A DNS molekulaszerkezete | Makromolekulák | Biológia | Khan Academy magyar

A DNS-ről már volt szó egy áttekintő ideóban,

így előbb azt érdemes megnézni.

Ebben a videóban szeretnék

kicsit mélyebbre ásni

a DNS molekuláris szerkezetében.

Kezdjük ezzel.

Idézzük fel a DNS betűsző jelentését

A szó részeit

más-más színnel írom fel.

A jelentése dezoxi

ribonuklein

sav.

c

c

Tegyük ezt most félre,

és térjünk rá a molekuláris szerkezetre,

és arra, hogy miként tükrözi

a dezoxiribonukleinsav nevet.

A DNS szó a nukleinsav rövidítése

a nukleinsav kifejezés pedig onnan ered,

hogy a sejtmagban található (latinul nucleus).

Eukariótákban a sejtmagban található,

innen tehát a nuklein kifejezés

Arról is mindjár szólunk,

hogy miért nevezzük savnak, de ezzel még várjunk kicsit.

Minden DNS molekula egy-egy lánc,

ami úgynevezett nukleotidokból áll.

c

c

c

Hogy néz ki egy nukleotid?

Ezen az ábrán

a DNS molekula két szálát látjuk felnagyítva.

c

Ez az oldala úgy néz ki,

mint egy létra egyik oldala.

c

c

ezek a hidak pedig,

amelyek molekuláris felépítéséről szintén beszélek majd,

ezek pedig a létra fokai.

Most bekarikázok egy nukleotidot.

c

c

c

Ez a bekarikázott rész egy nukleotid.

c

c

amely egy másik nukletidhoz kapcsolódik.

c

c

A jobb oldalon van egy nukleotid

c

Hadd mutassam egy kicsit másképpen.

c

Tehát van egy nukleotid a jobb oldalon,

és közvetlenül alatta egy másik nukleotid.

c

c

Itt tehát lényegében négy nukleotid látható.

Ez a kettő a létra bal oldalán,

ez a kettő pedig a létra jobb oldalán.

Lássuk, milyen részekből

épül fel egy nukleotid.

Bizonyára feltűntek

ezek a foszfátcsoportok.

Ez itt egy foszfátcsoport,

ez is egy foszfátcsoport.

Mindegyik nukleotidban van egy foszfátcsoport.

Ez itt egy foszfátcsoport,

és ez is egy foszfátcsoport.

Ezek a foszfátcsoportok teszik a DNS-t

azaz a nukleinsavat savas jellegűvé.

Most közbeszólhatnátok,

hogy a rajz alapján

a molekulában negatív töltés van.

Márpedig egy negatív molekula inkább
vonzza a protonokat,

azaz protonfelvevő.

Hogy nevezhetnénk ezt savnak?

Valójában inkább bázisnak tűnik.

A DNS képletében azért szokás

feltüntetni ezeket a negatív töltéseket,

mert annyira savas, hogy ha belekerül

egy semleges oldatba,

akkor protonokat ad le.

A DNS-ben, azaz pontosabban szólva

a DNS molekulában a foszfátcsoportok protonálva vannak,

c

de nagyon könnyen leadja ezektől a hidrogénjeit.

Hadd rajzoljam le.

Innen letörlöm a negatív töltést.

c

Erről a foszfátcsoportról.

Ha nem lenne itt ez a negatív töltés,

ha ide kötődne egy hidrogénatom.

c

Ez az oxigén olyan erősen vonzza a kötőelektronokat,

c

hogy ezt a hidrogént leszakíthatja

például egy vízmolekula,

így ez a proton leválik.

Ezért nevezzük savnak.

Ha nem volna oldatban, meglennének a hidrogénjei,

de annyira savas, hogy amint belekerül

egy semleges oldatba, nyomban leadja a hidrogénjeit.

A foszfátcsoportok miatt válik savassá,

c

de ez néha félrevezető,

mert általában úgy ábrázolják,

hogy feltüntetik ezeket a negatív töltéseket,

amik a protonleadás következtében alakultak ki.

Itt valójában a konjugált bázist ábrázoljuk,

de innen ered a sav elnevezés,

hiszen eredetileg protonált állapotban van,

azaz sav formájában,

de a protonjait könnyen leadja.

Innen kapta tehát a nevét,

ezért nevezzük savnak.

Minden nukleotidban van egy foszfátcsoport.

A következő, ami feltűnhet,

c

c

ez az atomcsoport.

Ez egy gyűrűs szerkezet,

ami erősen cukorra emlékeztet,

mivelhogy valóban cukor.

Ez egy ötszénatomos cukor.

Az itt látható cukor egy ribóz.

c

Így néz ki nyílt láncú formában.

és sok más cukorhoz hasonlóan
gyűrűs alakban is megjelelenhet.

Többféle gyűrűs szerkezetet is alkothat,

de a legismertebb az, amelyikben...

c

Hadd számozzam meg a szénatomokat,

mert a számozásuk fontos,

amikor a DNS szerkezetéről beszélünk.

