DNA-structuur: 9 belangrijke factoren die ermee verband houden

Inhoud

• Wat is de structuur van DNA?
• Moleculaire structuur van DNA
• Wie heeft de structuur van DNA ontdekt?
• DNA-structuur en replicatie
• Dubbele helixstructuur van DNA
• Genetische informatiedragende capaciteit van DNA
• Overdracht van genetische informatie
• Tertiaire structuur van DNA
• Structurele analyse van enkelstrengs DNA
• Conclusies

• De keten van suikers verbonden door fosfodiesterbindingen wordt beschouwd als de nucleïnezuurruggengraat. 
• Hoewel de suiker-fosfaatruggengraat consistent is in DNA en RNA, variëren de nucleotidebasen van het ene monomeer tot het andere. 
• De nucleotidebasen zijn afgeleid van purine-guanine (G) en adenine (A), terwijl de andere twee van pyrimidine-uracil (U, RNA just) of thymine (T, DNA just) en cytosine (C).
• De N-1 van een pyrimidine of N-9 van een purine is verbonden met C-1 van suiker.
• Een DNA-streng heeft ook uiteinden of uiteinden die vergelijkbaar zijn met een polypeptide (carboxy- en aminoterminals). Het ene uiteinde of uiteinde van de DNA-streng heeft een vrije 5'-hydroxylgroep (of een 5'-hydroxylgroep verbonden met een fosfaatgroep). Het tegenoverliggende uiteinde of uiteinde heeft een 3-hydroxylgroep. Geen van de uiteinden is gekoppeld aan een ander nucleotide. 
• De nucleotide basenparing resulteert in het rangschikken van het DNA in een tweestrengige helixstructuur.
• Erwin Chargaff stelde voor dat de verhoudingen van guanine tot cytosine en van adenine met thymine waren bijna iets soortgelijks in alle soorten die in aanmerking werden genomen. 
• Het replicatieproces wordt een semiconservatief voor DNA genoemd.
• Een eenvoudige stam-lusstructuur wordt waargenomen wanneer een nucleïnezuur complementaire sequenties binnen het molecuul heeft en intramoleculaire basenparen vormt om dubbele helixstructuren te vormen van een enkel nucleïnezuurmolecuul.

Wat is de structuur van DNA?

De pentosesuiker deoxyribose is aanwezig in de DNA-structuur (deoxyribonucleïnezuur). Het voorvoegsel deoxy toont aan dat het 2'-koolstofatoom van de deoxyribosesuiker niet het zuurstofatoom heeft dat aanwezig is met het 2'-koolstofmolecuul van ribosesuiker (de suiker in ribonucleïnezuur of RNA), zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. De pentosesuikers in nucleïnezuren zijn aan elkaar gebonden door fosfodiesterbindingen.

Met name de 3'-hydroxyl (3 – OH)-groep van de ribosesuiker van één nucleotide vormt een esterbinding met het fosfaat, deze fosfaatgroep is ook gebonden aan de 5'-OH-groep van de aangrenzende ribosesuiker van het naburige nucleotide. De keten van suikers verbonden door fosfodiesterbindingen wordt beschouwd als de nucleïnezuurruggengraat. 

Hoewel de suiker-fosfaatruggengraat consistent is in DNA en RNA, variëren de nucleotidebasen van het ene monomeer tot het andere. 

Twee van de nucleotidebasen zijn afgeleid van purine-guanine (G) en adenine (A), terwijl de andere twee van pyrimidine-uracil (U, RNA just) of thymine (T, DNA just) en cytosine (C). Meer weten over nucleotiden klik hier

Moleculaire structuur van DNA

Primaire structurele inzichten: de nucleïnezuren bieden 3-D gegevens op nucleotide basenparing, structuur en verschillende andere essentiële aspecten van DNA en RNA. 

De kleinste eenheid bestaande uit een base die aan een pentosesuiker is bevestigd, wordt een nucleoside genoemd. Het RNA bevat vier soorten nucleoside-eenheden, namelijk:

cytidine, uridine, guanosine en adenosine, terwijl die in DNA deoxycytidine, deoxyguanosine, deoxyadenosine en thymidine worden genoemd (Ja, Thymidine, je hebt het goed gehoord. Omdat het niet aanwezig is in RNA, dus het is niet nodig om deoxy als voorvoegsel te schrijven) . 

