Struttura del DNA: 9 fattori importanti ad esso correlati

Contenuti

  • La catena di zuccheri collegata da legami fosfodiestere è considerata la spina dorsale dell'acido nucleico. 
  • Sebbene lo scheletro zucchero-fosfato sia coerente nel DNA e nell'RNA, le basi nucleotidiche variano da un monomero all'altro. 
  • Le basi nucleotidiche derivano dalla purina guanina (G) e dall'adenina (A), mentre le altre due dalla pirimidina uracile (U, solo RNA) o timina (T, appunto DNA) e citosina (C).
  • L'N-1 di una pirimidina o l'N-9 di una purina è collegato a C-1 di zucchero.
  • Un filamento di DNA ha anche terminali o estremità simili a un polipeptide (terminali carbossilici e amminici). Un'estremità o terminale del filamento di DNA ha un 5′ - idrossile libero (o un gruppo 5'- idrossile collegato a un gruppo fosfato). Il terminale o l'estremità opposta ha un gruppo 3 - idrossile. Nessuna delle estremità è collegata a un altro nucleotide. 
  • L'accoppiamento delle basi nucleotidiche determina la disposizione del DNA in una struttura elicoidale a due filamenti.
  • Erwin Chargaff ha proposto che le proporzioni di guanina a citosina e di adenina alla timina erano quasi qualcosa di simile in tutte le specie prese in considerazione. 
  • Il processo di replicazione è indicato come un semiconservativo per il DNA.
  • La semplice struttura ad ansa si osserva quando un acido nucleico ha sequenze complementari all'interno della molecola e forma accoppiamenti di basi intramolecolari per formare strutture a doppia elica da una singola molecola di acido nucleico.

Qual è la struttura del DNA?

Lo zucchero pentoso desossiribosio è presente nella struttura del DNA (acido desossiribonucleico). Il suo prefisso desossi dimostra che l'atomo di carbonio 2' dello zucchero desossiribosio non ha l'atomo di ossigeno che è presente con la molecola di carbonio 2' dello zucchero ribosio (lo zucchero nell'acido ribonucleico o RNA), come mostrato nella figura sottostante. Gli zuccheri pentoso negli acidi nucleici sono legati tra loro da legami fosfodiestere.

ribosio dott
Figura: struttura dello zucchero ribosio e desossiribosio trovati rispettivamente nell'RNA e nel DNA https://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_difference_between_ribose_and_deoxyribose.png

In particolare, il gruppo 3' idrossile (3 – OH) dello zucchero ribosio di un nucleotide forma un legame estere con il fosfato, questo gruppo fosfato è anche legato al gruppo 5' OH dello zucchero ribosio adiacente del nucleotide vicino. La catena di zuccheri collegata da legami fosfodiestere è considerata la spina dorsale dell'acido nucleico. 

Sebbene lo scheletro zucchero-fosfato sia coerente nel DNA e nell'RNA, le basi nucleotidiche variano da un monomero all'altro. 

Due delle basi nucleotidiche sono derivate da purina guanina (G) e adenina (A), mentre le altre due da pirimidina uracile (U, solo RNA) o timina (T, solo DNA) e citosina (C). Per saperne di più sui nucleotidi clicca qui

Struttura molecolare del DNA

Approfondimenti strutturali primari: gli acidi nucleici offrono 3-D dettagli sull'accoppiamento di basi nucleotidiche, sulla struttura e su vari altri aspetti essenziali del DNA e dell'RNA. 

L'unità più piccola che comprende una base attaccata a uno zucchero pentoso è indicata come nucleoside. L'RNA contiene quattro tipi di unità nucleosidici, vale a dire:

citidina, uridina, guanosina e adenosina, mentre quelli nel DNA sono chiamati deossicitidina, deossiguanosina, deossiadenosina e timidina (Sì, timidina, hai sentito bene. Dal momento che non è presente nell'RNA, quindi non è necessario scrivere deossi come prefisso) . 

