Pojasnimo, kakšna je struktura DNK, katere vrste obstajajo in kako so jo odkrili. Tudi struktura RNA.
Kakšna je struktura DNK?
Molekularna struktura DNK (ali preprosto struktura DNK) je način, na katerega je sestavljena biokemično, to je posebna oblika organizacije beljakovine Y biomolekule ki tvorijo molekulo DNK.
Za začetek se spomnimo, da je DNK kratica za DeoxyriboNucleic Acid. DNK je nukleotidni biopolimer, to je dolga molekularna struktura, sestavljena iz segmentov (nukleotidov), sestavljenih izmenično iz sladkorja (riboze) in dušikove baze.
Dušikove baze DNK so lahko štiri vrste: adenin (A), citozin (C), timin (T) ali gvanin (G), skupaj s fosfatno skupino. V zaporedju te spojine so vse genetske informacije a živo bitje, bistvenega pomena za sintezo beljakovin in reproduktivno dedovanje, torej brez DNK ne bi bilo prenosa znakov genetski.
V živih bitjih prokariotovDNK je običajno linearna in krožna. Toda v evkariontov, struktura DNK je v obliki dvojne vijačnice. V obeh primerih gre za dvoverižno biomolekulo, torej sestavljeno iz dveh dolgih verig, ki sta razporejeni antiparalelno (v nasprotni smeri): njune dušikove baze so obrnjene druga proti drugi.
Med tema dvema verigama so vodikove vezi, ki ju držijo skupaj in v obliki dvojne vijačnice. Tradicionalno obstajajo tri ravni te strukture:
- Primarna struktura. Sestavljen je iz zaporedja verižnih nukleotidov, katerih specifično in točno zaporedje kodira Genetske informacije vsakega posameznika, ki obstaja.
- Sekundarna struktura. Zgoraj omenjena dvojna vijačnica komplementarnih verig, v kateri so dušikove baze združene po strogem vrstnem redu: adenin s timinom in citozin z gvaninom. Ta struktura se razlikuje glede na vrsto DNK.
- Terciarna struktura. Nanaša se na način, kako je DNK shranjena v strukturah, imenovanih kromosomov, znotraj celica. Te molekule morajo biti zložene in razporejene v končnem prostoru, zato pri prokariotskih organizmih to običajno naredijo v obliki superheliksa, pri evkariontih pa se izvaja bolj kompleksno zbijanje, glede na večjo velikost DNK, ki zahteva posredovanje drugih beljakovin.
- Kvartarna struktura. Nanaša se na kromatin, ki je prisoten v jedru evkariontskih celic, od koder nastajajo kromosomi med celično delitvijo.
Lahko vam služi:mikrobiologija
Odkritje strukture DNK
James Watson (levo) in Francis Crick (desno)
Specifična molekularna oblika DNK je bila odkrita leta 1950, kljub dejstvu, da je bil obstoj te vrste biološke spojine znan že od leta 1869. Njeno odkritje pripisujejo predvsem znanstvenikom Jamesu Watsonu iz Združenih držav Amerike in Francisu Cricku iz ZDA. Britanci, ki so predlagali model dvojne vijačnice strukture DNK.
Vendar pa niso bili edini, ki so raziskovali to temo. Njegovo delo je pravzaprav temeljilo na informacijah, ki jih je prej pridobila Britanka Rosalind Franklin, strokovnjakinja za rentgensko kristalografijo za določitev strukture molekule.
Zahvaljujoč posebej ostri sliki, ki jo je Franklin dobil s tem tehniko (slavna "Fotografija 51"), sta Watson in Crick uspela izpeljati in oblikovati tridimenzionalni model za DNK.
Vrste DNK
S preučevanjem njegove strukture, to je njene specifične tridimenzionalne konformacije, je mogoče identificirati tri vrste DNK, opažene pri živih bitjih, in sicer:
- DNK-B. To je najbolj razširjena vrsta DNK v živa bitja in edini, ki sledi modelu dvojne vijačnice, ki sta ga predlagala Watson in Crick. Njegova struktura je pravilna, saj ima vsak par podlag enake velikosti, čeprav pušča utore (zaporedoma večje in manjše) z variacijo 35° glede na prejšnjega, da se omogoči dostop do dušikovih baz od zunaj.
- DNK-A. Ta vrsta DNK se pojavi v razmerah pomanjkanja vlažnost in manj temperaturo, kot v mnogih laboratorijih. Predstavlja, tako kot B, ponavljajoče se žlebove, čeprav različnih razmerij (širši in plitvi za manjši utor), poleg bolj odprte strukture, pri čemer so dušikove baze bolj oddaljene od osi dvojne vijačnice, bolj nagnjene glede na vodoravno in bolj simetrično v središču.
- Z-DNK. Od prejšnjih se razlikuje po tem, da gre za dvojno vijačnico z levim zavojem (levičar) v cikcak skeletu, pogosta pa je v zaporedjih DNK, ki izmenjujejo purine in pirimidine (GCGCGC), zato zahteva koncentracijo kationov večji kot pri B-DNK. Je ožja in daljša dvojna vijačnica od prejšnjih.
Struktura RNA
Za razliko od DNK se RNA (ribonukleinska kislina) običajno ne pojavi kot dvojna vijačnica. Namesto tega je struktura RNA enoverižno zaporedje nukleotidov. Njegove dušikove baze so enake tistim v DNK, razen v primeru timina (T), ki je v RNA nadomeščen z uracilom (U).
Ti nukleotidi so med seboj povezani z povezave fosfodiester. Včasih lahko ustvarijo gube v verigi RNA, ko se pritegnejo, in tako na kratkih območjih tvorijo določene vrste zank, vijačnic ali lasnic.