تحقیق ژنتیک در حجم 18 صفحه و در قالب word و قابل ویرایش و با قسمتی از متن زیر:

ساختمان DNA طبق مدل واتسون وکریک:

در سال 1953 واتسون وکریک مدلی برای ساختمان DNA پیشنهاد کردند، بر طبق این مدل:

1-پلمیر DNA از نوکلئوتیدهایی تشکیل شده که توسط پیوندهای  فسفو دی استری به یکدیگر متصل هستند.

2-ترکیبات اصلی DNA از قوانین شارگاف تبعیت می کنند.

3-تفرق اشعه X نشان می دهد که ملکول DNA ساختمانی مارپیچی، و بیش از یک اشعه پلی نوکلئوتید دارد. هر مولکول DNA از دو رشته پلی نوکلئوتید موازی متضاد (anti parallel) تشکیل شده که در اطراف یک محور مرکزی بصورت راست گرد پیچ می خورند.

4-یکی از عوامل پایداری ساختمان DNA پیوندهای هیدروژنی بین بازهای مکمل دو رشته است، به طوری که بین بار A از یک رشته با T از رشته دیگر و باز G از یک رشته با C از رشته دیگر به ترتیب پیوندهای هیدروژنی دوتایی و سه تایی ایجاد

می شود.

بنابراین حرارت می تواند در حالت فیزیکی DNA تغییر ایجاد کرده و دو رشته DNA را از یکدیگر جدا نماید(دناتوره کردن DNA). چون همیشه A با T و G و C جفت می شوند بنابراین دو رشته مکمل یکدیگر هستند و از روی توالی بازهای یک رشته توالی بازهای رشته دیگر تعیین می شود.

در DNA، یوندهای گلیکوزید بین قندها و بازهای یک جفت نوکلئوتید کاملا در دو جهت مخالف یکدیگر نیستند و دو شیار با پهنای متفاوت در اطراف مارپیچ دو
 رشته ای ایجاد می شود. بخشی از یک پیوند گلیکوزیدیک تا پیوند گلیک.زید یک دیگر که بیش از  است را لبه بزرگ (Major edge) و بخشی که کمتر از  است را لبه کوچک (minor edge) می نامند.

لبه بزرگ و کوچک به ترتیب منجر به ایجاد شیار بزرگ (major groove) و شیار کوچک (minor groove) می شوند.

نیروهایی که مارپیچ دوگانه DNA را حفظ می کنند:

1-اثرات هیدروفوبیک، جفت بازها را در DNA نگه می دارد.

حلقه های هیدروفوب پورین و پیریمیدین بازها، تمایل زیادی به کشیده شدن به مرکز مارپیچ دوگانه دارند.

2-چیده شدن بازهای آلی نیتروژن دار روی هم در طول محور مرکزی مارپیچ دوگانه DNA باعث ایجاد نیروهای واندرووالس می شود. نیرو واندرووالس در طول DNA ضعیف است ولی حالت افزایشی دارد. مولکولی که حاوی 104باز باشد، نیروهای واندرووالس، منبع مهم پایداری آن است.

3-پیوندهای هیدروژنی بین جفت بازها؛ پیوند هیدروژنی بین بازهای GC پایدارتر از AT است.

4-ستون اصلی DNA که شامل دی اکسی ریبوز و فسفات است با کاتیون اثر متقابل دارد، زیرا فسفر دی استرستون اصلی DNA، بار الکتریکی منفی دارد و شدیدا اسیدی است.

دفع الکترواستاتیک بین این گروه های فسفر دی استر منفی باعث ناپایداری مارپیچ دوگانه می شود، ولی کاتیون های سلولی بویژه بطور محکم به فسفر دی استرستون اصلی DNA متصل شده و باعث پایداری می شود.

مولکول DNA در چند شکل فضایی وجود دارد:

بسته به ترکیب بازی در شرایط فیزیکی مختلف مولکول DNA اشکال فضایی متفاوتی می یابد. این تغییرات اطلاعات موجود در DNA را تغییر نمی دهد زیرا فرمول جفت شدن بازهای خاص یکسان است، ولی تغییر شکل DNA ممکن است نقشی در تنظیم بیان ژن داشته باشد زیرا تغییرات شکل فضایی DNA بر پیوند پروتئین ها با این مولکول مؤثر است و اتصال پروتئین در تنظیم بیان ژن نقش مهمی دارد. اشکال فضایی DNA از طریق مطالعات کریستوگرافی یا اشعه X مورد بررسی قرار گرفته است.