L'N-1 di una pirimidina o l'N-9 di una purina è collegato a C-1 di zucchero. La base azotata è posta sopra il piano dello zucchero pentoso quando il disegno è visto da una direzione e un orientamento standard; questo tipo di disposizione di legame N-glicosidico è indicato come . 

Un nucleotide è un nucleoside che è almeno unito a un gruppo fosfato attraverso un legame estere. Il sito più ampiamente riconosciuto di esterificazione e attacco del gruppo fosfato è solitamente il gruppo C-5 OH dello zucchero pentoso. 

Il nucleotide è nato quando un gruppo fosfato si lega al C-5 dello zucchero presente nel nucleoside. Pertanto, è noto come un 5 - nucleotide o un nucleoside 5 - fosfato. Diciamo, ad esempio, che l'ATP è chiamato adenosina 5 – trifosfato e 3 – dGMP è noto come deossiguanosina 3 – monofosfato. 

Questo nucleotide è diverso dall'ATP in quanto contiene guanina invece di adenina. Contiene desossiribosio al posto del ribosio (dimostrato dal prefisso “d”). Include un gruppo fosfato invece di tre. Ha il fosfato esterificato nel gruppo 3' OH invece della posizione 5'.

I nucleotidi sono monomeri che si collegano tra loro per sintetizzare RNA e DNA. Le unità nucleotidiche presenti nel DNA sono di quattro tipi, vale a dire:  

deossicitidilato, deossiguanilato, deossiadenilato e deossitimidilato (o timidilato). 

Nota importante: Il timidilato contiene desossiribosio. Ma il prefisso desossi non viene aggiunto perché i nucleotidi di timina non si trovano o si trovano significativamente meno frequentemente nell'RNA. 

Le abbreviazioni come pACG o pApCpG indicano un trinucleotide di DNA comprendente deossiadenilato monofosfato, deossicitidilato monofosfato e deossiguanilato monofosfato collegati da un legame fosfodiestere, qui "p" significa un gruppo fosfato. 

L'estremità 5' di solito avrà un fosfato legato al gruppo 5 - idrossile. 

Nota importante: Un filamento di DNA ha anche terminali o estremità simili a un polipeptide (terminali carbossilici e amminici). 

Un'estremità o terminale del filamento di DNA ha un 5′ - idrossile libero (o un gruppo 5'- idrossile collegato a un gruppo fosfato). Il terminale o l'estremità opposta ha un gruppo 3 - idrossile. Nessuna delle estremità è collegata a un altro nucleotide. 

Come regola empirica, la sequenza delle basi nucleotidiche dell'acido nucleico è scritta nella direzione da 5' a 3'. 

Pertanto, la sequenza ACG mostra che il gruppo 5'-idrossile libero è presente sul deossiadenilato, mentre il gruppo 3;-idrossile libero è presente sul deossiguanilato. A causa di questa polarità, ACG e GCA sono considerati come un diverso insieme di sequenze.

Chi ha scoperto la struttura del DNA?

La presenza dell'appaiamento di basi complementari è stata riscontrata durante gli studi coordinati per decidere il disegno 3D del DNA. Rosalind Franklin e Maurice Wilkins hanno ottenuto immagini di diffrazione dei raggi X di filamenti di DNA.

DNA differenziale ai raggi X
Figura: immagine di diffrazione a raggi X del DNA https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ABDNAxrgpj.jpg#/media/File:ABDNAxrgpj.jpg

Gli attributi di questi modelli di diffrazione hanno dimostrato che il DNA era costituito da due catene che si avvolgevano l'una con l'altra in un disegno elicoidale standard. Da questa e da ulteriori informazioni rilevanti, James Watson e Francis Crick hanno costruito un modello primario per il DNA che rappresentava il progetto di diffrazione ed era inoltre la fonte di alcuni sbalorditivi approfondimenti della conoscenza nella struttura proprietà del DNA. 

