Fysisk, molekylär eller geometrisk organisation av DNA (612 ord)

Användbara anteckningar om fysisk, molekylär eller geometrisk organisation av DNA!

Den första personen att ge någon tanke på den tredimensionella strukturen av DNA var WT Astbury, som genom sin röntgenkristallografiska studier av DNA-molekyl slutade 1940-talet eftersom DNA har hög densitet, så var dess polynukleotid en stapel platta nukleotider, var och en varav orienterad vinkelrätt mot molekylens långa axel och var belägen var 3, 4A längs stapeln.

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

Röntgenkristallografiska studier av Astbury fortsatte av Wilkins och hans medarbetare (1953), som lyckades framställa högt orienterade DNA-fibrer som gav dem möjlighet att erhålla ett röntgendiffraktionsfotografi. En av hans medarbetare Rosalind Franklin erhöll ett överlägset röntgendiffraktionsfoto av DNA som bekräftade Astburys tidigare inferens av 3, 4 A internukleotidavstånd och föreslog en spiralformad konfiguration för DNA-molekylen.

Watson och Crick som redan var engagerade i att bygga en lämplig modell för DNA-struktur, när de observerade Franklins bild av DNA-molekylen, utnyttjade de omedelbart den informationen vid konstruktion av en molekylär modell för DNA. I april 1953 publicerade Watson och Crick sina slutsatser om DNA-strukturen i samma fråga om "Nature", där Wilkins och hans kollegor presenterade röntgenbeviset för den strukturen.

Överväganden av Watson och Crick i konstruktionen av dubbel-spiralformad struktur av DNA-molekylen:

Watson och Crick avslutades direkt från röntgendiffraktionsfotografiet av DNA som Franklin tagit att (1) DNA-polynukleotidkedjan har formen av en vanlig helix, (2) spiralen har en diameter av ca 20 A och (3) helixen gör en komplett sväng varje 3, 4 A längs dess längd, och därmed, eftersom internukleotidavståndet är 3, 4 A, består en stapel av tio nukleotider per tur.

Med tanke på den kända densiteten hos DNA-molekylen slog Watson och Crick därefter fram att spiralen måste innehålla två polynukleotidkedjor eller två staplar med tio nukleotider var och en per tur, eftersom densiteten hos en cylinder 20 A i diameter och 34 A lång skulle vara för låg om den innehöll men en enda stapel av tio och för hög om den innehöll tre eller flera staplar av tio nukleotider vardera.

Innan försök att ordna dessa två polynukleotidkedjor till en vanlig helix med de nödvändiga dimensionerna, satte Watson och Crick ytterligare en begränsning på deras modell - en begränsning som härledde från deras kunskap om att DNA, trots allt, är det genetiska materialet.

Om DNA ska innehålla information om ärftlighet så motiverade de och om den informationen är inskriven som en specifik sekvens av de fyra baserna längs polynukleotidkedjan, måste DNA-molekylstrukturen kunna rymma vilken som helst godtycklig sekvens av baser längs dess polynukleotidkedjor . Annars skulle kapaciteten hos DNA som informationsbärare vara för starkt begränsad.

Följaktligen kände de behovet av konstruktion av en sådan vanlig helix att även om de bestod av två polynukleotidkedjor innehållande en godtycklig sekvens av nukleotidbaser vardera 3, 4 A längs deras längd, skulle de ändå ha en konstant diameter på 20 A.

Eftersom dimensionen av purinringen är större än den hos pyrimidinringen, träffade Watson och Crick på tanken att den två kedjeledningen kunde ha en konstant diameter om det existerade ett komplementärt förhållande mellan de två nukleotidstaplarna så att vid varje nivå en stapel hamnar en purinbas och den andra en pyrimidinbas.

Slutligen skulle strukturen ha tillräckliga möjligheter för bildandet av vätebindningar mellan amino- eller hydroxylväte och ketooxygener eller immunokväveer i purinerna och pyrimidinbaserna för att ge helixen termodynamisk stabilitet. Dessa överväganden ledde dem till att konstruera en dubbelhelixmodell för molekylstrukturen hos DNA-molekylen.