Строение ДНК Антипараллельность в ДНК
Цепи ДНК антипараллельны: 5’-концу одной цепи соответствует 3’-конец другой… Об этом нам теперь говорят в курсе биологии, предлагают выучить и показывают, как это используется в задачах на биосинтез. Но что же стоит за этой фразой на самом деле?
Итак, ДНК состоит из нуклеотидов. Это такие молекулы-кирпичики, из которых строится дом – полинуклеотидная цепь, или ДНК. В состав кирпича входит глина, а вот в состав нуклеотида – три молекулы: сахар дезоксирибоза, остаток фосфорной кислоты (фосфат) и азотистое основание. Причём остаток фосфорной кислоты соединён конкретно с атомами при пятом по счёту углероде сахара (5’).
Чтобы из кучки нуклеотидов получилась цепь ДНК, они должны соединиться. Теперь давайте представим следующее: есть два нуклеотида, стремящихся сформировать связь. Один из них протягивает «руку» – свой фосфат. А другой охотно эту «руку» принимает, подставляя ей свою гидроксильную группу при третьем нуклеотиде (3’). Получается, самый первый нуклеотид связан с двумя фосфатами: собственным + соседа. При этом своим 3’-атомом он повёрнут в сторону второго нуклеотида, а его пятый атом ни с какими другими кирпичиками-нуклеотидами не связан, он остаётся условно свободным, что и формирует пресловутый 5’-конец.
Второй нуклеотид, протянувший «руку» первому, в свою очередь охотно примет предложение дружить от третьего нуклеотида через его фосфат. Тем самым, он свяжет оба своих конца. То же самое будет и с третьим, пятым, десятым, тысячным…
Только самый последний нуклеотид в цепи окажется условно свободным с одной стороны. Его 5’-атом связан с фосфатом, а 3’ ни с чем не связан, так как ему дружбу никто не предложил.
Вот так и получается, что у каждой цепи ДНК есть с одной стороны свободный 5’-конец, а с другой – 3’-конец.
Здорово, но почему же всё-таки цепи антипараллельны, почему обе не могут лежать одинаково?
Тут нам нужно вспомнить, что в состав нуклеотида входят ещё и азотистые основания. Они связаны только с сахаром собственного нуклеотида и с завистью смотрят на дружеские связи через фосфаты. Чтобы не грустить в одиночестве, они стремятся к другим азотистым основаниям, которые принадлежат совсем другой цепи ДНК.
Чтобы у азотистых оснований была возможность подружиться и сформировать водородные связи друг с другом, одной из цепей ДНК придётся развернуться. Таким образом, её 3’-конец окажется напротив 5’-конца второй цепи. Отсюда и возникает антипараллельность.