Struttura del DNA
Figura: modello Watson e Crick della struttura del DNA
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_scale_model.png

I punti salienti del modello di DNA Watson-Crick interpretato dai disegni di diffrazione sono: 

  1. I filamenti polinucleotidici a doppia elica sono avvolti attorno a un singolo asse. Le catene polinucleotidiche corrono in senso antiparallelo o in direzioni opposte. 
  2. La spina dorsale costituita da zucchero e fosfato è presente sulla superficie esterna del DNA e, in questo modo, la purina e la pirimidina sono poste all'interno della doppia elica del DNA. 
  3. Le basi azotate sono poste quasi perpendicolarmente all'asse elicoidale, ei comandi successivi sono separati da 3.4 . Pertanto, un giro della struttura a spirale viene completato dopo ogni 34 . Quindi, dieci basi per giro di un'elica (34 Å per turno/3.4 Å per base). Quindi si verifica un giro di 36 gradi per base (360 gradi per ogni giro totale/10 basi per ogni giro) dopo ogni successiva incorporazione di base. 
  4. 4. La distanza tra i due filamenti della doppia elica del DNA è 20 .

Struttura e replicazione del DNA

DNA e RNA sono polimeri lunghi (di solito lineari) generalmente noti come acidi nucleici, responsabili del trasferimento di informazioni genetiche (o ereditarie) alla prole dai genitori. Queste bio-macromolecole comprendono molti nucleotidi collegati, ciascuno costituito da uno zucchero pentoso, un gruppo fosfato e una base azotata. Gli zuccheri ribosio collegati da gruppi di fosfati formano una tipica e comune spina dorsale del DNA. Le basi azotate presenti nel DNA sono di quattro tipi fondamentali. L'informazione genetica ereditaria è memorizzata in una sequenza nucleotidica nel filamento polinucleotidico (acido nucleico).

Le basi hanno una proprietà extra eccezionale: si accoppiano esplicitamente l'una con l'altra che sono stabilizzate e stabilizzate da interazioni non covalenti come i legami idrogeno. 

L'accoppiamento delle basi nucleotidiche determina la disposizione del DNA in una struttura elicoidale a due filamenti. Queste coppie di basi nucleotidiche consentono di replicare le informazioni ereditarie (genetiche) presenti nel filamento di acido nucleico stampo nel filamento di acido nucleico appena sintetizzato. 

Schema di replicazione del DNA
Figura: Rappresentazione schematica della replicazione del DNA
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:0323_DNA_Replication.jpg

Sebbene l'RNA abbia probabilmente funzionato come materiale ereditario molto prima, secondo la storia evolutiva, i geni di molti virus e cellule sono composti da DNA. DNA polimerasi è responsabile della sintesi (replicazione) del DNA. Questi enzimi impeccabilmente espliciti duplicano sequenze nucleotidiche da modelli di DNA con un ritmo di errore inferiore a 1 su 100 milioni di basi nucleotidiche.

Struttura a doppia elica del DNA

La struttura degli acidi nucleici rappresenta la loro capacità di trasmettere informazioni genetiche come disposizione di basi nucleotidiche lungo una catena di acidi nucleici. Un'altra proprietà dell'acido nucleico è la replicazione, cioè la 

Sintesi di due duplicati di acido nucleico da un'unica copia utilizzando come modello. Queste caratteristiche dipendono dai tipi di basi nucleotidiche presenti negli acidi nucleici per formare accoppiamenti di basi complementari per la sintesi di un disegno elicoidale comprendente due filamenti. Così, il Doppia elica del DNA la struttura favorisce la replicazione del materiale ereditario.

In che modo una costruzione straordinariamente regolare è pronta ad accogliere una sequenza autoaffermativa di basi, date le varie forme e dimensioni delle pirimidine e delle purine? Nel tentativo di rispondere a questa domanda, Watson e Crick hanno scoperto che la guanina può essere combinata con la citosina e l'adenina può accoppiarsi con la timina per formare un accoppiamento di basi che ha una forma simile. 

Associazione di base
Figura: Accoppiamento di basi azotate nel DNA https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_chemical_structure.svg

Queste coppie di basi nucleotidiche sono tenute insieme da forze non covalenti che sono legami idrogeno. Questo piano di corrispondenza delle basi è stato confermato da precedenti indagini sulla composizione in basi del DNA di varie specie. 

