Περιεχόμενο
Φανταστείτε ότι έχετε δύο λεπτούς κλώνους, έκαστο των οποίων έχει μήκος περίπου 3 1/4 πόδια, που συγκρατούνται από αποσπάσματα από υλικό που απορροφά το νερό για να σχηματίσουν ένα νήμα. Τώρα φανταστείτε την τοποθέτηση του νήματος σε ένα γεμάτο με νερό δοχείο με διάμετρο μικρότερο των μικρομέτρων. Αυτές είναι οι συνθήκες που αντιμετωπίζει το ανθρώπινο DNA μέσα σε έναν πυρήνα κυττάρων. Το χημικό μακιγιάζ DNAs, μαζί με τις δράσεις των πρωτεϊνών, περιστρέφουν τα δύο εξωτερικά άκρα σε ένα σπειροειδές σχήμα ή έλικα που βοηθούν το DNA να χωρέσει σε ένα μικροσκοπικό πυρήνα.
Μέγεθος
Μέσα σε έναν πυρήνα κυττάρων, το DNA είναι ένα σπειροειδές μοριακό μόριο. Τα μόρια των πυρήνων και του ϋΝΑ ποικίλουν σε μέγεθος μεταξύ των πλασμάτων και των κυτταρικών τύπων. Σε κάθε περίπτωση, ένα γεγονός παραμένει συνεπές: τεντωμένο επίπεδο, ένα DNA κυττάρων θα είναι εκθετικά μεγαλύτερο από τη διάμετρο του πυρήνα του. Οι περιορισμοί χώρου απαιτούν συστροφή για να γίνει το DNA πιο συμπαγές και η χημεία εξηγεί πώς συμβαίνει η συστροφή.
Χημεία
Το DNA είναι ένα μεγάλο μόριο που κατασκευάζεται από μικρότερα μόρια τριών διαφορετικών χημικών συστατικών: ζάχαρη, φωσφορικά άλατα και αζωτούχες βάσεις. Το σάκχαρο και το φωσφορικό άλας βρίσκονται στις εξωτερικές ακμές του μορίου του DNA, με τις βάσεις να είναι διατεταγμένες μεταξύ τους, όπως τα σκαλοπάτια μιας σκάλας. Δεδομένου ότι τα υγρά των κυττάρων μας βασίζονται σε νερό, η δομή αυτή έχει νόημα: το σάκχαρο και το φωσφορικό άλας είναι υδρόφιλα ή υδρόφιλα, ενώ οι βάσεις είναι υδρόφοβες ή φοβισμένες στο νερό.
Δομή
••• Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty ImagesΤώρα, αντί για μια σκάλα, απεικονίστε ένα στρεπτό σχοινί. Οι συστροφές φέρνουν τα σκέλη του σχοινιού κοντά, αφήνοντας μικρό χώρο μεταξύ τους. Το μόριο ϋΝΑ αναστρέφεται παρομοίως για να συρρικνωθούν οι χώροι μεταξύ των υδρόφοβων βάσεων στο εσωτερικό. Το σπειροειδές σχήμα αποθαρρύνει το νερό από το να ρέει μεταξύ τους και ταυτόχρονα αφήνει χώρο για τα άτομα κάθε χημικού συστατικού να χωρούν χωρίς να επικαλύπτονται ή να παρεμβαίνουν.
Τοποθέτηση σε στοίβα
Η βάση της υδρόφοβης αντίδρασης δεν είναι το μοναδικό χημικό γεγονός που επηρεάζει την συστροφή του DNA.Οι αζωτούχες βάσεις που κάθονται απέναντι στις δύο πλευρές του DNA, προσελκύουν το ένα το άλλο, αλλά μια άλλη ελκυστική δύναμη, που ονομάζεται δύναμη στοίβαξης, είναι επίσης στο παιχνίδι. Η δύναμη στοίβαξης προσελκύει τις βάσεις πάνω ή κάτω από την άλλη επί του ίδιου κλώνου. Οι ερευνητές του πανεπιστημίου Duke έχουν μάθει συνθέτοντας μόρια ϋΝΑ που αποτελούνται από μία μόνο βάση που κάθε βάση ασκεί μια διαφορετική δύναμη στοίβαξης, συμβάλλοντας έτσι στη σπειροειδή μορφή του DNA.
Πρωτεΐνες
Σε μερικές περιπτώσεις, οι πρωτεΐνες μπορούν να προκαλέσουν την περιτύλιξη των τμημάτων του DNA ακόμα πιο σφιχτά, σχηματίζοντας έτσι λεγόμενα supercoils. Για παράδειγμα, τα ένζυμα που βοηθούν στην αναπαραγωγή του DNA δημιουργούν πρόσθετες ανατροπές καθώς ταξιδεύουν στον κλώνο του DNA. Επίσης, μια πρωτεΐνη που ονομάζεται 13S συμπυκνωμένη φαίνεται να προκαλεί υπερκατασκευές στο DNA λίγο πριν την κυτταρική διαίρεση, αποκάλυψε μελέτη του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας του 1999 στο Μπέρκλεϊ. Οι επιστήμονες συνεχίζουν να διερευνούν αυτές τις πρωτεΐνες ελπίζοντας να κατανοήσουν περαιτέρω τις ανατροπές στη διπλή έλικα DNA.