, maar de meeste wetenschappers denken dat het werkt als een soort tegen-torsiebalansmiddel voor B-DNA als het aan de andere kant wordt gekreukeld (in een A-vorm) tijdens het codetranscriptie- en replicatieproces.

Base-Stacking-stabilisatie

Zelfs meer dan de waterstofbruggen tussen nucleotiden wordt de DNA-stabiliteit geleverd door "base-stacking" "interacties tussen aangrenzende nucleotiden. Omdat alle behalve de verbindende uiteinden van de nucleotiden hydrofoob zijn (wat betekent dat ze water vermijden), richten de basen zich loodrecht op het vlak van de ruggengraat van het DNA, waardoor de elektrostatische effecten van de moleculen verbonden aan of interactie met de buitenkant van de streng (de " solvation shell ") en dus voor stabiliteit.

Directionaliteit

De verschillende formaties aan de uiteinden van nucleïnezuurmoleculen brachten wetenschappers ertoe de moleculen een" richting "toe te wijzen. Nucleïnezuurmoleculen eindigen allemaal in een fosfaatgroep bevestigd aan de vijfde koolstof van een deoxyribosesuiker aan één uiteinde, het "vijf prime-einde" (5'-uiteinde) en met een hydroxyl (OH) -groep aan het andere uiteinde, genaamd de "three prime end" (3'-uiteinde). Omdat nucleïnezuren alleen kunnen worden getranscribeerd en gesynthetiseerd vanaf het 5'-uiteinde, worden ze geacht een richting te hebben die van het 5'-uiteinde naar het 3'-uiteinde gaat.

"TATA-boxen"

Vaak zal aan het 5'-uiteinde een combinatie van thymine- en adenine-basenparen allemaal op een rij worden genoemd, een "TATA-box". Deze zijn niet ingeschreven als onderdeel van de genetische code, maar ze zijn er om het splitsen (of "smelten") van de DNA-streng te vergemakkelijken. De waterstofbruggen tussen A- en T-nucleotiden zijn zwakker dan die tussen de C- en G-nucleotiden. Dus het hebben van een concentratie van de zwakkere paren aan het begin van het molecuul staat s voor gemakkelijker transcriptie toe