Physikalische, molekulare oder geometrische Organisation von DNA (612 Wörter)

Nützliche Hinweise zur physikalischen, molekularen oder geometrischen Organisation von DNA!

Die erste Person, die sich mit der dreidimensionalen Struktur der DNA beschäftigte, war WT Astbury, der in seinen röntgenstrahlröntgenographischen Untersuchungen des DNA-Moleküls in den 1940er Jahren zu dem Schluss gelangte, dass DNA aufgrund seiner hohen Dichte ein Stapel von flachen Nukleotiden war Davon war senkrecht zur Längsachse des Moleküls ausgerichtet und lag alle 3, 4 A entlang des Stapels.

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Die kristallkristallografischen Röntgenuntersuchungen von Astbury wurden von Wilkins und seinen Mitarbeitern (1953) fortgesetzt, denen es gelang, hochorientierte DNA-Fasern herzustellen, die es ihnen ermöglichten, eine Röntgenbeugungsaufnahme zu erhalten. Einer seiner Mitarbeiter, Rosalind Franklin, erhielt eine überlegene Röntgenbeugungsaufnahme von DNA, die Astburys frühere Schlussfolgerung von 3, 4 A-Internukleotidabstand bestätigte und eine helikale Konfiguration für ein DNA-Molekül vorschlug.

Watson und Crick, die bereits an der Konstruktion eines geeigneten Modells für die DNA-Struktur beteiligt waren, nutzten Franklins Bild von DNA-Molekülen und nutzten diese Informationen sofort, um ein molekulares Modell für DNA zu erstellen. Im April 1953 veröffentlichten Watson und Crick ihre Schlussfolgerungen zur Struktur der DNA in derselben Ausgabe von "Nature", in der Wilkins und seine Kollegen die Röntgenaufnahmen dieser Struktur vorlegten.

Überlegungen von Watson und Crick bei der Konstruktion der Doppelhelixstruktur eines DNA-Moleküls:

Watson und Crick schlossen direkt aus der von Franklin aufgenommenen Röntgenbeugungsphotographie der DNA, dass (1) die DNA-Polynukleotidkette die Form einer regulären Helix hat, (2) die Helix einen Durchmesser von etwa 20 A hat und (3) Die Helix führt alle 3, 4 A eine vollständige Umdrehung entlang ihrer Länge aus, und da der Abstand zwischen den Nucleotiden 3, 4 A beträgt, besteht sie aus zehn Nucleotiden pro Runde.

In Anbetracht der bekannten Dichte des DNA-Moleküls schlussfolgerten Watson und Crick als nächstes, dass die Helix zwei Polynukleotidketten oder zwei Stapel von je zehn Nukleotiden pro Zug enthalten muss, da die Dichte eines Zylinders mit 20 A Durchmesser und 34 A Länge ebenfalls zu groß wäre niedrig, wenn es nur einen einzigen Stapel von zehn enthielt, und zu hoch, wenn es drei oder mehr Stapel von jeweils zehn Nukleotiden enthielt.

Bevor sie jedoch versuchten, diese beiden Polynukleotidketten in einer regulären Helix der erforderlichen Dimensionen anzuordnen, haben Watson und Crick ihrem Modell eine weitere Einschränkung auferlegt - eine Einschränkung, die aus ihrer Kenntnis der DNA abgeleitet wurde, schließlich das genetische Material.

Wenn DNA Vererbungsinformationen enthalten sollte, die sie begründeten, und wenn diese Informationen als spezifische Sequenz der vier Basen entlang der Polynukleotidkette eingeschrieben werden, muss die Molekülstruktur der DNA in der Lage sein, eine beliebige Sequenz von Basen entlang ihrer Polynukleotidketten aufzunehmen . Andernfalls wäre die Kapazität von DNA als Informationsträger zu stark eingeschränkt.

Daher hatten sie das Bedürfnis, eine solche reguläre Helix zu konstruieren, die, obwohl sie aus zwei Polynukleotidketten besteht, die eine beliebige Sequenz von Nukleotidbasen alle 3, 4 A entlang ihrer Länge enthalten, einen konstanten Durchmesser von 20 A aufweisen.

Da die Dimension des Purinrings größer ist als die des Pyrimidinrings, stießen Watson und Crick auf die Idee, dass die Zweikettenhelix einen konstanten Durchmesser haben könnte, wenn zwischen den beiden Nukleotidstapeln eine komplementäre Beziehung bestand, so dass auf jeder Ebene eine vorhanden war Stack enthält eine Purinbase und die andere eine Pyrimidinbase.

Um die Helix mit einer thermodynamischen Stabilität auszustatten, hätte die Struktur schließlich ausreichend Möglichkeiten für die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Amino- oder Hydroxylwasserstoff und Ketoxygenen oder Immunnitrogenen der Purine und Pyrimidinbasen. Diese Überlegungen führten dazu, dass sie ein Doppelhelix-Modell für die Molekülstruktur von DNA-Molekülen konstruierten.