Wie beeinflusst die Struktur der DNA ihre Funktion?

Die Funktionen der DNA werden fast ausschlie├člich durch ihre Struktur bestimmt

Desoxyribonukleins├Ąure oder DNA ist der Name f├╝r die Makromolek├╝le, in denen die genetische Information aller Lebewesen enthalten ist. Jedes DNA-Molek├╝l besteht aus zwei Polymeren, die in einer Doppelhelix geformt und durch eine Kombination von vier spezialisierten Molek├╝len, die als Nukleotide bezeichnet werden, angeheftet sind, die in einzigartiger Weise angeordnet sind, um Kombinationen von Genen zu bilden. Diese eindeutige Reihenfolge verh├Ąlt sich wie ein Code, der die genetische Information f├╝r jede Zelle definiert. Dieser Aspekt der DNA-Struktur definiert daher seine prim├Ąre Funktion - die der genetischen Definition - aber fast jeder andere Aspekt der DNA-Struktur beeinflusst seine Funktionen.

Basenpaare und der genetische Code

Die vier Nukleotide, die die genetische Codierung der DNA darstellen, sind Adenin (abgek├╝rzt A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T). Die A-, C-, G- und T-Nukleotide auf einer Seite des DNA-Stranges sind mit ihrem entsprechenden Nukleotidpartner auf der anderen Seite verbunden. A's verbinden sich mit T's und C's verbindet sich mit G's durch relativ starke intermolekulare Wasserstoffbr├╝ckenbindungen, welche die Basenpaare bilden, die den genetischen Code definieren. Da Sie nur eine Seite der DNA ben├Âtigen, um die Kodierung aufrechtzuerhalten, erm├Âglicht dieser Paarungsmechanismus die Neubildung von DNA-Molek├╝len im Falle einer Besch├Ądigung oder im Replikationsprozess.

"Rechtsh├Ąndige" Doppelhelix-Strukturen

Die meisten DNA-Makromolek├╝le haben die Form von zwei parallelen, sich umeinander drehenden Str├Ąngen, die als "Doppelhelix" bezeichnet werden. Die "Backbones" der Str├Ąnge sind Ketten alternierender Zucker- und Phosphatmolek├╝le, aber die Geometrie dieses R├╝ckgrats variiert.

Drei Variationen dieser Form wurden in der Natur gefunden, von denen B-DNA die typischste bei Menschen ist., Es ist eine rechtsh├Ąndige Spirale, wie es A-DNA ist, die in dehydratisierter DNA und replizierenden DNA-Proben gefunden wird. Der Unterschied zwischen den beiden besteht darin, dass der A-Typ eine engere Rotation und eine gr├Â├čere Dichte von Basenpaaren aufweist - wie eine zerknitterte B-Typ-Struktur.

Linksh├Ąndige Doppelhelix

Die andere Form von DNA, die nat├╝rlicherweise in Lebewesen vorkommt, ist Z-DNA. Diese DNA-Struktur unterscheidet sich am meisten von A- oder B-DNA dadurch, dass sie eine linksh├Ąndige Kurve aufweist. Da es nur eine tempor├Ąre Struktur ist, die an einem Ende der B-DNA befestigt ist, ist es schwierig zu analysieren, aber die meisten Wissenschaftler glauben, dass es als eine Art Gegentorsionsbalance f├╝r B-DNA wirkt, da es am anderen Ende gequetscht wird (in eine A-Form) w├Ąhrend der Code-Transkription und Replikation.

Base-Stacking-Stabilisierung

Sogar mehr als die Wasserstoffbr├╝cken zwischen den Nukleotiden wird die DNA-Stabilit├Ąt durch "Basenstapel" -Wechselwirkungen zwischen benachbarten Nukleotiden bereitgestellt. Da alle au├čer den Verbindungsenden der Nukleotide hydrophob sind (was bedeutet, dass sie Wasser vermeiden), sind die Basen senkrecht zu der Ebene des DNA-R├╝ckgrats ausgerichtet, wodurch die elektrostatischen Effekte der Molek├╝le minimiert werden, die an der Au├čenseite des Stranges anhaften oder damit interagieren. Solvatationsschale ") und somit f├╝r Stabilit├Ąt sorgen.

Direktionalit├Ąt

Die unterschiedlichen Formationen an den Enden von Nukleins├Ąuremolek├╝len veranlassten die Wissenschaftler, den Molek├╝len eine "Richtung" zuzuordnen. Nucleins├Ąuremolek├╝le enden alle in einer Phosphatgruppe, die an einem Ende an das f├╝nfte Kohlenstoffatom eines Desoxyribose-Zuckers gebunden ist, das als "f├╝nf prim├Ąres Ende" (5'-Ende) bezeichnet wird, und am anderen Ende mit einer Hydroxylgruppe (OH) "Drei Hauptziel" (3'-Ende). Da Nukleins├Ąuren nur vom 5'-Ende her synthetisiert werden k├Ânnen, wird angenommen, dass sie eine Richtung haben, die vom 5'-Ende zum 3'-Ende geht.

"TATA-Boxen"

Oftmals wird am 5'-Ende eine Kombination von Thymin und Adenin-Basenpaaren in einer Reihe, eine "TATA-Box" genannt, sein. Diese sind nicht als Teil des genetischen Codes eingetragen, sondern dienen dazu, das Aufspalten (oder "Schmelzen") des DNA-Stranges zu erleichtern. Die Wasserstoffbr├╝cken zwischen A- und T-Nukleotiden sind schw├Ącher als die zwischen den C- und G-Nukleotiden. Somit erm├Âglicht eine Konzentration der schw├Ącheren Paare am Anfang des Molek├╝ls eine leichtere Transkription.

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