De N-1 van een pyrimidine of N-9 van een purine is verbonden met C-1 van suiker. De stikstofhoudende base wordt over het vlak van pentosesuiker geplaatst wanneer het ontwerp wordt bekeken vanuit een standaardrichting en -oriëntatie; dit type N-glycosidebindingsrangschikking wordt genoemd. 

Een nucleotide is een nucleoside dat ten minste via een esterbinding aan één fosfaatgroep is verbonden. De meest algemeen erkende plaats van verestering en fosfaatgroepaanhechting is gewoonlijk de C-5 OH-groep van de pentosesuiker. 

Het nucleotide is ontstaan ​​​​wanneer een fosfaatgroep bindt aan de C-5 van suiker die aanwezig is in het nucleoside. Het staat dus bekend als een 5-nucleotide of een nucleoside 5-fosfaat. Stel bijvoorbeeld dat ATP adenosine 5 - trifosfaat wordt genoemd, en 3 - dGMP staat bekend als deoxyguanosine 3 - monofosfaat. 

Dit nucleotide verschilt van ATP doordat het guanine bevat in plaats van adenine. Het bevat deoxyribose in plaats van ribose (aangegeven door het voorvoegsel "d"). Het bevat één fosfaatgroep in plaats van drie. Het heeft het fosfaat veresterd tot de 3'-OH-groep in plaats van de 5'-positie.

Nucleotiden zijn monomeren die onderling verbonden zijn om RNA en DNA te synthetiseren. De nucleotide-eenheden die in DNA worden gevonden, zijn van vier typen, namelijk:  

deoxycytidylaat, deoxyguanylaat, deoxyadenylaat en deoxythymidylaat (of thymidylaat). 

Belangrijke opmerking: Thymidylaat bevat deoxyribose. Maar het voorvoegsel deoxy wordt niet toegevoegd omdat thymine-nucleotiden niet of significant minder vaak in RNA worden aangetroffen. 

De afkortingen zoals pACG of pApCpG duiden een trinucleotide van DNA aan dat deoxyadenylaatmonofosfaat, deoxycytidylaatmonofosfaat en deoxyguanylaatmonofosfaat omvat, verbonden door een fosfodiesterbinding, hier betekent "p" een fosfaatgroep. 

Het 5'-uiteinde heeft meestal een fosfaat gekoppeld aan de 5 - Hydroxylgroep. 

Belangrijke opmerking: Een DNA-streng heeft ook uiteinden of uiteinden die vergelijkbaar zijn met een polypeptide (carboxy- en aminoterminals). 

Het ene uiteinde of uiteinde van de DNA-streng heeft een vrije 5'-hydroxylgroep (of een 5'-hydroxylgroep verbonden met een fosfaatgroep). Het tegenoverliggende uiteinde of uiteinde heeft een 3-hydroxylgroep. Geen van de uiteinden is gekoppeld aan een ander nucleotide. 

Als vuistregel wordt de nucleotide-basensequentie van nucleïnezuur geschreven in de richting van 5' naar 3'. 

Daarom laat de sequentie ACG zien dat de vrije 5'-hydroxylgroep aanwezig is op deoxyadenylaat, terwijl de vrije 3;-Hydroxylgroep aanwezig is op deoxyguanylaat. Vanwege deze polariteit worden ACG en GCA beschouwd als verschillende reeksen sequenties.

Wie heeft de structuur van DNA ontdekt?

De aanwezigheid van complementaire basenparing werd gevonden tijdens onderzoeken die waren gecoördineerd voor het bepalen van het 3D-ontwerp van DNA. Rosalind Franklin en Maurice Wilkins hebben röntgendiffractiebeelden gemaakt van strengen DNA.

De kenmerken van deze diffractiepatronen toonden aan dat DNA was gemaakt van twee kettingen die in een standaard spiraalvormig ontwerp om elkaar heen waren gewikkeld. Op basis van deze en aanvullende relevante informatie construeerden James Watson en Francis Crick een primair model voor DNA dat het diffractieontwerp vertegenwoordigde en bovendien de bron was van enkele verbazingwekkende inzichten van kennis in de structurele eigenschappen van DNA. 

