Дезоксирибонуклеинската киселина (DNA) е основната молекула која ја складира и пренесува генетската информација кај сите еукариотски и прокариотски организми. Кај човекот DNA ја содржи целокупната генетска програма која го контролира развојот, растот, диференцијацијата и функционирањето на клетките. Во хуманата генетика DNA има централна улога бидејќи ја носи наследната информација, овозможува синтеза на протеини, учествува во регулација на генската експресија и е основа за разбирање на генетските болести. Кај човекот, DNA е организирана во 46 хромозоми, кои се наоѓаат во клеточното јадро.
1. Хемиска градба на DNA
DNA е полимер составен од мономерни единици наречени деоксирибонуклеотиди. Секој нуклеотид се состои од три компоненти: азотна база, дезоксирибоза (пентозен шеќер), фосфатна група.
Азотни бази во DNA се присутни четири бази: пурински: аденин (A), гванин (G). Пурините имаат двојна хетероциклична структура. Пиримидински бази: цитозин (C), тимин (T). Пиримидините имаат едноставна прстенеста структура.
Деоксирибоза е петјаглероден шеќер. Јаглеродните атоми се означуваат како: 1′, 2′, 3′, 4′, 5′. На 2′ позиција има водород (H) наместо хидроксилна група.
Фосфатната група ги поврзува нуклеотидите преку: 3′–5′ фосфодиестерска врска. Со ова се создава шеќер-фосфатен скелет на DNA.
2. Примарна структура на DNA
Примарната структура претставува редослед на нуклеотиди во полинуклеотидниот ланец. Овој редослед ја кодира генетската информација.
3. Секундарна структура на DNA
Секундарната структура на DNA е двојна спирала (double helix). Овој модел беше предложен во 1953 година од James Watson и Francis Crick. DNA молекулата има две антипаралелни полинуклеотидни вериги со ориентација 5′ → 3′ и 3′ → 5′. Комплементарност на базите кои што се поврзуваат преку водородни врски. Правило на комплементарност: A – T (2 водородни врски), G – C (3 водородни врски). Ова правило е познато како: Чаргафово правило. Двојната спирала има два жлеба: голем и мал жлеб. Овие региони се важни за: врзување на транскрипциони фактори, регулација на генската експресија.
4. Терцијарна организација на DNA
Кај еукариотите DNA е силно компактирана. DNA се поврзува со хистонски протеини и формира: нуклеозом. Основна единица на хроматинот е: нуклеозом. Состав: хистонски октамер (H2A, H2B, H3, H4) и околу 146 базни парови DNA намотани околу него.
5. Конформации на DNA
DNA не постои само во една форма. Постојат неколку конформациски варијанти. Најважни се: B-DNA, A-DNA, Z-DNA.
6. B форма на DNA е најчестата и физиолошки најважната форма. Карактеристики: десна спирала, 10 базни парови по спирален круг, дијаметар ≈ 2 nm, должина на еден спирален круг ≈ 3.4 nm. B-DNA се наоѓа во нормални клеточни услови, хидратирана средина. Оваа форма е основна за репликација и транскрипција.
7. A форма на DNA покомпактна десна спирала. Карактеристики се: 11 базни парови по спирален круг, поголем дијаметар, пократка спирала. Се јавува: во дехидрирани услови, кај DNA-RNA хибриди, кај двоверижна RNA.
8. Z форма на DNA има левострана спирала. Карактеристики се: 12 базни парови по спирален круг, цик-цак структура на шеќер-фосфатниот скелет, помал дијаметар. Името Z-DNA доаѓа од: “zig-zag” конфигурацијата. Биолошко значење на Z-DNA може да се формира во региони богати со GC секвенци. Се смета дека учествува во регулација на генската експресија и геномската стабилност.
9. Функции на DNA
DNA има неколку фундаментални функции.
1. Складирање на генетска информација
DNA содржи генетски код. Кај човекот: геномот има околу 3.2 милијарди базни парови.
2. Репликација
DNA може да се самоудвојува. Репликацијата е полуконзервативна. Секој нов молекул содржи една стара влакна, едно нова нишка.
3. Транскрипција
DNA служи како матрица за синтеза на RNA.
4. Генетска варијабилност
DNA е подложна на: мутации, рекомбинации. Овие процеси создаваат генетска разновидност.
10. Клиничко значење
Нарушувања во структурата или функцијата на DNA доведуваат до: генетски заболувања, канцер, хромозомски синдроми. Примери: Даун синдром, цистична фиброза, Хантингтонова болест.
Заклучок
DNA е фундаментална биолошка макромолекула која ја складира генетската информација, ја пренесува при клеточна делба, ја реализира преку синтеза на протеини. Различните конформации на DNA (A, B и Z форма) покажуваат дека оваа молекула има структурна флексибилност, што е важно за нејзините биолошки функции и регулација на генската експресија.