Nel 1950 Erwin Chargaff propose che le proporzioni tra guanina e citosina e tra adenina e timina fossero pressoché simili in tutte le specie prese in considerazione. 

L'importanza di queste equivalenze non è stata evidente fino a quando non è stato fornito il modello Watson-Crick, quando è risultato chiaro che riguardano un aspetto fondamentale della struttura del DNA. 

La separazione di circa 3.4 tra le seguenti coppie di basi è molto evidente nel modello di diffrazione del DNA a doppia elica. 

L'impilamento delle basi nucleotidiche fornisce ulteriore stabilità alla struttura del DNA in modo duplice.

In primo luogo, le coppie di basi vicine sono attratte l'una verso l'altra dalle forze di van der Waals. Tuttavia, le forze di Van der Waals sono minime, a tal punto che queste associazioni contribuiscono da 0.5 a 1.0 kcal per atomo per mole. 

Nella doppia elica del DNA, in ogni caso, innumerevoli atomi sono sotto l'influenza delle forze di van der Waals, e l'impatto netto aggiunto su questi atomi è significativo. Inoltre, la doppia elica del DNA è anche stabilizzata dalle interazioni idrofobe con conseguente esposizione di gruppi polari sulla superficie della doppia elica del DNA e gruppi idrofobici all'interno della struttura. 

L'impilamento delle basi nel DNA è preferito per conformarsi agli anelli rigidi a cinque membri presenti nello scheletro zucchero-fosfato. La natura rigida degli zuccheri influenza sia le strutture a singolo filamento che quelle a doppio filamento del DNA.

Differenze strutturali tra DNA e RNA

L'RNA, simile al DNA, è un polimero lungo e non ramificato comprendente nucleotidi collegati da legami fosfodiestere 3' 5'. 

Il disegno covalente dell'RNA contrasta da quello del DNA sotto due aspetti. Come accennato in precedenza e come mostrato dal nome, le subunità di zucchero nell'RNA sono ribosio al contrario di desossiribosi. In secondo luogo, il ribosio contiene un gruppo 2' OH, che non è presente nel desossiribosio. 

DNA e RNA diff
Figura: immagine per illustrare la differenza strutturale tra DNA e RNA
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Difference_DNA_RNA-EN.svg

Di conseguenza, insieme al legame fosfodiestere 3' 5' standard, per l'RNA è possibile un altro legame fosfodiestere 2' 5'. Questo legame fosfodiestere 2' 5' è significativo nell'espulsione degli introni e nell'unione degli esoni per la disposizione dell'mRNA maturo. 

L'altro contrasto è che una delle quattro basi nucleotidiche trovate in L'RNA è uracile (U) anziché timina (T). 

Nota importante: Ogni legame fosfodiestere ha una carica negativa. Questa carica negativa respinge le specie nucleofile, per esempio, 

ioni idrossido; successivamente, i legami fosfodiesterici sono notevolmente meno reattivi all'attacco idrolitico rispetto agli altri esteri come gli esteri dell'acido carbossilico. 

Questa ostruzione è fondamentale per mantenere l'integrità delle informazioni genetiche immagazzinate negli acidi nucleici. Inoltre, il gruppo 2'-idrossile nel DNA rafforza ulteriormente la sua protezione dall'idrolisi. 

La maggiore stabilità del DNA rappresenta presumibilmente il suo utilizzo al posto dell'RNA come materiale genetico in ogni singola cellula e nella maggior parte dei virus.

Un acido nucleico è costituito da quattro tipi di basi collegate a uno scheletro di zucchero-fosfato

L'RNA e il DNA sono appropriati per funzionare come trasportatori di informazioni genetiche impiegando le loro costruzioni covalenti. Queste macromolecole (polimeri) sono sviluppate da connessioni end-to-end delle loro unità monomeriche. Ogni unità monomerica (nucleotide) all'interno del polimero (acido nucleico: DNA o RNA) comprende tre componenti fondamentali: una base azotata, uno zucchero pentoso e un gruppo fosfato. La disposizione delle basi ritrae eccezionalmente un acido nucleico e affronta una forma lineare di informazione genetica.

