Acido desossiribonucleico

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May 21, 2022

L'acido desossiribonucleico (DNA) è un tipo di acido nucleico. È una sostanza biologica ad alto peso molecolare responsabile dell'eredità e dell'espressione dell'informazione genetica in molti organismi sulla terra.

Struttura

Costituenti e struttura a doppia elica

Il DNA è un acido nucleico composto da desossiribosio (pentosaccaride), acido fosforico e base. Esistono quattro tipi di basi: le basi puriniche adenina (A) e guanina (G), e le basi pirimidiniche citosina (C) e timina (T). Una base legata alla posizione 1' del 2-desossiribosio è chiamata deossinucleoside e un fosfato legato alla posizione 5' del desossiribosio di questo nucleoside è chiamato deossinucleotide. I nucleotidi sono le unità più piccole degli acidi nucleici, mentre il DNA è un polimero dei deossinucleotidi. Lo zucchero che l'acido nucleico utilizza come sostanza costituente è chiamato zucchero costituente e l'acido nucleico che utilizza il ribosio come zucchero costituente è chiamato acido ribonucleico (RNA). Le molecole nucleotidiche formano un legame fosfodiestere in una forma che consente di prelevare acqua dal gruppo OH in posizione 3' dello zucchero e dal gruppo OH dell'acido fosforico, e questo legame forma continuamente una struttura molecolare a catena. Un polinucleotide (o catena polinucleotidica) in cui sono collegati 100 o più nucleotidi è chiamato struttura a filamento singolo di DNA. Esiste un concetto di direzionalità nel DNA e, durante la replicazione, la DNA polimerasi sintetizza il DNA nella direzione dell'estremità 5'→ 3'. Anche la trascrizione dell'RNA segue questa direzione. Nel DNA a doppio filamento, due filamenti polinucleotidici sono orientati in modo antiparallelo e assumono una morfologia elicoidale destrorsa (struttura a doppia elica). Le due catene polinucleotidiche sono collegate tramite legami idrogeno di coppie di basi complementari (A/T, G/C). La complementarità delle basi è la proprietà che se si determina uno dei quattro tipi di basi A, T, G e C, si determina anche l'altro tipo che è ad esso legato da un legame idrogeno. Ci sono due legami idrogeno tra A/T e tre tra C/G, e la stabilità è diversa. Eccezionalmente, sequenze speciali possono avere una struttura elicoidale sinistrorsa, chiamata DNA di tipo Z. Il significato di questa struttura complementare a doppio filamento è che uno è lasciato per la conservazione (filamento senso) e l'altro è per la trascrizione (filamento antisenso), che trasmette l'informazione genetica all'mRNA quanto necessario. .. Inoltre, poiché uno dei doppi filamenti può essere ereditato così com'è, è possibile eseguire facilmente un'accurata replicazione del DNA, fondamentale per la trasmissione dell'informazione genetica. Aiuta anche a riparare i danni al DNA (vedi la doppia elica per i dettagli). La lunghezza del DNA varia. L'unità di lunghezza è bp (coppia di basi) per il doppio filamento e nt (nucleotide) per il singolo filamento.

Struttura 3D

Il DNA intracellulare ha una forma circolare come il DNA procariotico e il DNA mitocondriale e una forma lineare che si trova comunemente negli eucarioti. Il numero di spire a spirale del DNA in natura è leggermente inferiore al valore teorico (10,4 basi per rotazione). Non ci sono problemi con il DNA lineare, ma con il DNA circolare, l'anello è attorcigliato per eliminare l'instabilità causata da questa differenza, e questo è chiamato superavvolgimento del DNA (o superavvolgimento negativo).

Chimica del DNA

I legami idrogeno che collegano i due polinucleotidi sono instabili e quindi si separano in acqua bollente per formare un unico filamento. Tuttavia, quando raffreddato lentamente, il polinucleotide si lega nuovamente dalla complementarità e ritorna al suo stato originale. Il fatto che il DNA diventi un singolo filamento in questo modo è chiamato "denaturazione del DNA" e il ripristino al suo stato originale è chiamato ricottura. La temperatura alla quale si verifica la denaturazione del 50% è contrassegnata con Tm e maggiore è la coppia A / T, minore è. Tm contiene urea e formammide, che rilasciano facilmente legami idrogeno quando la concentrazione di cationi monovalenti è bassa.