Struktura DNA

Primární struktura DNA

Od roku 1940 do 1953 se zabývalo mnoho vědců odhalením struktury DNA. Nejznámějšími z nich byli Erwin Chargaff, Maurice Wilkins, Rosalinda Franklinová, Linus Pauling, Francis Crick a James Watson. Hlavní otázkou, kterou řešili, byla: "Jak slouží DNA jako genetický základ pro životní procesy?" Odpověď byla hledána v chemické struktuře DNA a její organizaci.

Polynukleotidový řetězec

Mezi dvěma mononukleotidy je vazba složená z fosfátové skupiny vázané na dva cukry - fosfodiesterová vazba. 

Párování bazí

E. Chargaff a jeho tým vyvodil ze svých výzkumů různých organizmů kvantitativní metodou množství čtyř bazí. Na základě dat pak byly stanoveny tyto závěry pro dvouřetězcovou DNA:

  1. Množství adeninu je roven množství tyminu (A = T) a množství guaninu je roven množství cytozinu (G = C).
  2. Součet purinů  se rovná součtu pyrimidinů (A + G) = (C + T).
  3. Procento C + G není vždy roven procentu A + T a je druhově specifické.  

Watson-Crickovo pravidlo párování bazí

Tvoří základní podmínku tvorby sekundární struktury v nukleových kyselinách. 

Typy nukleových kyselin

lineární molekuly NK kružnicové molekuly NK
  • jednořetězcové molekuly NK
  • dvouřetězcové molekuly NK
  • jednořetězcové molekuly NK
  • dvouřetězcové molekuly NK

 - lineární molekuly mají volné 5´a 3´konce

 - kružnicové molekuly jsou spojité bez volných konců

 - jednořetězcové molekuly: ss (single stranded) ssRNA, ssDNA

 - dvouřetězcové molekuly: ds (double stranded) dsRNA, dsDNA

Sekundární struktura DNA

"Vítězi" hledání struktury DNA se stali v roce 1953 Crick a Watson, kteří popsali v časopise Nature strukturu DNA jako dvojitou pravotočivou šroubovici (J.D. Watson, F.H.C. Crick: Molecular Sructure od Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acids. Nature, 1953, 171, No. 4356: 737-38).

  1. Dva dlouhé polynukleotidové řetězce jsou stočeny kolem centrální osy, tvořící pravotočivou dvojitou šroubovici.
  2. Oba řetězce jsou antiparalelní, které jsou orientované od C-5´do C-3´v protikladném směru.
  3. Báze obou řetězců mají rovinnou strukturu, ležící kolmo k ose a jsou od sebe vzdáleny 0,34 nm a jsou orientovány dovnitř struktury.
  4. Dusíkaté báze protikladných řetězců jsou párovány na základě vodíkových vazeb. V DNA se párují A-T a G-C. 
  5. Každá úplná otáčka helixu je 3,4 nm dlouhá, takže na každou otáčku připadá 10 bazí.
  6. V molekula DNA je rozdělena na alternující větší a menší žlábky.
  7. Dvojitý helix DNA má v průměru 2 nm.