De hoogtepunten van het Watson-Crick-model van DNA geïnterpreteerd vanuit de diffractieontwerpen zijn: 

1. De dubbel-helix polynucleotide strengen zijn in een lus rond een enkele as. De polynucleotideketens lopen op antiparallelle manieren of in tegengestelde richtingen. 
2. De ruggengraat bestaande uit suiker en fosfaat is aanwezig aan het buitenoppervlak van het DNA en op deze manier worden de purine en pyrimidine in de dubbele DNA-helix geplaatst. 
3. De stikstofbasen worden bijna loodrecht op de spiraalvormige as geplaatst en de volgende opdrachten worden gescheiden door 3.4 . Zo wordt na elke 34 één omwenteling van de spiraalstructuur voltooid. Dus tien basen per draaiing van een helix (34 Å per draai/3.4 per base). Vandaar dat een draai van 36 graden per basis (360 graden voor elke totale draai/10 bases voor elke draai) wordt ervaren na elke volgende basisopname. 
4. 4. De afstand tussen de twee strengen van de dubbele DNA-helix is ​​20 .

DNA-structuur en replicatie

DNA en RNA zijn lange (meestal lineaire) polymeren die algemeen bekend staan ​​als nucleïnezuren en die verantwoordelijk zijn voor het overdragen van genetische (of erfelijke) informatie aan het nageslacht van ouders. Deze bio-macromoleculen bestaan ​​uit vele verbonden nucleotiden, elk gemaakt van een pentosesuiker, een fosfaatgroep en een stikstofbase. De ribosesuikers verbonden door fosfaatgroepen vormen een typische en gemeenschappelijke ruggengraat van DNA. De stikstofbasen die aanwezig zijn in DNA zijn van vier basistypen. De erfelijke genetische informatie wordt opgeslagen in een nucleotidesequentie in de polynucleotide (nucleïnezuur) streng.

De basen hebben een extra uitzonderlijke eigenschap: ze paren expliciet met elkaar die worden gestabiliseerd en geregeld door niet-covalente interacties zoals waterstofbruggen. 

De nucleotide basenparing resulteert in het rangschikken van het DNA in een tweestrengige helixstructuur. Deze nucleotide basenparen maken plaats voor het repliceren van de erfelijke (genetische) informatie die aanwezig is in de template-nucleïnezuurstreng naar de nieuw gesynthetiseerde nucleïnezuurstreng. 

Hoewel RNA waarschijnlijk significant eerder als erfelijk materiaal heeft gewerkt, zijn de genen van veel virussen en cellen volgens de evolutionaire geschiedenis samengesteld uit DNA. DNA-polymerase is verantwoordelijk voor het synthetiseren (repliceren) van het DNA. Deze onberispelijk expliciete enzymen dupliceren nucleotidesequenties van DNA-templates met een fouttempo van minder dan 1 op 100 miljoen nucleotidebasen.

Dubbele helixstructuur van DNA

De structuur van nucleïnezuren vertegenwoordigt hun vermogen om genetische informatie over te brengen als een rangschikking van nucleotidebasen langs een nucleïnezuurketen. Een andere eigenschap van nucleïnezuur is replicatie, dat is de 

Synthese van twee duplicaten van nucleïnezuur uit een enkele kopie die als sjabloon wordt gebruikt. Deze kenmerken hangen af ​​van de typen nucleotidebasen die in nucleïnezuren worden gevonden om complementaire basenparen te vormen voor de synthese van helixontwerp dat twee strengen omvat. Dus de Dubbele DNA-helix structuur bevordert de replicatie van het erfelijke materiaal.

Hoe is een opmerkelijk regelmatige constructie klaar om plaats te bieden aan een zelfbewuste reeks basen, gezien de verschillende vormen en afmetingen van de pyrimidines en purines? In hun poging om deze vraag te beantwoorden, ontdekten Watson en Crick dat guanine kan worden gecombineerd met cytosine, en adenine kan paren met thymine om basenparen te vormen die een vergelijkbare vorm hebben. 

Deze nucleotide basenparen worden bij elkaar gehouden door niet-covalente krachten die waterstofbruggen zijn. Dit base-matchingplan werd bevestigd door eerder onderzoek naar de basensamenstelling van DNA van verschillende soorten. 

In 1950 stelde Erwin Chargaff voor dat de verhoudingen van guanine tot cytosine en van adenine tot thymine bijna hetzelfde waren in alle beschouwde soorten. 

