L'acido desossiribonucleico, o DNA, è il nome delle macromolecole in cui sono contenute le informazioni genetiche di tutte le creature viventi. Ogni molecola di DNA è costituita da due polimeri modellati a doppia elica e collegati da una combinazione di quattro molecole specializzate chiamate nucleotidi, ordinate in modo univoco per formare combinazioni di geni. Questo ordine unico agisce come un codice che definisce l'informazione genetica per ogni cella. Questo aspetto della struttura del DNA definisce quindi la sua funzione primaria - quella della definizione genetica - ma quasi ogni altro aspetto della struttura del DNA influenza le sue funzioni.
Coppie di basi e il codice genetico
I quattro i nucleotidi che costituiscono la codifica genetica del DNA sono adenina (abbreviata A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). I nucleotidi A, C, G e T su un lato del filamento di DNA si collegano al loro partner nucleotidico corrispondente sull'altro lato. A si connette a T e C si connette a G da legami di idrogeno intermolecolari relativamente forti che formano le coppie di basi che definiscono il codice genetico. Poiché è necessario un solo lato del DNA per mantenere la codifica, questo meccanismo di accoppiamento consente la riformazione delle molecole di DNA in caso di danno o nel processo di replicazione.
Strutture a doppia elica "destrorse"
La maggior parte delle macromolecole di DNA si presenta sotto forma di due fili paralleli che si attorcigliano l'un l'altro, chiamati "doppia elica". Le "dorsali" dei fili sono catene di molecole alternate di zucchero e fosfato, ma la geometria di questa spina dorsale varia.
Tre variazioni di questa forma sono state trovate in natura, di cui il B-DNA è il più tipico negli esseri umani., È una spirale destrorsa, così come l'A-DNA, che si trova nel DNA disidratato e che replica campioni di DNA. La differenza tra i due è che il tipo A ha una rotazione più stretta e una maggiore densità di coppie di basi, come una struttura di tipo B accartocciato.
Doppie eliche sinistre
L'altra forma del DNA trovato naturalmente negli esseri viventi è lo Z-DNA. Questa struttura del DNA è molto diversa da A o B-DNA in quanto ha una curva mancino. Poiché è solo una struttura temporanea collegata a un'estremità del B-DNA, è difficile da analizzare, ma la maggior parte degli scienziati crede che agisca come una sorta di agente di bilanciamento torsionale per il B-DNA, poiché è appiattito sull'altra estremità (in una forma A) durante la trascrizione del codice e il processo di replicazione.
Stabilizzazione di impilamento di base
Anche più dei legami di idrogeno tra nucleotidi, la stabilità del DNA è fornita da "base-stacking" "interazioni tra nucleotidi adiacenti. Poiché tutti tranne le estremità di connessione dei nucleotidi sono idrofobiche (nel senso che evitano l'acqua), le basi si allineano perpendicolarmente al piano della spina dorsale del DNA, riducendo al minimo gli effetti elettrostatici delle molecole attaccate o interagenti con l'esterno del filo (il " guscio di solvatazione ") e quindi fornisce stabilità.
Direzionalità
Le diverse formazioni alle estremità delle molecole di acido nucleico hanno portato gli scienziati ad assegnare alle molecole una" direzione ". Le molecole di acido nucleico finiscono tutte in un gruppo fosfato collegato al quinto carbonio di uno zucchero desossiribosio su un'estremità, chiamato "cinque prime end" (estremità 5 '), e con un gruppo idrossile (OH) all'altra estremità, chiamato "three prime end" (fine 3 '). Poiché gli acidi nucleici possono essere solo trascritti sintetizzati dall'estremità 5 ', si ritiene che abbiano una direzione che va dall'estremità 5' all'estremità 3 '.
"Scatole TATA"
Spesso, alla fine del 5 ', ci sarà una combinazione di coppie di basi di timina e adenina tutte in fila, chiamate "scatole TATA". Questi non sono inscritti come parte del codice genetico, ma sono lì per facilitare la scissione (o "fusione") del filamento di DNA. I legami idrogeno tra i nucleotidi A e T sono più deboli di quelli tra i nucleotidi C e G. Quindi avere una concentrazione delle coppie più deboli all'inizio della molecola consente una trascrizione semplificata degli sfregi.
