Антипаралелна структура на ДНК нишките

Във видеото за молекулярната структура на ДНК видяхме, че ДНК се състои от две вериги, гръбнакът на които е съставен от фосфат – ще използвам различни цветове – гръбнакът е съставен от фосфатна група и захар. Имаме фосфатна група и захар (в гръбнака на молекулата). Тук отново има фосфатна група и захар. Мога да нарисувам веригата по следния начин. Имаме фосфат и захар. Ще нарисувам всички фосфати предварително. Така че да видим фосфатите от тази страна и след това захарите. Виждаме същото нещо на другата верига. Имаме фосфат и захар, след това – друг фосфат и друга захар, после – друг фосфат. Ще оградя и захарите. Имаме захар тук и тук. Другата верига ще изглежда по същия начин. Ще нарисувам фосфатите. Показвам първо само тях. Имаме фосфатите, след това рисуваме и захарите между фосфатите. Това, което ги свързва, може да се оприличи на стъпалата на стълба. Стъпалата са комплементарните азотни бази. Наричаме ги азотни бази, защото – всъщност забравих да говоря за това в предните клипове – защото тези азотни атоми са много електроотрицателни и могат да приемат още водородни протони. Азотните атоми имат допълнителна свободна двойка, която при подходящи условия може да привлече още водородни протони. Много хора питат: "Щом имаме азотни бази тук, защо ДНК се нарича киселина?" Първо, основните свойства на азотните бази се компенсират до голяма степен от това, че базите формират водородни връзки помежду си. Така се формират "стъпалата" на стълбата, когато допълващите се азотни бази образуват водородни връзки помежду си. Но по-важна причина, поради която наричаме ДНК киселина, са фосфатните групи. Когато са протонирани, те са киселинни. Причината да ги рисуваме депротонирани е, че са толкова киселинни, че ако са поставени в неутрален разтвор, ще бъдат депротонирани. В този вид е по-вероятно да ги открием в ядрото на една реална клетка – в депротонираната форма на ДНК. Фосфатните групи се считат за киселинни. Ако искам да нарисувам по-изчистена фосфатна група, говорих за това в предното видео, ще трябва да я протонирам и няма да сложа отрицателния заряд тук. Това е преговор от предното видео. Нека да продължим напред. Ще нарисувам азотните бази. Тук имаме тимин. Ще оцветя тимина в този зелен цвят. Това тук е тимин. Това е свързано с тимин. И комплементарната азотна база на тимин е аденин. Който ще... да видим, свършват ми цветовете. Да видим. Аденин. Ще го нарисувам в оранжев цвят, тъй като съдържа много азот. Всъщност трябва да включва и този водород тук. Това тук е аденин. Те образуват водородни връзки помежду си, тъй като имат частично отрицателни и положителни заряди на двата края, които са привлечени един към друг. Сега да отидем на долното стъпало. Какво се случва? Нека видим. Сега наистина ми свършват цветовете. Тази азотна база е цитозин. Тази азотна база тук е цитозин. Тази азотна база тук е цитозин. И тя се свързва с гуанин. Свързва се с гуанин. Ще оградя гуанина в този цвят. Свързани са. Имаме гуанин ето тук. Видяхме това дори в уводното видео за ДНК. Сега може да си кажеш: "О, виж тези две вериги. Изглеждат успоредни една на друга." И в някои отношения това е така. Но може да има и друго интересно нещо, което си забелязал/а – посоката, в която са ориентирани веригите. Предполагам, че това е най-добрият начин да го кажа. Това се забелязва най-вече, когато се концентрираме върху захарите. Забележи захарите тук, дезоксирибозите или частите от нуклеотидите, които произлизат от дезоксирибоза. Виждаш кислородните атоми в горната част на тези петатомни пръстени. Кислородът е отгоре. От тази страна кислородът е отдолу. И така, веригите са ориентирани в различни посоки. Тук кислородът е отгоре, тук кислородът е отдолу. И за да стане малко по-ясно, можем да номерираме въглеродните атоми в рибозата, да помислим за посоката и да използваме поредните номера на въглеродните атоми, за да опишем различната ориентация. Да номерираме въглеродните атоми. Тези две молекули са рибоза, видяхме ги във видеото за