Het belang van deze equivalenties werd pas duidelijk toen het Watson-Crick-model werd gegeven toen duidelijk bleek dat ze een fundamenteel aspect van de DNA-structuur behandelen. 

De scheiding van ongeveer 3.4 A tussen de volgende basenparen is duidelijk zichtbaar in het diffractiepatroon van het dubbel-helix-DNA. 

De stapeling van nucleotidebasen zorgt op een dubbele manier voor extra stabiliteit aan de DNA-structuur.

In de eerste plaats worden naburige basenparen naar elkaar toe getrokken door van der Waals-krachten. De Van der Waals-krachten zijn echter minimaal, zodanig dat deze associaties 0.5 tot 1.0 kcal per atoom per mol bijdragen. 

In de dubbele DNA-helix zijn hoe dan ook talloze atomen onder invloed van van der Waals-krachten, en de netto-impact die over deze atomen wordt toegevoegd, is aanzienlijk. Bovendien wordt de dubbele DNA-helix ook gestabiliseerd door de hydrofobe interacties, wat resulteert in de blootstelling van polaire groepen op het oppervlak van de dubbele DNA-helix en hydrofobe groepen in het inwendige van de structuur. 

Basenstapeling in DNA heeft de voorkeur door zich te conformeren aan de stijve vijfledige ringen die aanwezig zijn in de suikerfosfaatruggengraat. De rigide aard van suikers beïnvloedt zowel de enkelstrengs als de dubbelstrengs structuren van DNA.

Structurele verschillen tussen DNA en RNA

RNA, vergelijkbaar met DNA, is een lang en onvertakt polymeer dat nucleotiden omvat die zijn verbonden door 3'-5'-fosfodiesterbindingen. 

Het covalente ontwerp van RNA staat in twee opzichten in contrast met dat van DNA. Zoals eerder vermeld en zoals blijkt uit de naam, zijn de suikersubeenheden in RNA Ribose in tegenstelling tot deoxyriboses. Ten tweede bevat Ribose een 2'-OH-groep, die niet aanwezig is in deoxyribose. 

Als resultaat is, samen met de standaard 3' 5'-fosfodiesterbinding, nog een 2' 5'-fosfodiesterbinding mogelijk voor RNA. Deze 2' 5'-fosfodiesterbinding is significant bij de uitdrijving van introns en de samenvoeging van exons voor de rangschikking van rijp mRNA. 

Het andere contrast is dat een van de vier nucleotidebasen gevonden in RNA is uracil (U) in plaats van thymine (T). 

Belangrijke opmerking: Elke fosfodiesterbinding heeft een negatieve lading. Deze negatieve lading stoot nucleofiele soorten af, bijvoorbeeld, 

hydroxide-ionen; vervolgens zijn fosfodiesterbindingen aanzienlijk minder reactief ten opzichte van hydrolytische aanval dan de andere esters zoals de esters van carbonzuur. 

Deze obstructie is van cruciaal belang voor het in stand houden van de integriteit van de genetische informatie die is opgeslagen in de nucleïnezuren. Bovendien bouwt de 2'-hydroxylgroep in het DNA zijn bescherming tegen hydrolyse verder op. 

De meer superieure stabiliteit van DNA vertegenwoordigt vermoedelijk het gebruik ervan in plaats van RNA als het genetische materiaal in elke afzonderlijke cel en de meeste virussen.

Een nucleïnezuur bestaat uit vier soorten basen die zijn gekoppeld aan een suikerfosfaatruggengraat

Het RNA en DNA zijn geschikt om te werken als transporteurs van genetische informatie door gebruik te maken van hun covalente constructies. Deze macromoleculen (polymeren) zijn ontwikkeld uit end-to-end verbindingen van hun monomere eenheden. Elke monomere eenheid (nucleotide) in het polymeer (nucleïnezuur: DNA of RNA) bestaat uit drie fundamentele componenten: een stikstofhoudende base, een pentosesuiker en een fosfaatgroep. De rangschikking van basen geeft uitzonderlijk een nucleïnezuur weer en behandelt een lineaire vorm van genetische informatie.

De genen vertalen het type eiwitten dat cellen nodig hebben. DNA is echter niet de directe sjabloon voor de synthese van eiwitten. 

