Obsah
Predstavte si, že máte dva tenké pramene, z ktorých každý je asi 3 1/4 stopy dlhý, ktoré sú držané pohromade útržkami materiálu odpudzujúceho vodu, aby vytvorili jednu niť. Teraz si predstavte, že sa táto niť vloží do nádoby naplnenej vodou s priemerom niekoľkých mikrometrov. To sú podmienky, ktorým ľudská DNA čelí vo vnútri bunkového jadra. Chemický makeup DNA spolu s účinkami proteínov krúti dva vonkajšie okraje DNA do tvaru špirály alebo špirály, ktoré pomáhajú DNA zapadať do malého jadra.
veľkosť
V bunkovom jadre je DNA pevne stočená, vláknitá molekula. Veľkosti jadier a DNA sa líšia veľkosťou medzi tvormi a typmi buniek. V každom prípade zostáva jedna skutočnosť konzistentná: napnutá plochá bunková DNA by bola exponenciálne dlhšia ako priemer jej jadra. Priestorové obmedzenia vyžadujú skrúcanie, aby bola DNA kompaktnejšia, a chémia vysvetľuje, ako sa skrúcanie deje.
chémia
DNA je veľká molekula vytvorená z menších molekúl troch rôznych chemických prísad: cukru, fosfátov a dusíkatých báz. Cukor a fosfát sú umiestnené na vonkajších okrajoch molekuly DNA a medzi nimi sú usporiadané bázy ako priečky rebríka. Vzhľadom na to, že tekutiny v našich bunkách sú založené na vode, táto štruktúra má zmysel: cukor a fosfát sú hydrofilné alebo milujúce vodu, zatiaľ čo bázy sú hydrofóbne alebo sa obávajú vody.
štruktúra
••• Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty ImagesTeraz namiesto rebríka si predstavte skrútené lano. Zvraty priväzujú pramene lana k sebe, takže medzi nimi zostáva malý priestor. Molekula DNA sa podobne skrúti, aby zmenšila priestory medzi hydrofóbnymi bázami vo vnútri. Špirálový tvar odrádza vodu od tečenia medzi nimi a súčasne ponecháva priestor pre atómy každej chemickej zložky, aby sa zmestili bez prekrývania alebo rušenia.
stohovanie
Hydrofóbna reakcia báz nie je jedinou chemickou udalosťou, ktorá ovplyvňuje skrúcanie DNA.Dusíkaté bázy, ktoré ležia oproti sebe na dvojvláknovej DNA, sa navzájom priťahujú, ale hrá sa aj iná príťažlivá sila nazývaná stohovacia sila. Stohovacia sila priťahuje základne nad alebo pod seba na tom istom prameni. Vedci univerzity Duke University sa naučili syntetizovaním molekúl DNA zložených iba z jednej bázy, že každá báza uplatňuje odlišnú stohovaciu silu, čím prispieva k špirálovitému tvaru DNA.
bielkoviny
V niektorých prípadoch môžu proteíny spôsobiť, že sa úseky DNA stočia ešte pevnejšie, čím sa vytvoria tzv. Supercoily. Napríklad enzýmy, ktoré pomáhajú pri replikácii DNA, vytvárajú ďalšie zákruty, keď cestujú po reťazci DNA. Zdá sa tiež, že proteín nazývaný 13S kondenzín podnecuje supercoily v DNA tesne pred delením buniek, zverejnená štúdia z Kalifornskej univerzity v Berkeley v roku 1999. Vedci pokračujú vo výskume týchto proteínov v nádeji, že ďalej pochopia zvraty dvojitej špirály DNA.