I geni traducono il tipo di proteine ​​richieste dalle cellule. Tuttavia, il DNA non è lo stampo immediato per la sintesi delle proteine. 

Il templato immediato per la sintesi delle proteine ​​è l'RNA (acido ribonucleico). In particolare, una classe di RNA, nota come RNA messaggero (mRNA), funge da vettore di informazioni per sintetizzare le proteine. Anche altri RNA, come l'RNA ribosomiale (rRNA) e l'RNA di trasferimento (tRNA), svolgono un ruolo essenziale nella sintesi proteica. Le RNA polimerasi sintetizzano tutti i tipi di RNA cellulare per prendere istruzioni dai modelli di DNA. L'mRNA viene prodotto in risposta a eventi di trascrizione, mentre questo mRNA funge da modello per la traduzione, che alla fine si traduce nella formazione di proteine.

Questa progressione dell'informazione genetica dipende esclusivamente dal codice genetico, che caratterizza la connessione tra la sequenza delle basi nucleotidiche nel DNA (o nell'mRNA trascritto) e la sequenza degli amminoacidi in una proteina. 

Il codice genetico è pressoché identico in tutte le forme di vita: un raggruppamento di tre basi, detto codone, determina un amminoacido. I codoni nell'mRNA vengono esaminati consecutivamente dalle molecole di tRNA, che agiscono come una molecola adattatrice durante la sintesi di le proteine sui ribosomi. 

I ribosomi sono le complesse associazioni di rRNA e circa 50 altri tipi di proteine. 

L'ultimo argomento da considerare è la proprietà interrotta della maggior parte dei geni trovati negli eucarioti; esibiscono esoni e introni, che agiscono come mosaici di sequenze di acidi nucleici. Sia gli esoni che gli introni vengono trascritti attraverso il DNA. Tuttavia, gli introni vengono rimossi dalle molecole di mRNA mature. Pertanto, la presenza di introni ed esoni ha un'importanza fondamentale nell'evoluzione delle proteine.

Capacità di trasportare informazioni genetiche del DNA

Un attributo sorprendente di un filamento o frammento di DNA è la sua lunghezza. Un filamento di DNA dovrebbe coinvolgere numerosi nucleotidi per trasmettere le informazioni genetiche vitali per l'organismo. Ad esempio, il DNA di 

poliomavirus, che può causare malignità in diversi microrganismi, il suo DNA è lungo fino a 5100 nucleotidi. 

Possiamo calcolare le informazioni genetiche che veicolano la capacità degli acidi nucleici in maniera accompagnata. 

Ogni posizione in una doppia elica del DNA è una coppia di basi nucleotidiche, mettendola in relazione con due bit di informazione (22 = 4). 

se, una catena di acido nucleico ha 5100 nucleotidi, si riferisce a 2 × 5100 = 10,200 bit di informazione 

o 1275 byte di informazioni come (1 byte = 8 bit)

Il genoma di E. coli è una molecola di DNA sotto forma di un singolo cromosoma circolare. Comprende due catene di 4.6 milioni di nucleotidi che si riferiscono a 9.2 milioni di bit, o 1.15 megabyte, di dati. 

Il DNA nei vertebrati superiori sono molecole molto più grandi. Ad esempio, il genoma umano comprende circa 3 miliardi di nucleotidi, suddivisi tra 24 cromosomi [22 autosomi, allosomi x e y (cromosomi sessuali)] di varie dimensioni. 

Una delle molecole di DNA conosciute più significative è un cervo asiatico (il muntjak indiano). Il suo genoma è esteso quanto quello umano, ma è presente in soli tre cromosomi. 

Il più grande di questi cromosomi ha più di 1 miliardo di nucleotidi. Se una tale particella di DNA potesse essere espansa completamente, si estenderebbe per più di 1 piede di lunghezza. Alcune piante contengono anche particelle di DNA considerevolmente più grandi.

