DNA-strängar

De flesta har sett den berömda dubbelspiralen av DNA – två DNA-strängar som är sammanflätade som en spiraltrappa. Alla levande varelser har DNA. Enkla varelser som bakterier har bara en lång, cirkulär bit DNA som består av två sammanflätade DNA-strängar. Det mänskliga genomet, den uppsättning DNA som finns i människor, har många fler DNA-strängar.

Det mesta av människans DNA är vanligtvis paketerat i 46 kromosomer som ligger i cellens kärna, som är ett specialiserat fack för att lagra DNA. Var och en av kromosomerna i kärnan består av två linjära DNA-strängar som är lindade runt varandra.

Mänskliga celler innehåller också en liten mängd extrakromosomalt DNA som finns i en annan del av cellen som kallas mitokondrier. Detta mitokondrie-DNA liknar mer bakterie-DNA – en enda lång, cirkulär bit DNA som består av två DNA-strängar.

En DNA-sträng är en lång, tunn molekyl – i genomsnitt bara cirka två nanometer (eller två miljarddelar av en meter) i bredd. Det är så tunt att ett människohår är ungefär 40 000 gånger så brett. Den otroligt tunna DNA-strängen gör att de kan vara mycket tätt packade, eftersom de flesta DNA-molekyler annars inte skulle få plats inuti cellerna.

Om man sträcker ut varje DNA-sträng som finns i en enda mänsklig cell från ena änden till den andra, skulle den mäta nästan två meter, eller cirka 6,6 fot, i längd. Om cellkärnan i en cell var lika stor som en baseboll skulle det motsvara 8,3 mil DNA som stoppades in i den.

Delar av en DNA-sträng

Oavsett dess längd och placering i cellen har alla DNA-strängar en gemensam struktur. De består alla av byggstenar som kallas nukleotider och som är sammanlänkade i en rad. Själva nukleotiderna består av tre sammanfogade delar: en sockermolekyl, en fosfatgrupp och en kvävebas.

Sockret i en nukleotid länkas till fosfaterna i den intilliggande nukleotiden för att bilda DNA-strängens utsida, den så kallade socker-fosfat-ryggraden. DNA-strängens inre består av de kvävehaltiga baserna. Dessa baser binds ihop parvis och bildar svaga bindningar som ändå håller ihop de två DNA-strängarna i en dubbelhelix. Deras sekvens kodar för en organisms genetiska information.

Hur hålls de två DNA-strängarna ihop?

De två DNA-strängarna i en dubbelhelix hålls ihop genom parning mellan kvävebaserna i nukleotiderna i varje sträng. Kvävebasen i en DNA-nukleotid kan vara en av fyra olika molekyler: adenin (A), guanin (G), tymin (T) och cytosin (C). Par av kvävebaser på motsatta strängar hålls samman av attraktioner som kallas vätebindningar och som uppstår i ett specifikt mönster.

Varje adenin på en DNA-sträng bildar två vätebindningar med en tyminmolekyl på den komplementära strängen och vice versa. Och varje guaninmolekyl på den ena strängen bildar tre vätebindningar med en cytosinmolekyl på den andra och vice versa. På så sätt sitter de två DNA-strängarna ihop med vätebindningar i hela sin längd och bildar ”trappstegen” i den spiraltrappa som är dubbelhelixen.

Varför måste DNA-strängarna vara antiparallella?

De två komplementära DNA-strängar som bildar en dubbelsträngad bit av DNA beskrivs som antiparallella till varandra. Termen antiparallell innebär att även om de två strängarna är fysiskt parallella med varandra går de i motsatt riktning – ungefär som höger och vänster körfält på en gata.

Med andra ord, där den ena DNA-strängens ryggrad börjar med en sockermolekyl och slutar med en fosfatgrupp, börjar den komplementära strängens ryggrad med en fosfatgrupp och slutar med en sockermolekyl. Den antiparallella orienteringen av de två DNA-strängarna gör DNA mer strukturellt stabilt och möjliggör den komplementära basparning som håller ihop DNA-strängarna.

Riktningen på varje DNA-sträng har betydelse för processen att kopiera DNA (DNA-replikation) och läsa av den information som finns i DNA:s gener (transkription), eftersom cellerna bara kan läsa DNA i en riktning. Precis som vi bara läser text från vänster till höger kan cellerna bara läsa DNA genom att börja med sockerändan på ryggraden och sluta med fosfatändan.