Секвенирование и структура ДНК:
Структура ДНК была впервые изучена Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном с помощью метода рентгеновской кристаллографии.
Существует три основных компонента, которые в совокупности образуют двухцепочечную молекулу ДНК.
Азотистое основание, которое подразделяется на две категории: пурины и пиримидины. Пурины состоят из аденина (A) и гуанина (G), а пиримидины — из цитозина (C) и тимина (T), но в случае прокариот или РНК тимин (T) заменяется урацилом (U). Эти азотистые основания соединяются друг с другом, образуя двойную водородную связь между аденином (A) и тимином (T), а гуанин (G) образует тройную водородную связь с цитозином (C), что приводит к спиральной структуре двухцепочечной ДНК. Интересный примечательный факт заключается в том, что в одной спирали или витке двухцепочечной ДНК содержится десять (10) пар оснований.
Молекула пентозного сахара, к которой азотистые основания присоединены к первому атому углерода (1’), а молекула фосфата, третий основной компонент ДНК, присоединена к пятому атому углерода (5’). В случае ДНК вторым (2’) атомом углерода является водородная группа (H), а в случае РНК вместо неё присоединена гидроксильная группа (OH). Это придаёт молекуле ДНК свойства дезоксирибозы. Свободная гидроксильная группа, расположенная у 3'-углерода, отвечает за формирование основной цепи ДНК, поскольку к ней присоединяются фосфатные группы. Две нити ДНК, по-видимому, расположены в противоположных направлениях, что указывает на то, что одна нить будет располагаться от 5'-углерода к 3'-углероду, а комплементарная ей нить — от 3'-углерода к 5'-углероду.
Когда азотистое основание присоединяется к молекуле сахара, оно называется нуклеозидной молекулой. Кроме того, когда нуклеозид (азотистое основание + молекула фосфата) присоединяется к молекуле сахара, он называется нуклеотидной молекулой. Другими словами, присоединение молекулы фосфата к нуклеозиду создаёт нуклеотидную молекулу. В зависимости от количества присоединённых молекул фосфата образуется нуклеозидмонофосфат (одна молекула фосфата), нуклеозиддифосфат (две молекулы фосфата) или нуклеозидтрифосфат (три молекулы фосфата).
Избыточное присутствие фосфатных групп в двухцепочечной ДНК придает молекуле общий отрицательный заряд. Очень простая белковая молекула, состоящая из "двух наборов из четырех молекул гистонов’, известна как октамер гистонов. Молекула ДНК обвивается вокруг октамеров гистонов, создавая довольно сжатую структуру, известную как нуклеосомы, и выглядит как нить, обвитая вокруг шариков. Эти волокна нуклеосом далее сворачиваются в спираль, образуя волокна хроматина. Продвигаясь вперед, эти сильно сжатые волокна хроматина образуют конденсированную хромосому.