молекулярната структура на ДНК. Когато говорим за ДНК, говорим за дезоксирибоза. Вместо да има хидроксилна група, свързана с въглероден атом номер две, дезоксирибозата има водород. Вместо хидроксилна група, свързана с въглероден атом номер две, дезоксирибозата има водород. Нека номерирамe въглеродните атоми. Това е въглероден атом едно прим, започваме от карбонилната група. Ще го направя в различен цвят. Това е въглероден атом едно прим. Номерирам ги, като започвам от карбонилната група. Едно прим (1'). Две прим. Три прим. Четири прим. Пет прим. Когато погледнем цикличната форма, това е въглероден атом един прим. Това е две прим. Това е три прим. Това е четири прим. Това е пет прим. Ако трябва да ги номерираме на тази схема тук, в ДНК молекулата, това е едно прим. Това е въглероден атом две прим. Това е въглеродният атом три прим. Това е въглеродният атом четири прим. А това е въглеродният атом пет прим. Един начин да разсъждаваме, е, че имаме фосфатната група, която участва във фосфодиестерни връзки. Фосфодиестерните връзки позволяват на отделните части от гръбнака на ДНК да се свържат. След фосфата имаме въглероден атом пет прим и след това през захарта, стигаме до въглероден атом три прим. След което стигаме до друг фосфат. После имаме въглероден атом пет прим. Ще отбележа, че това е въглероден атом пет прим. След това стигаме до въглероден атом три прим. И това следва само от номерацията на въглеродните атоми, започвайки от въглероден атом номер едно. Когато е в отворена форма, той е част от карбонилна група. Но виждаш, че започваме от пет. Започваме с фосфат, пет прим, три прим, фосфат, пет прим, три прим, фосфат. Можем да опишем ориентацията на тази верига: "Хей, вървим в посока от пет прим към три прим." Можем да кажем, че посоката на лявата верига е от пет прим към три прим. А какво става с дясната верига? Нека отново номерираме въглеродните атоми. Това е въглероден атом едно прим. Сега това в сравнение с това е с главата надолу, тази верига е обърната. Така, едно прим. Две прим. Три прим. Четири прим. Пет прим. Мога да го направя и тук. Въглероден атом едно прим. Въглероден атом две прим. Въглероден атом три прим. Въглероден атом четири прим. Въглероден атом пет прим. Тук вървим от фосфат към три прим, пет прим, фосфат. Три прим, пет прим, фосфат. Начинът, по който са ориентирани захарите, когато вървим от горе надолу, е от три прим към пет прим. Веригата от дясната страна е ориентирана от три прим към пет прим. Бихме могли да нарисуваме стрелка от пет прим към три прим, ето така. Може да се каже, че тези вериги са паралелни, но тъй като са насочени в различни посоки, въпреки че са паралелни, наричаме стуктурата на ДНК антипаралелна. Това е антипаралелната структура на ДНК. Тези две вериги са комплементарни. Те се определят една от друга. Тимин се свързва с аденин, цитозин – с гуанин. Те са привлечени една към друга и се свързват чрез водородни връзки. Но двата гръбнака са насочени в противоположни посоки. Друга интересна тема за размисъл, когато говорим за структурата на ДНК, е как се формират тези неща? Как знаят, че трябва да се ориентират по този начин? Важна роля играе фактът, че фосфатните групи са отрицателни. Частите, които имат отрицателен заряд, ще се опитат да стигнат възможно най-далеч една от друга. После продължават да се ориентират и да се раздалечават. А са дълги. Тези молекули са много, много, много, много дълги. В уводното видеото за ДНК говорихме за това колко дълги са хромозомите и колко базови двойки имаме. Това са дълги молекули. Така че всички тези фосфатни групи на всяка от веригите искат да се отдалечат една от друга. А тези части искат да се приближат заради водородните връзки. Така се получава тази структура, подобна на стълба. ДНК е завладяваща молекула, можем да говорим за нея с дни. Умопомрачително е колко огромна роля играе в определянето на това кои сме. Надявам се, че този клип ти е дал по-добра представа за това какво е ДНК на молекуля-лярно – затруднявам се с тази дума – на молекулярно ниво.