Fysisk, molekylær eller geometrisk organisasjon av DNA (612 ord)

Nyttige notater om fysisk, molekylær eller geometrisk organisering av DNA!

Den første personen til å tenke på den tredimensjonale strukturen av DNA var WT Astbury, som ved sin røntgenkrystallografiske studier av DNA-molekyl konkluderte i 1940-tallet fordi DNA har høy tetthet, så var dets polynukleotid en stabel med flate nukleotider, hver hvorav ble orientert vinkelrett på molekylets lange akse og lå hver 3.4 A langs stakken.

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

Røntgenkrystallografiske studier av Astbury ble videreført av Wilkins og hans medarbeidere (1953), som klarte å lage høyt orienterte DNA-fibre som tillot dem å skaffe et røntgendiffraksjon fotografi. En av hans medarbeidere Rosalind Franklin oppnådde et overlegen røntgen-diffraksjonsfotografi av DNA som bekreftet Astburys tidligere innfall av 3, 4 A internukleotidavstand og foreslo en spiralformet konfigurasjon for DNA-molekyl.

Watson og Crick som allerede var involvert i å bygge en egnet modell for DNA-struktur, da de observerte Franklins bilde av DNA-molekylet, utnyttet de umiddelbart denne informasjonen ved å konstruere en molekylær modell for DNA. I april 1953 publiserte Watson og Crick sine konklusjoner om DNA-strukturen i samme utgave av "Nature", der Wilkins og hans kollegaer presenterte røntgenbeviset for den strukturen.

Betraktninger av Watson og Crick i konstruksjonen av doble spiralformede DNA-molekyler:

Watson og Crick konkluderte direkte med røntgendiffrasjonsfotografiet av DNA tatt av Franklin at (1) DNA-polynukleotidkjeden har form av en vanlig helix, (2) helixen har en diameter på ca. 20 A og 3, Helixen gjør en komplett sving hver 3, 4 A langs dens lengde, og da internukleotidavstanden er 3, 4 A, består en stabel på ti nukleotider per sving.

Med tanke på den kjente tettheten av DNA-molekylet konkluderte Watson og Crick til slutt at helixen må inneholde to polynukleotidkjeder, eller to stabler med ti nukleotider hver per tur, da tettheten på en sylinder 20 A i diameter og 34 A lang ville være for lav hvis den inneholdt, men en enkelt stabel på ti og for høy hvis den inneholdt tre eller flere stabler med ti nukleotider hver.

Før du prøver å ordne disse to polynukleotidkjedene til en vanlig helix med de nødvendige dimensjonene, plasserte Watson og Crick ytterligere begrensninger på deres modell - en begrensning som avledet av deres kunnskap om at DNA, trods alt, er det genetiske materialet.

Hvis DNA skal inneholde informasjon om arvelighet, begrunnes de, og hvis den informasjonen er innskrevet som en spesifikk sekvens av de fire basene langs polynukleotidkjeden, må molekylstrukturen av DNA være i stand til å imøtekomme enhver vilkårlig sekvens av baser langs dens polynukleotidkjeder . Ellers vil kapasiteten til DNA som informasjonsbærer være for alvorlig begrenset.

Følgelig følte de behovet for konstruksjon av en slik vanlig helix at selv om de var sammensatt av to polynukleotidkjeder som inneholdt en vilkårlig sekvens av nukleotidbaser hver 3, 4 A langs deres lengde, ville de likevel ha en konstant diameter på 20 A.

Siden dimensjonen av purinringen er større enn den for pyrimidinringen, oppnår Watson og Crick på ideen om at tokjedehelixen kunne ha en konstant diameter dersom det eksisterte et komplementært forhold mellom de to nukleotidstabler, slik at på hvert nivå ett Stabel havner en purinbase og den andre en pyrimidinbase.

Til slutt, for å gi helixen en termodynamisk stabilitet, ville strukturen ha gode muligheter for dannelse av hydrogenbindinger mellom amino- eller hydroksylhydrogen og ketooksygener eller immunokvoter av puriner og pyrimidinbaser. Disse overvejelsene førte til at de konstruerte en dobbelthelixmodell for molekylær struktur av DNA-molekylet.