Molecule ADN: nivele de organizare structurală

O moleculă de ADN este o polinucleotidă ale cărei unități monomer sunt patru deoxiribonucleotide (dAMP, dGMP, dCMF și dTMP). Raport și succesiunea acestora nucleotidele din ADN-ul diferitelor organisme sunt diferite. Pe langa principalele baze azotate in ADN-ul conține și alte baze minore dezoxiribonucleotide cu 5-metilcitozină, 5-oksimetiltsitozin, 6-metilaminopurină.

După posibilitatea utilizării metodei de cristalografie cu raze X pentru a studia macromolecule biologice și a obține modele perfecte de raze X, a fost posibilă clarificarea structurii moleculare a ADN-ului. Respectiva metodă se bazează pe faptul că un fascicul de raze paralele X incidente pe un atom de cluster cristalini, formează un model de difracție, care depinde în principal de greutatea atomică a atomilor și localizarea lor în spațiu. În anii `40 ai secolului trecut, a fost dezvoltată o teorie cu privire la structura tridimensională a moleculei ADN. U. Astbury a demonstrat asta deoxiribonucleic este o stivă de nucleotide plane superimpuse.

Structura primară a moleculei ADN

Prin structura primară a acizilor nucleici se înțelege secvența de aranjare a nucleotidelor în lanțul de polinucleotide a ADN-ului. Nucleotidele sunt legate între ele prin legături fosfodiesterice care se formează între gruparea OH în poziția 5 a unei nucleotide și deoxiribozei OH-grup în poziția 3 a unui alt pentoze.

Proprietățile biologice ale acizilor nucleici sunt determinate de relația calitativă și secvența de nucleotide de-a lungul lanțului polinucleotidic.

Compoziția nucleotidică a ADN-ului în organismele diferitelor grupuri taxonomice este specifică și este determinată de raportul (Г + Ц) / (А + Т). Folosind specificitatea factor a fost determinat de gradul de eterogenitate a compoziției nucleotidice a ADN-ului din organisme de origine diferită. Astfel, în plantele superioare și animale raportul (G + C) / (A + T) variază ușor și are o valoare mai mare decât 1. Coeficientul de specificitate microorganisme variază în limite largi - 0.35-2.70. În același timp celulele somatice din această specie biologică conține ADN cu aceeași compoziție de nucleotide, adică se poate spune că ADN-ul unei specii este identic în conținutul de perechi de baze de HS.

Determinarea eterogenității compoziției de nucleotide ADN prin coeficientul de specificitate nu oferă încă informații privind proprietățile sale biologice. Aceasta din urmă se datorează unei secvențe diferite de situri nucleotidice individuale din lanțul de polinucleotide. Aceasta înseamnă că informațiile genetice din moleculele ADN sunt codificate într-o secvență specifică a unităților lor monomere.

Molecula ADN conține secvențe de nucleotide destinate inițierii și terminării proceselor de sinteză ADN (replicare), sinteza ARN (transcripție), sinteza proteinelor (Broadcast). Există secvențe de nucleotide care servesc la legarea moleculelor specifice de activare și de inhibare, precum și a secvențelor de nucleotide care nu conțin informații genetice. Există, de asemenea, zone modificate care protejează molecula de acțiunea nucleazelor.

Problema secvenței de nucleotide a ADN nu a fost complet rezolvată până în prezent. Determinarea secvenței nucleotidice a acizilor nucleici este o procedură laborioasă care implică aplicarea unei metode de clivaj de nuclează specifică a moleculelor în fragmente separate. Până în prezent, secvența completă de nucleotide a bazelor de azot a fost stabilită pentru majoritatea tRNAs de origine diferită.

Molecule ADN: structură secundară

Watson și Crick au proiectat un model de helix dublu de acid deoxiribonucleic. Conform acestui model, două lanțuri de polinucleotide se înfășoară unul în altul, formând astfel un fel de spirală.

Bazele azotate din ele sunt situate în interiorul structurii, iar coloana vertebrală a fosfodiesterului este în exterior.

Molecule de ADN: structura terțiară

ADN-ul liniar din celulă are forma unei molecule alungite, este ambalat într-o structură compactă și ocupă doar 1/5 din volumul celulei. De exemplu, lungimea ADN-ului cromozomului uman ajunge la 8 cm și este împachetată astfel încât să se potrivească într-un cromozom cu o lungime de 5 nm. Această împachetare este posibilă datorită prezenței structurilor ADN spiralizate. Din aceasta rezultă că o spirală dublă catenară a ADN-ului în spațiu poate fi în continuare stabilită într-o anumită structură terțiară - supercoolată. Conformarea superspirală a ADN-ului este caracteristică cromozomilor organismelor superioare. O astfel de structură terțiară este stabilizată de către legături covalente cu resturile de aminoacizi care alcătuiesc proteinele care formează complexul nucleoproteinic (cromatina). Prin urmare, ADN celule eucariote este asociat cu proteine ​​de natură preponderent de bază - histone, precum și cu proteine ​​și fosfoproteine ​​acide.