Organizzazione fisica, molecolare o geometrica del DNA (612 parole)

Note utili sull'organizzazione fisica, molecolare o geometrica del DNA!

La prima persona a riflettere sulla struttura tridimensionale del DNA fu WT Astbury, che con i suoi studi cristallografici a raggi X della molecola di DNA concluse nel 1940 che, poiché il DNA ha un'alta densità, il suo polinucleotide era una pila di nucleotidi piatti, ciascuno di cui era orientato perpendicolarmente all'asse longitudinale della molecola e si trovava ogni 3, 4 A lungo la pila.

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Gli studi cristallografici a raggi X di Astbury furono continuati da Wilkins e dai suoi colleghi (1953), che riuscirono a preparare fibre di DNA altamente orientate che permisero loro di ottenere una fotografia di diffrazione ai raggi X. Una delle sue associate Rosalind Franklin ha ottenuto una fotografia di DNA di diffrazione di raggi X superiore che ha confermato la precedente inferenza di Astbury della distanza internucleotidica di 3, 4 A e suggerito una configurazione elicoidale per la molecola di DNA.

Watson e Crick, che erano già impegnati nella costruzione di un modello adatto per la struttura del DNA, quando osservarono l'immagine di Franklin della molecola di DNA, utilizzarono immediatamente quell'informazione nella costruzione di un modello molecolare per il DNA. Nell'aprile del 1953 Watson e Crick pubblicarono le loro conclusioni sulla struttura del DNA nello stesso numero di "Nature" in cui Wilkins e i suoi colleghi presentavano le prove a raggi X di quella struttura.

Considerazioni su Watson e Crick nella costruzione della doppia struttura elicoidale della molecola di DNA:

Watson e Crick hanno concluso direttamente dalla fotografia di diffrazione dei raggi X del DNA presa da Franklin che (1) la catena polinucleotidica del DNA ha la forma di un'elica regolare, (2) l'elica ha un diametro di circa 20 A e, (3) l'elica fa un giro completo ogni 3, 4 A per tutta la sua lunghezza, e quindi, poiché la distanza internucleotidica è 3.4 A, consiste in una pila di dieci nucleotidi per turno.

Considerando la densità nota della molecola di DNA, Watson e Crick hanno concluso che l'elica deve contenere due catene polinucleotidiche o due pile di dieci nucleotidi ciascuna per giro, poiché la densità di un cilindro di 20 A di diametro e di 34 A sarebbe troppo basso se contenesse una singola pila di dieci, e troppo alta se contenesse tre o più pile di dieci nucleotidi ciascuna.

Prima di tentare di sistemare queste due catene polinucleotidiche in un'elica regolare delle dimensioni richieste, tuttavia, Watson e Crick hanno posto un'ulteriore restrizione sul loro modello, una restrizione derivante dalla loro conoscenza che il DNA, dopo tutto, è il materiale genetico.

Se il DNA deve contenere informazioni sull'eredità così ragionano, e se tale informazione è inscritta come una sequenza specifica delle quattro basi lungo la catena polinucleotidica, allora la struttura molecolare del DNA deve essere in grado di adattarsi a qualsiasi sequenza arbitraria di basi lungo le sue catene polinucleotidiche . Altrimenti, la capacità del DNA come vettore di informazioni sarebbe troppo limitata.

Quindi, sentirono la necessità di costruire una tale elica regolare che, sebbene composta da due catene polinucleotidiche contenenti una sequenza arbitraria di basi nucleotidiche ogni 3, 4 A lungo la loro lunghezza, avrebbe tuttavia un diametro costante di 20 A.

Poiché la dimensione dell'anello purinico è maggiore di quella dell'anello pirimidinico, Watson e Crick hanno colto l'idea che l'elica a due catene potesse avere un diametro costante se esistesse una relazione complementare tra le due pile nucleotidiche, così che ad ogni livello uno pila ospita una base purine e l'altra una base pirimidina.

Infine, per dotare l'elica di stabilità termodinamica, la struttura avrebbe ampie opportunità per la formazione di legami idrogeno tra l'ammino-o-idrossile idrogeno e i chetossigeni o gli immuno-nitrogeni delle purine e delle basi pirimidiniche. Queste considerazioni li hanno portati a costruire un modello a doppia elica per la struttura molecolare della molecola di DNA.