1-B-DNA معمول ترین شکل فضایی این مولکول است که توسط واتسون و کریک کشف گردید. خصوصیات عمده این مولکول عبارتند از:

الف-در هر زنجیره، نوکلئوتیدهای مجاور نسبت به هم  زاویه دارند، بنابراین در یک دور کامل 4/10 جفت باز وجود دارد.

ب-یک دور کامل مارپیچ دوگانه nm4/3 طول دارد، بنابراین فاصله هر جفت باز با جفت باز دیگر nm33/0 است.

ج-قطر مارپیچ دوگانه nm37/2 است.

2-اگر کریستال های B-DNA خشک شود یا وقتی غلظت نمک کریستال کاهش یابد، مولکول نازک و طویل B-DNA بصورت مولکول کوتاه و ضخیم A-DNA در
می آید. در حالیکه جفت بازها در B-DNA بطور متقارن نسبت به محور مارپیچ روی هم چیده می شوند، این جفت بازها در شکل A-DNA بسوی لبه بزرگ هر جفت باز کشیده شده و شیار بزرگ باریکتر و عمیق تر و شیار کوچک عریض تر و کم عمق تر می گردد. طول یک دور مارپیچ در A-DNA برابر nm46/2 است و در هر دور 11 جفت وجود دارد. در هر دو نوع مولکول B و A، قند و باز در دو سوی متضاد پیوند گلیکوزیدیک (anti conformation) هستند و نیروی دافعه بین باز و قند به حداقل می رسد.

3-در غلظت بالای کاتیون ها در بعضی نوکلئوتیدها syn conformation ایجاد
می شود، بدین معنی که قند و باز در یک طرف پیوند گلیکوزیدیک قرار می گیرند. در این شرایط DNA شکل فضایی متفاوتی به خود می گیرد. در رشته ای از نوکلئوتیدهای GC دار شکل فضایی پیوند گلیکوزیدیک G بصورت syn است ولی C حالت فضایی anti دارد. در نتیجه یک شکل zigzag بین syn و anti ایجاد می شود که منجر به ایجاد Z-DNA می گردد.

Z-DNA نسبت به B-DNA طویل تر و نازک تر است. یک دور کامل مارپیچ
Z-DNA با 12 جفت یاز، nm56/4 طول و nm84/1 قطر دارد. شیار کوچک Z-DNA یک شکاف عمیق است که در اطراف آن پیچ می خورد و مارپیچ حالت چپ گرد دارد.

در سلول ها، DNA بیشتر شکل فضایی B دارد، ولی بنظر می رسد مناطق سرشار از جفت بازهای GC شکل فضاییZ بخود می گیرند.

در شرایط آزمایشگاهی ساختمان های مارپیچ دیگری از جمله DNA نوع C، D و E ایجاد می شود که احتمالا هیچگاه در سلول وجود ندارند.

اشکال خطی و حلقوی مولکول DNA:

در ابتدا تصور بر این بود که تمام ملکول های DNA خطی هستند و دو انتهای آزاد دارند، ولی با مطالعه بیشار مشخص گردید بسیاری از ملکولهای DNA حلقوی
می باشند. مولکول کوچک DNA ویروس sv40 میمون به شکل یک کروموزوم دو رشته ای مارپیچی حلقوی است و bp5000 دارد، حتی کروموزوم کوچک فاژهایی که DNA تک رشته ای دارند نیز حلقوی است، تقریبا تمام لاسمیدها و باکتریها DNA حلقوی دارند.

در DNA خطی دو انتهای کولکول آزاد است، بنابراین تغییر تعداد دورها با چرخیدن آزادانه زنجیره های به هم تابیده مارپیچ دوگانه براحتی خنثی می شود، ولی در مولکول DNA حلقوی تعداد ثابت دور زنجیره های به هم تابیده (linkage number)
نمی تواند تغییر کند. در بعضی موارد تغییر در مدل تعداد جفت بازها در هر دور مارپیچ دوگانه مستلزم ایجاد ابر پیچش (supercoli) در جهت مخالف است.

ابر پیچش، تاب خوردگی مارپیچ دوگانه مولکول های DNA است. کاهش تاب خوردگی(چپ گرد) منجر به ابر پیچش در جهت منفی (negative supercoli) و افزایش تعداد تاب ها(راست گرد) منجر به ابر پیچش مثبت می گردد. حالت ابر پیچش DNA ناپایدارتر‌از‌شکل عادی آن است و با ایجاد بریدگی یا شکاف در یکی از رشته‌ها

،مولکول ابر پیچش به شکل یاده حلقوی (relax)در می آید.