A karbonilcsoporttól kezdjük,

ez lesz az első, vagyis 1' szénatom,

1', 2', 3', 4' és 5'.

c

Ez az 5' szénatom.

A ribóz gyűrűs szerkezete úgy alakul ki,

hogy az oxigén a 4' szénatomon

az egyik nemkötő elektronpárjával

c

c

c

kialakít egy kötést

az 1' szénatommal.

c

Azért rajzoltam így,

mert a valóságban is egyfajta görbületet képez.

Az egész molekula meghajlik,

hogy ezt a szerkezetet kialakítsa.

Amikor ez a kötés kialakul,

a szénatom kettős kötéséből az egyik megszűnik,

és egyedül az oxigénre kerülnek az elektronok,

amelyeket fel tud használni arra,

c

hogy megkössön vele egy protont.

HOgy szerezzen egy hidrogént.

Amint ez megtörténik, kialakul a gyűrűs szerkezet.

Ebben a szerkezetben, hogy egyértelmű legyen

ez az 1' szénatom,

1', 2', 3', 4' és 5' szénatom.

c

Ez a kötés pedig

ez az 1' szénatom,

amelyik a karbonilcsoport része volt.

Most a kettős kötéséből az egyik felszakadt,

így ez az oxigén ki tud alakítani agy kötést

egy protonnal.

Itt szakadt fel egy kettős kötés,

így ide kötődhet egy proton.

Ez a proton az,

amelyiket most itt látunk.

A zöld kötés pedig,

amely összeköti a 4' szénatomot

vagyis a 4' szénatomhoz kapcsolódó oxigénatomot

az 1' szénatommal,

itt látható.

Ez az a kötés.

A fenti oxigén itt van.

Figyeljük meg, hogy a 4' szénatom mellett

most már az 1' szénatomhoz is kötődik.

Egy hidrogén is kötődött hozzá,

c

ezt iderajzolom,

de ez átkerülhet egy arra vetődő vízmolekulára

amellyel oxóniumionná alakul,

azaz elveszhet.

Itt protonfelvétel történhet,

itt pedig protonleadás.

Összességében tehát nincs változás.

Kialakul tehát ez a gyűrűs szerkezet,

amely majdnem ugyanaz,

mint amit a DNS molekulában látunk.

Voltaképpen ezt látnánk az RNS moleukában,

a ribonukleinsavban.

Mit jelent tehát az a kifejezés,

hogy dezoxiribonukleinsav?

Induljunk ki a ribózból,

és vegyünk el belőle el oxigént.

c

c

Egy hidroxilcsoportot cseréljünk ki hidrogénre,

így dezoxiribózt kapunk,

ami itt látható.

Ez az öttagú gyűrű,

ami négy szénatomot tartalmaz,

pontosan így néz ki.

A hidrogéneket a szénatomok mellé értjük,

ahogy azt már korábban is láttuk.

A szénatomok helyét a vonalak metszéspontjai

c

illetve végei jelentik.

Amint látjuk, innen hiányzik...

Ha összehasonlítjuk ezt a két molekulát,

c

itt látunk egy OH-csoportot,

itt viszont csak...

Szóval ott látunk egy OH-csoportot és egy hidrogént,

Itt viszont csak két hidrogént.

Itt egy oxigénnel kevesebb van.

Ez a dezoxiribóz.

c

A dozoxiribózból hiányzik ez az oxigén.

Nincs oxigén a 2' szénatomján.

c

Tehát ha ezt kivágjuk, akkor ez a dezoxiribóz.

Ezt bekarikázom.

Ez a dezoxiribóz,

c

illetve az, ami dezoxiribóz volt,

mielőtt hozzákapcsolódott a molekula többi alkotórészéz.

Tekinthetjük úgy, hogy ez dezoxiribóz.

Innen ered a dezoxi név.

Lássuk az utolsó részt,

c

Ezek a nitrogéntartalmú szerves bázisok.

c

c

c

Látható, hogy többféle nitrogéntartalmú bázis van.

Ez itt egy nitrogéntartalmú bázis.

Ez egy másik nitrogéntartalmú bázis.

Ez pedig megint egy másik nitrogéntartalmú bázis.

Figyeljük meg hogy ebben és ebben csak egy gyűrű van,

ebben viszont kettő.

Ebben is két gyűrű van.

Más-más néven nevezzük

mindegyik nitrogéntartalmú bázist.

A kétgyűrűsek általános neve purinbázis.

c

Amelyik nitrogéntartalmú bázis két gyűrűből áll,

azt purinbázisnak nevezzük.

Ez egy gyűjtőnév.

Jegyezzük meg: purinbázisok.

Amelyikben csak egy gyűrű van

cccccccccc

ccc

azokat pirimidinbázisnak nevezzük.

pirimidinbázis.

c

c