O moleculă de ADN este o polinucleotidă, monomericăale căror unități sunt patru dezoxiribonucleotide (dAMP, dGMP, dCMP și dTMP). Raportul și secvența acestor nucleotide în ADN-ul diferitelor organisme sunt diferite. În plus față de principalele baze azotate, ADN-ul conține alte dezoxiribonucleotide cu baze minore: 5-metilcitozină, 5-hidroximetilcitozină, 6-metilaminopurină.
După ce a apărut ocaziafolosind metoda cristalografiei cu raze X pentru a studia macromoleculele biologice și a obține modele perfecte de difracție cu raze X, a fost posibilă elucidarea structurii moleculare a ADN-ului. Această metodă se bazează pe faptul că un fascicul de raze X paralele incidente pe un grup cristalin de atomi formează un model de difracție, care depinde în principal de masa atomică a acestor atomi, de locația lor în spațiu. În anii 40 ai secolului trecut, a fost prezentată o teorie despre structura tridimensională a moleculei de ADN. W. Astbury a demonstrat că acidul dezoxiribonucleic este un teanc de nucleotide plane suprapuse.
Structura primară a unei molecule de ADN
Sub structura primară a acizilor nucleiciînseamnă secvența de aranjare a nucleotidelor în lanțul polinucleotidic al ADN-ului. Nucleotidele se leagă între ele folosind legături fosfodiesterice, care se formează între gruparea OH la poziția 5 a dezoxiribozei unei nucleotide și grupa OH la poziția 3 a pentozei altuia.
Proprietățile biologice ale acizilor nucleici sunt determinate de raportul calitativ și secvența nucleotidelor de-a lungul lanțului polinucleotidic.
Compoziția nucleotidică a ADN-ului în organisme diferitegrupurile taxonomice sunt specifice și sunt determinate de raportul (G + C) / (A + T). Coeficientul de specificitate a fost utilizat pentru a determina gradul de eterogenitate al compoziției nucleotidice a ADN-ului în organisme de diferite origini. Astfel, la plantele și animalele superioare, raportul (G + C) / (A + T) fluctuează nesemnificativ și are o valoare mai mare de 1. Pentru microorganisme, coeficientul de specificitate variază pe o gamă largă - de la 0,35 la 2,70. În același timp, celulele somatice ale unei specii biologice date conțin ADN cu aceeași compoziție nucleotidică, adică putem spune că conținutul perechilor de baze GC de ADN ale unei specii sunt identice.
Determinarea eterogenității nucleotidiceConform coeficientului de specificitate, ADN-ul nu oferă încă informații despre proprietățile sale biologice. Aceasta din urmă se datorează secvenței diferite a regiunilor nucleotidice individuale din lanțul polinucleotidic. Aceasta înseamnă că informațiile genetice din moleculele ADN sunt codificate într-o secvență specifică a unităților sale monomerice.
Molecula de ADN conține nucleotidesecvențe concepute pentru a iniția și termina procesele de sinteză ADN (replicare), sinteză ARN (transcripție), sinteză proteică (traducere). Există secvențe de nucleotide care servesc la legarea unor molecule reglatoare de activare și inhibare specifice, precum și secvențe de nucleotide care nu poartă nicio informație genetică. Există, de asemenea, regiuni modificate care protejează molecula de nucleaze.
Problema secvenței de nucleotide a ADN-ului anteriortimpul prezent nu este complet rezolvat. Determinarea secvenței de nucleotide a acizilor nucleici este o procedură laborioasă care implică utilizarea metodei de digestie specifică a nucleozei a moleculelor în fragmente separate. Până în prezent, secvența nucleotidică completă a bazelor azotate a fost stabilită pentru majoritatea ARNt de diferite origini.
Molecula ADN: structură secundară
Watson și Crick au proiectat modelul cu dublă helix al acidului dezoxiribonucleic. Conform acestui model, două lanțuri polinucleotidice se înfășoară unul în jurul celuilalt, formând astfel un fel de spirală.
Bazele azotate din ele sunt situate în interiorul structurii, iar coloana vertebrală fosfodiesterică este în exterior.
Molecula ADN: structură terțiară
ADN-ul liniar dintr-o celulă are forma unui alungitmoleculă, este ambalată într-o structură compactă și ocupă doar 1/5 din volumul celulei. De exemplu, lungimea ADN-ului unui cromozom uman ajunge la 8 cm și este ambalată astfel încât să se încadreze într-un cromozom cu o lungime de 5 nm. O astfel de pliere este posibilă datorită prezenței structurilor ADN spiralate. Rezultă din aceasta că helixul ADN dublu catenar din spațiu poate suferi o pliere suplimentară într-o structură terțiară definită - o super-bobină. Conformația ADN supraînfășurată este caracteristică cromozomilor organismelor superioare. O astfel de structură terțiară este stabilizată datorită legăturilor covalente cu reziduurile de aminoacizi care fac parte din acele proteine care formează un complex nucleoproteic (cromatină). În consecință, ADN-ul celulelor eucariote este asociat cu proteine cu caracter preponderent bazic - histone, precum și cu proteine acide și fosfoproteine.
