Fysisk, molekylær eller geometrisk organisation af DNA (612 ord)

Nyttige noter om fysisk, molekylær eller geometrisk organisering af DNA!

Den første person til at tænke på den tredimensionale struktur af DNA var WT Astbury, som ved sine røntgenkrystallografiske undersøgelser af DNA-molekyle konkluderede i 1940'erne, fordi DNA har høj densitet, så dens polynukleotid var en stak flad nukleotider, hver hvoraf det var orienteret vinkelret på molekylets længdeakse og var placeret hver 3, 4 A langs stakken.

Image Courtesy: 3.bp.blogspot.com/_dBigZkRETuM/TS-LaUDMtoI/AAAAAAAABrY/3Arustycloud.jpg

De røntgenkrystallografiske undersøgelser af Astbury blev videreført af Wilkins og hans associerede (1953), som formåede at forberede højtorienterede DNA-fibre, der tillod dem at opnå et røntgendiffraktionsbillede. En af hans kollegaer Rosalind Franklin opnåede et overlegen røntgendiffraktionsfotografi af DNA, som bekræftede Astbury's tidligere indledning af 3, 4 A internukleotidafstand og foreslog en spiralformet konfiguration for DNA-molekyle.

Watson og Crick, der allerede var involveret i at opbygge en egnet model for DNA-struktur, når de observerede Franklins billede af DNA-molekylet, anvendte de straks disse oplysninger ved konstruktion af en molekylær model for DNA. I april 1953 offentliggjorde Watson og Crick deres konklusioner om DNA-strukturen i det samme nummer af 'Nature', hvori Wilkins og hans kolleger præsenterede røntgenbeviset for denne struktur.

Overvejelser af Watson og Crick i konstruktionen af ​​dobbelt spiralformet struktur af DNA molekyle:

Watson og Crick konkluderede direkte fra røntgendiffraktionsfotografiet af DNA taget af Franklin, at (1) DNA-polynukleotidkæden har form af en regelmæssig helix, (2) helixen har en diameter på ca. 20 A og (3) helixen gør en komplet tur hver 3, 4 A langs dens længde, og derfor er internukleotidafstanden 3, 4 A, en stak på ti nukleotider pr. tur.

I betragtning af den kendte tæthed af DNA-molekylet konkluderede Watson og Crick dernæst, at helixen skal indeholde to polynukleotidkæder eller to stakke med ti nukleotider hver pr. Tur, da tætheden af ​​en cylinder 20 A i diameter og 34 A lang ville være for lavt, hvis den indeholdt en enkelt stak på ti og for høj, hvis den indeholdt tre eller flere stakke på ti nukleotider hver.

Før man forsøger at arrangere disse to polynukleotidkæder i en regelmæssig helix med de krævede dimensioner, lagde Watson og Crick imidlertid en yderligere begrænsning på deres model - en begrænsning, der stammer fra deres viden om, at DNA, trods alt er det genetiske materiale.

Hvis DNA skal indeholde information om arvelighed, så begrundede de dem, og hvis den information er indskrevet som en specifik sekvens af de fire baser langs polynukleotidkæden, skal molekylstrukturen af ​​DNA være i stand til at rumme enhver vilkårlig rækkefølge af baser langs dets polynukleotidkæder . Ellers vil kapaciteten af ​​DNA som informationsbærer være for alvorligt begrænset.

Derfor følte de behovet for konstruktion af en sådan regelmæssig helix, at selv om de var sammensat af to polynukleotidkæder indeholdende en vilkårlig sekvens af nucleotidbaser hver 3, 4 A langs deres længde, ville de dog have en konstant diameter på 20 A.

Da dimensionen af ​​purinringen er større end den af ​​pyrimidinringen, som Watson og Crick ramte på ideen om, at den to kædehelix kunne have en konstant diameter, hvis der eksisterede et komplementært forhold mellem de to nukleotidstabler, således at på hvert niveau et Stak havner en purinbase og den anden en pyrimidinbase.

Endelig vil strukturen have tilstrækkelige muligheder for dannelse af hydrogenbindinger mellem amino- eller hydroxylhydrogen og ketooxygener eller immunoknitrogener af purinerne og pyrimidinbaser for at give helixen en termodynamisk stabilitet. Disse overvejelser førte dem til at konstruere en dobbelthelixmodel til molekylstrukturen af ​​DNA-molekylet.