DNA molekyl: nivåer av strukturell organisasjon

Et DNA-molekyl er et polynukleotid, monomerEnheter derav er fire deoksyribonukleotider (dAMP, dGMP, dCMF og dTMP). Forholdet og sekvensen av disse nukleotidene i DNA fra forskjellige organismer er forskjellige. I tillegg til de viktigste nitrogenbasene er det andre deoksyribonukleotider i DNA med mindre baser: 5-metylcytosin, 5-hydroksymetylcytosin, 6-metylaminopurin.

Etter muligheten dukket oppved hjelp av røntgenkrystallografimetoden for å studere biologiske makromolekyler og oppnå perfekte røntgendiffraksjonsmønstre, var det mulig å klargjøre molekylær struktur av DNA. Denne metoden er basert på det faktum at en stråle av parallelle røntgenstråler som henger på en krystallinsk atompluster danner et diffraksjonsmønster, som hovedsakelig avhenger av atommassen av disse atomene, deres plassering i rommet. I 40-tallet i forrige århundre ble en teori avansert om den tredimensjonale strukturen til DNA-molekylet. U. Astbury viste at deoksyribonukleinsyre er en stabel med overlappede plane nukleotider.

Den primære strukturen av DNA-molekylet

Under den primære strukturen av nukleinsyrerinnebærer en sekvens av nukleotider i polynukleotidkjeden av DNA. Nukleotider knyttes sammen av fosfodiesterbindinger som dannes mellom OH-gruppen i posisjon 5 i deoksyribose av ett nukleotid og OH-gruppen i 3-stillingen av pentosen til den andre.

De biologiske egenskapene til nukleinsyrer bestemmes av det kvalitative forholdet og sekvensen av nukleotider langs polynukleotidkjeden.

Nukleotidsammensetningen av DNA i forskjellige organismertaksonomiske grupper er spesifikke og bestemmes av forholdet (T + U) / (A + T). Ved bruk av spesifisitetsfaktoren ble graden av heterogenitet av nukleotidsammensetningen av DNA i organismer av forskjellig opprinnelse bestemt. I høyere planter og dyr varierer forholdet (T + U) / (A + T) ubetydelig og har en verdi som er større enn 1. For mikroorganismer varierer spesifisitetskoeffisienten over et bredt område, fra 0,35 til 2,70. Samtidig inneholder somatiske celler i en gitt biologisk art DNA av samme nukleotidsammensetning, det vil si at DNA av en art er identisk i innhold av HS-baser.

Bestemmelse av heterogeniteten av nukleotidsammensetningenDNA på spesifisitetskoeffisienten gir ennå ikke informasjon om dets biologiske egenskaper. Sistnevnte skyldes en annen sekvens av individuelle nukleotidsteder i polynukleotidkjeden. Dette betyr at genetisk informasjon i DNA-molekyler er kodet i en bestemt sekvens av sine monomere enheter.

DNA-molekylet inneholder nukleotidsekvenser designet for å initiere og terminere DNA-syntese prosesser (replikasjon), RNA syntese (transkripsjon), proteinsyntese (oversettelse). Det er nukleotidsekvenser som tjener til å binde spesifikke aktiverende og inhibitoriske regulatoriske molekyler, så vel som nukleotidsekvenser som ikke bærer noen genetisk informasjon. Det er også modifiserte områder som beskytter molekylet mot virkningen av nukleaser.

Problemet med nukleotidsekvensen av DNA førNåværende tid er ikke fullstendig løst. Bestemmelse av nukleinsyrens nukleotidsekvens er en krevende prosedyre som involverer anvendelse av en metode for spesifikk nuklease-spaltning av molekyler i separate fragmenter. Hittil har den fullstendige nukleotidsekvensen av nitrogenbaser blitt etablert for de fleste tRNAer av forskjellig opprinnelse.

DNA molekyl: sekundær struktur

Watson og Crick designet en modell av den dobbelte helixen av deoksyribonukleinsyre. Ifølge denne modellen vikles to polynukleotidkjeder rundt hverandre, og danner dermed en slags spiral.

Nitrogen baser i dem er plassert inne i strukturen, og fosfodiester ryggraden er ute.

DNA molekyl: tertiær struktur

Det lineære DNA i cellen har formen av en langstraktmolekylet, er det pakket inn i en kompakt struktur og tar bare 1/5 av cellens volum. For eksempel når lengden av human kromosom DNA 8 cm, og er pakket slik at det passer inn i et kromosom med en lengde på 5 nm. Denne pakningen er mulig på grunn av tilstedeværelsen av spiraliserte DNA-strukturer. Herfra følger det at en dobbeltstrenget DNA-helix i rommet kan legges videre i en bestemt tertiær struktur - supercoiled. Superspiral konformasjon av DNA er karakteristisk for kromosomer av høyere organismer. En slik tertiær struktur er stabilisert ved kovalente bindinger med aminosyrerester som utgjør proteiner som danner nukleoproteinkomplekset (kromatin). Derfor er DNA i eukaryotiske celler assosiert med proteiner av hovedsakelig basale naturhistoner, samt sure proteiner og fosfoproteiner.