De directe template voor de synthese van eiwitten is RNA (ribonucleïnezuur). Specifiek, een klasse van RNA, bekend als het boodschapper-RNA (mRNA), fungeert als een informatiedrager om eiwitten te synthetiseren. Andere RNA's, zoals ribosomaal RNA (rRNA) en transfer-RNA (tRNA), spelen ook een essentiële rol bij eiwitsynthese. RNA-polymerasen synthetiseren alle soorten cellulair RNA voor het nemen van instructies van DNA-templates. Het mRNA wordt geproduceerd als reactie op transcriptiegebeurtenissen, terwijl dit mRNA fungeert als een sjabloon voor translatie, wat uiteindelijk resulteert in de vorming van eiwitten.

Deze progressie van genetische informatie is uitsluitend afhankelijk van de genetische code, die het verband kenmerkt tussen de nucleotide-basensequentie in DNA (of in getranscribeerd mRNA) en de aminozuursequentie in een eiwit. 

De genetische code is bijna identiek in alle levensvormen: een groepering van drie basen, een codon genaamd, bepaalt een aminozuur. Codons in mRNA worden achtereenvolgens doorgenomen door tRNA-moleculen, die werken als een adaptermolecuul tijdens de synthese van eiwit op ribosomen. 

De ribosomen zijn de complexe associaties van rRNA's en ongeveer 50 andere soorten eiwitten. 

Het laatste onderwerp dat moet worden overwogen, is de onderbroken eigenschap van de meeste genen die in eukaryoten worden gevonden; ze vertonen exons en introns, die fungeren als mozaïeken van nucleïnezuursequenties. Zowel exons als introns worden getranscribeerd via DNA. Introns worden echter verwijderd uit rijpe mRNA-moleculen. De aanwezigheid van introns en exons is dus van cruciaal belang bij eiwitevolutie.

Genetische informatiedragende capaciteit van DNA

Een opvallend kenmerk van een DNA-streng of -fragment is de lengte. Een DNA-streng moet talrijke nucleotiden bevatten om de genetische informatie die essentieel is voor het organisme over te brengen. Het DNA van bijvoorbeeld 

polyomavirus, dat in verschillende micro-organismen maligniteiten kan veroorzaken, zijn DNA is tot 5100 nucleotiden lang. 

We kunnen op een begeleidende manier de genetische informatie berekenen die de capaciteit van nucleïnezuren overbrengt. 

Elke positie in een dubbele DNA-helix is ​​een paar nucleotidebasen, die het relateren aan twee stukjes informatie (22 = 4). 

als een nucleïnezuurketen 5100 nucleotiden heeft, heeft dit betrekking op 2 × 5100 = 10,200 stukjes informatie 

of 1275 bytes aan informatie als (1 byte = 8 bits)

Het genoom van E. coli is een DNA-molecuul in de vorm van een enkel cirkelvormig chromosomaal. Het bestaat uit twee ketens van 4.6 miljoen nucleotiden die betrekking hebben op 9.2 miljoen bits of 1.15 megabytes aan gegevens. 

DNA in hogere gewervelde dieren zijn veel grotere moleculen. Het menselijk genoom omvat bijvoorbeeld ongeveer 3 miljard nucleotiden, verdeeld over 24 chromosomen [22 autosomen, x- en y-allosomen (geslachtschromosomen)] van verschillende groottes. 

Een van de belangrijkste bekende DNA-moleculen is een Aziatisch hert (de Indiase muntjak). Zijn genoom is net zo uitgebreid als het menselijk genoom, maar is aanwezig in slechts drie chromosomen. 

De grootste van deze chromosomen heeft meer dan 1 miljard nucleotiden. Als zo'n DNA-deeltje volledig zou kunnen worden uitgebreid, zou het meer dan 1 cm lang zijn. Een paar planten bevatten ook aanzienlijk grotere DNA-deeltjes.

Overdracht van genetische informatie

De dubbele helixstructuur van DNA en de aanwezigheid van nucleotide-basenparen illustreren het proces van replicatie van het genetische materiaal. De nucleotide-basesequentie van één streng van de dubbele DNA-helix bepaalt de nucleotide-basesequentie van de andere streng; de basenparing van de complementaire streng vindt plaats volgens de regel van Chargaff. Op deze manier, 

Segregatie van de strengen van dubbele DNA-helix fungeert als een sjabloon voor het synthetiseren van twee nieuwe strengen. Deze nieuw gevormde strengen hebben dezelfde sequentie als die van het ouder-DNA omdat beide strengen replicatie ondergaan.

