ביוכימיה/מבנה ואחסון של אינפורמציה גנטית - מבנה ה- DNA

מבנה הנוקלאוטיד ( נוקליאוזיד פוספאט)

דנ"א היא מולקולה פולימרית הבנויה מתת יחידות מונומרים (=החוזרים על עצמם) שכל תת יחידה נקראת נוקליאוטיד או בסיס, או נוקלאוזיד '5 פוספט.

הנוקליאוטיד מורכב משלושה מרכיבים :

1. קבוצת פוספט אי אורגני – קשור ל-'5 של הריבוז.
2. סוכר 5 פחמני מסוג דיאוקסי (בפחמן '2 חסר קבוצה קרבוקסילית) ריבוז.
3. בסיס חנקני – אחד מתוך 4 אפשרויות ; קשור בעמדת הפחמן '1 לריבוז. ההבדל בין הנוקליאוטידים (4 סוגים) נעשה על פי סוג הבסיס החנקני. סוג הנוקליאוטיד נרשם ע"פ האות הראשונה של הבסיס החנקני שלו.

סוגים עיקריים של נוקליאוטידים

• A - אדנין (Adenine). מסומן כ : dATP.
• C - ציטוזין (Cytosine). מסומן כ : dCTP.
• G - גואנין (Guanine). מסומן כ : dGTP.
• T - תימין (Tymine). מסומן כ : dTTP.

כולם יחד (הנוקלאוטידים A,C,T ו-G) מסומנים : dNTP.

הבסיסים ותגובת הקישור בין הנוקליאוטידים (קשר פוספודיאסטרי)

קיימים 4 בסיסים : A, T,G ו-C. הם שייכים לשתי קבוצות של בסיסים :

• 
  פירימדינים – קבוצת הבסיסים בעלי מבנה של טבעת חנקנית. לכאן שייכים הבסיסים T ו-C.
• 
  פורינים – קבוצת בסיסים בעלי מבנה של טבעת כפולה. לכאן שייכים הבסיסים G ו-
• 
  משמאל ניקלאוטיד חופשי, מצד שני, פורינים (מעלה) ופירימדינים (מלמטה)
• 
  קשר פוספו דיאסטרי – קשר קוולנטי שנוצר בין OH בפחמן '3 בריבוז לבין פוספט אי אורגני של הנוקלאוטיד הבא.

כיווניות השרשרת (קצה 3' וקצה 5')

כל גדיל יכול להיות בעל שני כיוונים ('5 או '3) המסמנים מהיכן מתחילה השרשרת :

• '5 – מסמל את תחילת הגדיל.
• '3 – מסמל את סוף הגדיל.

ישנם שני סוגי גדילים :

• גדיל מוביל – כיוונו מ : ${}^{\prime }5{\to }^{\prime }3$.
• גדיל משלים – כיוונו מ: ${}^{\prime }3{\to }^{\prime }5$.

דגם הסליל הכפול של ה- DNA : הדגם של ווטסון וקריק

כיווניות הגדילים הבונים את הסליל וממדי המרחקים בסליל

כיוון הדנ"א הוא ימין

• במבנה המרחבי הבסיסים פונים זה כלפי זה (על אותו מישור – קו אופקי). כאשר הם מאונכים לציר המרכזי של המולקולה הם מקבילים זה לזה.
• קבוצת הסוכר והפוספט האי אורגני (נושאים מטען שלילי) פונות החוצה לתמיסה בגלל אופיין ההידרופילי ויוצרות קשרים עם התמיסה המימית (ציטופלזמה – חיידקים; נוזל גרעין – תאים אאוקריוטים).
• כיוון סיבוב המולקולה הוא ימין.
• תוך כדי הסתלסלות נוצרים שני חריצים : חריץ גדול (Manjor Grove) וחריץ קטן (Minor Grove).

הקשרים המייצבים את מבנה הסליל והמספר השונה של קשרי המימן בין הבסיסים השונים

הקשר שנוצר בין זוג גדילים הוא קשר מימן בין הבסיסים המקבילים (A מול T, G מול C) כאשר :

• שני קשרי מימן יווצרו בין בסיס A לבסיס T ($A=T$).
• 3 קשרי מימן יווצרו בין בסיס G לבסיס C ($C\equiv G$).

דנטורציה ורנטורציה של ה- DNA

הקשר בין הרכב הבסיסים בסליל לבין תהליך הדנטורציה שלו

ככל שיהיו יותר קשרי מימן כך טמפרטורה ההתכה (Tm) לביצוע דנטורציה של הדנ"א תגדל. כלומר : ככל שיהיו יותר בסיסי G ו=C, כך, טמפרטורת ההתכה תהיה גבוהה יותר.