Vysvetľujeme, aká je štruktúra DNA, aké typy existujú a ako bola objavená. Tiež štruktúra RNA.
Aká je štruktúra DNA?
Molekulárna štruktúra DNA (alebo jednoducho štruktúra DNA) je spôsob, akým sa skladá biochemicky, to znamená, že je to špecifická forma organizácie proteín Y biomolekuly ktoré tvoria molekulu DNA.
Na začiatok si pripomeňme, že DNA je skratka pre DeoxyriboNucleic Acid. DNA je nukleotidový biopolymér, teda dlhá molekulárna štruktúra zložená zo segmentov (nukleotidov) zložených postupne z cukru (ribózy) a dusíkovej bázy.
Dusíkaté bázy DNA môžu byť štyroch typov: adenín (A), cytozín (C), tymín (T) alebo guanín (G), spolu s fosfátovou skupinou. V sekvencii tejto zlúčeniny sú všetky genetické informácie a živá bytosť, nevyhnutný pre syntézu bielkovín a reprodukčnú dedičnosť, to znamená, že bez DNA by nedošlo k prenosu znakov genetické.
V živých bytostiach prokaryotyDNA je zvyčajne lineárna a kruhová. Ale v eukaryoty, štruktúra DNA je vo forme dvojitej špirály. V oboch prípadoch ide o dvojvláknovú biomolekulu, teda zloženú z dvoch antiparalelne usporiadaných dlhých reťazcov (smerujúcich opačným smerom): ich dusíkaté bázy sú oproti sebe.
Medzi týmito dvoma reťazcami sú vodíkové väzby, ktoré ich držia spolu a vo forme dvojitej špirály. Tradične existujú tri úrovne tejto štruktúry:
- Primárna štruktúra. Skladá sa zo sekvencie reťazených nukleotidov, ktorých špecifická a presná sekvencia kóduje Genetické informácie každého jednotlivca, ktorý existuje.
- Sekundárna štruktúra. Vyššie uvedená dvojitá špirála komplementárnych reťazcov, v ktorých sú dusíkaté bázy spojené podľa prísneho poradia: adenín s tymínom a cytozín s guanínom. Táto štruktúra sa líši v závislosti od typu DNA.
- Terciárna štruktúra. Vzťahuje sa na spôsob uloženia DNA v rámci štruktúr tzv chromozómov, vnútri bunka. Tieto molekuly musia byť poskladané a usporiadané v konečnom priestore, takže v prípade prokaryotických organizmov to zvyčajne robia vo forme superhelixu, zatiaľ čo v prípade eukaryotov dochádza k zložitejšiemu zhutneniu vzhľadom na väčšiu veľkosť DNA, čo si vyžaduje zásah iných proteínov.
- Kvartérna štruktúra. Vzťahuje sa na chromatín prítomný v jadre eukaryotických buniek, odkiaľ sa pri delení buniek tvoria chromozómy.
Môže vám slúžiť:Mikrobiológia
Objav štruktúry DNA
James Watson (vľavo) a Francis Crick (vpravo)
Špecifický molekulárny tvar DNA bol objavený v roku 1950, napriek tomu, že existencia tohto typu biologickej zlúčeniny bola známa už od roku 1869. Jeho objav sa pripisuje najmä vedcom Jamesovi Watsonovi zo Spojených štátov amerických a Francisovi Crickovi z r. Briti, ktorí navrhli dvojzávitnicový model štruktúry DNA.
Neboli však jediní, ktorí túto tému skúmali. Jeho práca bola v skutočnosti založená na informáciách, ktoré predtým získala Britka Rosalind Franklinová, odborníčka na röntgenovú kryštalografiu na určenie štruktúry molekuly.
Vďaka obzvlášť ostrému obrazu, ktorý Franklin pomocou tohto získal technika (slávna "Photograph 51"), Watson a Crick dokázali odvodiť a sformulovať trojrozmerný model DNA.
typy DNA
Štúdiom jej štruktúry, teda jej špecifickej trojrozmernej konformácie, je možné identifikovať tri typy DNA pozorované u živých bytostí, ktorými sú:
- DNA-B. Toto je najrozšírenejší typ DNA živé bytosti a jediný, ktorý sa riadi modelom dvojitej špirály, ktorý navrhli Watson a Crick. Jeho štruktúra je pravidelná, pretože každý pár báz má rovnakú veľkosť, aj keď ponecháva drážky (postupne väčšie a menšie) s odchýlkou 35° oproti predchádzajúcej, aby sa umožnil prístup k dusíkatým bázam zvonku.
- DNA-A. Tento typ DNA sa objavuje v podmienkach vzácnosti vlhkosť a menej teplotaako tie v mnohých laboratóriách. Predstavuje, podobne ako B, opakujúce sa drážky, hoci rôznych proporcií (širšie a plytšie pre vedľajšiu drážku), navyše s otvorenejšou štruktúrou, s dusíkatými bázami ďalej od osi dvojitej špirály, viac naklonenými vzhľadom na horizontálne a symetrickejšie v strede.
- Z-DNA. Od predchádzajúcich sa líši tým, že ide o dvojzávitnicu s ľavotočivým závitom (ľavotočivý) v cikcakovitej kostre a v sekvenciách DNA je bežné striedanie purínov a pyrimidínov (GCGCGC), preto vyžaduje koncentráciu katiónov väčšia ako B-DNA. Je to užšia a dlhšia dvojzávitnica ako predchádzajúce.
Štruktúra RNA
Na rozdiel od DNA sa RNA (ribonukleová kyselina) zvyčajne nejaví ako dvojitá špirála. Štruktúra RNA je skôr jednoduchá jednovláknová sekvencia nukleotidov. Jeho dusíkaté bázy sú identické s bázami DNA, s výnimkou tymínu (T), nahradeného v RNA uracilom (U).
Tieto nukleotidy sú navzájom spojené pomocou odkazy fosfodiester. Niekedy môžu vytvárať záhyby v reťazci RNA, keď sa navzájom priťahujú, a tak vytvárajú určité typy slučiek, špirál alebo vlásenky počas krátkych oblastí.