Vervolgens, als DNA wordt gesynthetiseerd (gerepliceerd), zou een van de ketens van elk dochter-DNA afkomstig zijn van het ouder-DNA en wordt een andere keten nieuw gesynthetiseerd. Een semiconservatief DNA-replicatiemechanisme bewerkstelligt deze verspreiding van ouderlijke DNA-strengen. 

Franklin Stahl en Matthew Meselson deden in 1958 een inleidende proef met deze theorie. Eerst labelden ze het ouder-DNA met 15N, een zwaardere isotoop van stikstof, zodat het gesynthetiseerde DNA dichter wordt dan normaal DNA. Vervolgens werd het gelabelde DNA geproduceerd door E. coli, groeiend in een medium dat 15NH4Cl als enige stikstofbron bevatte. Nadat de replicatiestap met gebruikmaking van de zwaardere stikstof was voltooid, werden de E. coli-cellen vervolgens verplaatst naar een medium dat 14N bevatte, de standaardisotoop van stikstof. 

Een algemene vraag die op dit moment door iedereen wordt gesteld is: wat is de verspreiding van 14N en 15N in de DNA-deeltjes na opeenvolgende replicatiecycli? 

De rangschikking van 14N en 15N werd ontdekt door de strategie van dichtheidsgradiëntcentrifugatie of sedimentatie. Eerst werd een kleine hoeveelheid DNA opgelost in een geconcentreerde cesiumchloride-oplossing met een dichtheid (1.7 g cm 3) dicht bij de dikte van het DNA. 

Deze oplossing werd later gecentrifugeerd en geëquilibreerd. De equilibratie en diffusie vormden een gradiënt van de cesiumchlorideconcentratie in de centrifugebuis, wat resulteerde in de vorming van een dichtheidsgradiënt (1.66 – 1.76 g cm3).

De DNA-fragmenten bewegen (onder invloed van middelpuntvliedende kracht) volgens hun respectievelijke dichtheden in de centrifugebuis met cesiumchloride-dichtheidsgradiënt.

Het DNA verzamelde zich en vormde een smalle band die werd geïdentificeerd door zijn intrinsieke eigenschap om ultraviolet licht te absorberen. De hybride van 14N DNA- en 15N DNA-strengen vertoonde een discrete band aangezien deze een dichtheid heeft tussen de 14N-duplex en 15N-duplex. 

DNA werd op verschillende tijdstippen uit de E. coli-cellen verkregen na verplaatsing van een 15N naar een 14N-bevattend groeimedium en vervolgens gecentrifugeerd. 

Onderzoek van DNA-monsters toonde aan dat na één generatie een enkele band hybride DNA werd waargenomen. De band werd ergens tussen de 14N DNA- en 15N DNA-dichtheidsbanden gevonden. De afwezigheid van de 15N DNA-band geeft aan dat ouderlijk DNA niet volledig geconserveerd was tijdens de replicatie. 

Verder suggereert de afwezigheid van een 14N DNA-band dat al het dochter-DNA bestaat uit een streng van 15N DNA. Deze verhouding zou de helft moeten zijn omdat de dichtheid van de DNA-hybride band ergens tussen de dichtheden van het 14N DNA en 15N DNA lag. 

Na twee delingen in bacteriën waren er een equivalente hoeveelheid DNA-banden. Een daarvan was de band van DNA-hybride en de tweede band was 14N DNA. Stahl en Meselson interpreteerden op basis van deze onderzoeken “dat er een gelijke verdeling van stikstof in het DNA-molecuul plaatsvindt en dat elk dochtermolecuul één DNA-streng met 14 N en de andere met 15 N ontvangt. Het replicatieproces wordt dus een semiconservatief voor DNA genoemd.

De experimentresultaten van Meselson en Stahl volgen de DNA-replicatie model voorgesteld door Watson en Crick.

Tertiaire structuur van DNA

Sommige DNA-moleculen zijn circulair en supercoiled

Het DNA in de mens chromosomen is lineair van structuur. Studies zoals elektronenmicroscopie onthulden echter dat circulaire DNA-moleculen ook in sommige organismen worden gevonden. 