Trasmissione di informazioni genetiche

La struttura a doppia elica del DNA e la presenza di coppie di basi nucleotidiche illustrano il processo di replicazione del materiale genetico. La sequenza di basi nucleotidiche di un filamento della doppia elica del DNA decide la sequenza di basi nucleotidiche dell'altro filamento; l'appaiamento delle basi del filamento complementare avviene secondo la regola di Chargaff. In questo modo, 

La segregazione dei filamenti della doppia elica del DNA funge da modello per la sintesi di due nuovi filamenti. Questi filamenti appena formati hanno la stessa sequenza di quella del DNA genitore perché entrambi i filamenti subiscono la replica.

Successivamente, quando il DNA viene sintetizzato (replicato), una delle catene di ogni DNA figlia proverrebbe dal DNA genitore e un'altra catena viene sintetizzata di recente. Un meccanismo di replicazione del DNA semiconservativo realizza questa disseminazione dei filamenti di DNA dei genitori. 

Franklin Stahl e Matthew Meselson hanno fatto una prova introduttiva di questa teoria nel 1958. In primo luogo, hanno etichettato il DNA genitore con 15N, un isotopo più pesante dell'azoto, in modo che il DNA sintetizzato diventi più denso del normale DNA. Successivamente, il DNA marcato è stato prodotto da E. coli, crescendo in un terreno contenente 15NH4Cl come unica fonte di azoto. Dopo che la fase di replicazione utilizzando l'azoto più pesante è stata completata, le cellule di E. coli sono state quindi spostate in un mezzo che conteneva 14N, l'isotopo standard dell'azoto. 

Una domanda generale in ogni mente in questo momento è: qual è la disseminazione di 14N e 15N nelle particelle di DNA dopo successivi cicli di replicazione? 

La disposizione di 14N e 15N è stata scoperta dalla strategia della centrifugazione o sedimentazione in gradiente di densità. Innanzitutto, una piccola quantità di DNA è stata solubilizzata in una soluzione concentrata di cloruro di cesio di densità (1.7 g cm 3) vicina allo spessore del DNA. 

Questa soluzione è stata successivamente centrifugata ed equilibrata. L'equilibrio e la diffusione hanno formato un gradiente di concentrazione di cloruro di cesio nella provetta da centrifuga, che ha portato alla formazione di un gradiente di densità (1.66 – 1.76 g cm3).

I frammenti di DNA si muovono (sotto l'influenza della forza centrifuga) secondo le loro rispettive densità nella provetta da centrifuga contenente il gradiente di densità del cloruro di cesio.

Il DNA si è accumulato e ha formato una banda stretta che è stata identificata dalla sua proprietà intrinseca di assorbire la luce ultravioletta. L'ibrido di filamenti di DNA 14N e DNA 15N ha mostrato una banda discreta poiché ha una densità tra il duplex 14N e il duplex 15N. 

Il DNA è stato ottenuto dalle cellule di E. coli in tempi diversi dopo il passaggio da un mezzo di crescita contenente 15N a uno 14N e quindi centrifugato. 

L'indagine sui campioni di DNA ha mostrato che una singola banda di DNA ibrido è stata osservata dopo una generazione. La banda è stata trovata da qualche parte tra le bande di densità 14N DNA e 15N DNA. L'assenza della banda del DNA 15N riflette che il DNA parentale non è stato conservato totalmente durante la replicazione. 

Inoltre, l'assenza di una banda di DNA 14N suggerisce che tutto il DNA figlia è composto da un filamento di DNA 15N. Questo rapporto dovrebbe essere la metà perché la densità della banda ibrida del DNA era da qualche parte tra le densità del DNA 14N e del DNA 15N. 

Dopo due divisioni nei batteri, c'era una quantità equivalente di bande di DNA. Uno era la banda dell'ibrido di DNA e la seconda banda era il DNA 14N. Stahl e Meselson interpretarono da queste indagini “che avviene una divisione uguale dell'azoto nella molecola del DNA e ogni molecola figlia riceve un filamento di DNA con 14 N e un altro con 15 N. Pertanto, il processo di replicazione viene definito semiconservativo per il DNA.