Belangrijke opmerking: Het woord circulair wordt gebruikt om de continuïteit van het DNA-molecuul te noemen, niet vanwege zijn morfologische uiterlijk.

Het DNA-molecuul dat in de cellulaire omgeving aanwezig is, wordt meestal in een minimale en compacte vorm aangetroffen.

Opmerking:  Een volledig uitgerekt chromosoom van E. coli is ongeveer 1000 keer zijn diameter. 

Een ander uniek kenmerk kwam aan het licht toen het DNA van lineair in een cirkelvorm verandert. De spiraalvormige as draait om een ​​superhelix te produceren. 

Een circulair DNA-molecuul zonder superhelische windingen wordt een ontspannen circulair DNA-molecuul genoemd. 

Supercoiling is een biologisch fenomeen dat optreedt om de volgende twee redenen:

– Het supercoiled DNA is veel compacter dan het ontspannen DNA. 

– Ten tweede regelt supercoiling de afwikkel- en interactiemogelijkheden van de dubbele DNA-helix.

Structurele analyse van enkelstrengs DNA

Enkelstrengs moleculen van nucleïnezuren vertonen gewoonlijk intramoleculaire overlapping om verschillende structuren aan te nemen. Dus tijdens de evolutie hebben nucleïnezuren verschillende structuren en conformaties aangepast voor hun overdracht en de genetische informatie opgeslagen, vooral de RNA-moleculen. 

Deze bevestigingen en structuren zijn ook essentieel voor hogere organismen, zoals ribosomen, die een complexe associatie zijn van RNA en eiwitten en een cruciale rol spelen bij het synthetiseren van eiwitten. 

Er wordt vaak waargenomen dat een eenvoudige stam-lusstructuur wordt waargenomen wanneer een nucleïnezuur complementaire sequenties binnen het molecuul heeft en intramoleculaire basenparen vormt om dubbele helixstructuren te vormen van een enkel nucleïnezuurmolecuul.

In het algemeen worden deze dubbelspiraalvormige structuren gemaakt volgens het Watson-Crick basenparingpatroon. Deze structuren bevatten echter ook enkele niet-overeenkomende basen (verschijnen als een uitpuilend gebied) en niet-overeenkomende basenparen.

Deze mismatch beïnvloedt het functioneren en de hogere-orde vouwing van dubbele DNA-helix door afwijkingen van de standaardstructuur te induceren en de lokale structuur van nucleïnezuren te destabiliseren.

Enkelstrengs nucleïnezuren kunnen veel complexere structuren bereiken dan de stamlussen door interactie met de basen die ver van elkaar verwijderd zijn. Voor dit doel kunnen ten minste drie basen worden geassocieerd met de stabilisatie van deze structuren. 

In dergelijke gevallen kunnen acceptoren en donoren van waterstofbruggen die in het algemeen deelnemen aan Watson-Crick-basenparen ook deelnemen aan waterstofbruggen in niet-standaard basenparen. Bovendien zijn ionen van sterke metalen zoals magnesium (Mg2+) actief betrokken bij het stabiliseren van deze structuren.

Conclusies

in dit artikel hebben we het gehad over de DNA-structuur in details om betere inzichten te krijgen in de samenstelling en structuur van DNA en RNA. Om meer te weten over de hogere orde structuur: klik hier

Lees ook:

• Co-enzym en holo-enzym
• Kenmerken van vlinders
• Functies van mitochondriën
• Aquatisch ecosysteem voorbeeld 2
• Zijn bacteriën prokaryoten
• Hydrofobe staart
• DNA-supercoiling essentieel mechanisme voor DNA-verpakking
• Hoe worden eigenschappen gemaakt?
• Is exocytose-diffusie
• Voorbeelden van chemoautotrofen

Dr Abdullah Arsalan

Ik ben Abdullah Arsalan, heb mijn doctoraat in de biotechnologie afgerond. Ik heb 7 jaar onderzoekservaring. Ik heb tot nu toe zes artikelen gepubliceerd in tijdschriften met een internationale reputatie met een gemiddelde impactfactor van 6, en er zijn er nog een paar in behandeling. Ik heb onderzoekspapers gepresenteerd op verschillende nationale en internationale conferenties. Mijn interessegebied is biotechnologie en biochemie met speciale nadruk op eiwitchemie, enzymologie, immunologie, biofysische technieken en moleculaire biologie.