I risultati dell'esperimento di Meselson e Stahl stanno seguendo il replicazione del DNA modello proposto da Watson e Crick.

Meselson e Stahl 1
Figura: disegno sperimentale dell'esperimento di Meselson e Stahl
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:OSC_Microbio_11_02_MesStahl.jpg

Struttura terziaria del DNA

Alcune molecole di DNA sono circolari e superavvolte

Il DNA nell'uomo i cromosomi hanno una struttura lineare. Tuttavia, studi come la microscopia elettronica hanno rivelato che le molecole di DNA circolari si trovano anche in alcuni organismi. 

Nota importante: La parola circolare è usata per menzionare la continuità della molecola del DNA, non per il suo aspetto morfologico.

La molecola di DNA presente nell'ambiente cellulare si trova solitamente in una forma minima e compatta.

Nota:  Un cromosoma completamente allungato di E. coli è circa 1000 volte il suo diametro. 

Un'altra caratteristica unica è venuta alla luce quando il DNA si trasforma in una forma circolare da lineare. L'asse elicoidale ruota per produrre una super-elica. 

Una molecola di DNA circolare senza giri della superelica viene definita molecola di DNA circolare rilassata. 

Il superavvolgimento è un fenomeno biologico che si verifica per i seguenti due motivi:

– Il DNA superavvolto è molto più compatto del DNA rilassato. 

– In secondo luogo, il superavvolgimento regola le capacità di svolgimento e interazione della doppia elica del DNA.

Analisi strutturale del DNA a singolo filamento

Le molecole a filamento singolo di acidi nucleici di solito mostrano una sovrapposizione intramolecolare per adottare strutture diverse. Pertanto, durante l'evoluzione, gli acidi nucleici hanno adattato varie strutture e conformazioni per la loro trasmissione e hanno immagazzinato le informazioni genetiche, in particolare le molecole di RNA. 

Queste conferme e strutture sono essenziali anche per gli organismi superiori, come i ribosomi, che sono un'associazione complessa di RNA e proteine ​​e svolgono un ruolo cruciale nella sintesi delle proteine. 

Si osserva frequentemente che si osserva una semplice struttura ad ansa dello stelo quando un acido nucleico ha sequenze complementari all'interno della molecola e forma accoppiamenti di basi intramolecolari per formare strutture a doppia elica da una singola molecola di acido nucleico.

Generalmente, queste strutture a doppia elica sono realizzate seguendo lo schema di accoppiamento delle basi Watson-Crick. Tuttavia, queste strutture contengono anche alcune basi non corrispondenti (appaiono come una regione rigonfia) e coppie di basi non corrispondenti.

Questa mancata corrispondenza influisce sul funzionamento e sul ripiegamento di ordine superiore della doppia elica del DNA inducendo deviazioni dalla struttura standard e destabilizzando la struttura locale degli acidi nucleici.

Gli acidi nucleici a filamento singolo possono raggiungere strutture molto più complesse rispetto alle anse dello stelo interagendo con le basi situate lontano l'una dall'altra. A tal fine, almeno tre basi possono associarsi alla stabilizzazione di queste strutture. 

struttura ad anello dello stelo
Figura: struttura Stem-Loop generalmente presente negli acidi nucleici
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stem-loop.svg

In tali casi, gli accettori e i donatori di legami a idrogeno che generalmente prendono parte all'accoppiamento di basi Watson-Crick possono anche partecipare al legame a idrogeno in coppie di basi non standard. Inoltre, gli ioni di metalli forti come il magnesio (Mg2+) sono attivamente coinvolti nella stabilizzazione di queste strutture.

Conclusioni

in questo articolo abbiamo discusso della struttura del DNA in dettagli per ottenere informazioni migliori nella composizione e struttura del DNA e dell'RNA. Per saperne di più sulla struttura di ordine superiore clicca qui

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