Molekula DNA
Molekula DNA (slika 10.3.) je dvostruka uzvojnica promjera 2 nm (20 Å) a čine ju dva polinukleotidna lanca omotana jedan oko drugoga. Jedan potpuni okret svakog lanca je 3,4 nm (34 Å) što uključuje 10 nukleotida (razmak između dva nukleotida je 0,34 nm). Polinukleotidni lanci su antiparalelni i komplementarni tako da baze adenin i citozin u jednom lancu odgovaraju bazama timin i gvanin u drugom lancu; baze jednog polinukleotidnog lanca povezane su vodikovm vezama s bazama drugog lanca. Šećerno-fosfatni kostur nalazi se s vanjske strane molekule, a baze s unutarnje. Molekula DNA se javlja u nekoliko oblika: Watson-Crick su otkrili strukturu B-uzvojnice, u tom obliku je većina stanične DNA; postoji još A- i Z-uzvojnica. Zbog specifičnog sparivanja baza redoslijed nukleotida u jednom lancu određuje redoslijed nukleotida u drugom lancu, stoga su dva lanca međusobno komplementarna.
Slika 10.3. (a) dvolančana uzvojnica; (b) specifično sparivanje komplementarnih purinskih i pirimidinskih baza; (c) model dvolančane molekule.
Nukleotid
Osnovna građevna jedinica polinukleotidnog lanca je nukleotid građen od šećera deoksiriboze, fosfatne skupine i dušične baze (slika 10.4.).
Slika 10.4. Nukleotid je građen od šećera deoksiriboze, dušične baze i fosfatne skupine.
Četiri su dušične baze: dvije purinske, adenin i gvanin te dvije pirimidinske, timin i citozin (slika 10.5.a.). Šećer i baza čine nukleozid (deoksiadenozin, deoksitimidin, deoksicitidin, deoksigvanozin). Nukleotidi su fosfatni esteri nukleozida (npr. deoksiadenozin-monofosfat). U nukleotidu je baza vezana na šećer preko C1 atoma, fosfatna skupina je vezana na šećer preko C5 atoma (slika 10.5.a.).
Slika 10.5.a. Nukleozid mono-, di-, trifosfat – nukleotid; dušične baze: pirimidini (citozin, timin i uracil) i purini (adenin i gvanin).
Četiri različita nukleotida povezuju se u polinukleotidni lanac 3’ – 5’ fosfodiesterskom vezom. Polinukleotidni lanci u molekuli DNA su antiparalelni što znaci da su obrnutoga smjera (5’-3’; 3’-5’). Krajeve lanaca zovemo 5’ i 3’ kraj prema tome koji se C-atom u pentoznom šećeru nalazi na samom kraju lanca (slika 10.5.b). Na 5’ kraju DNA nalazi se nukleotid orijentiran tako da je C5 atom pentoze terminalan ugljikov atom, te je na njega vezana fosfatna skupina. Na 3’ kraju DNA nalazi se nukleotid čija pentoza ima slobodnu -OH skupinu na svojem C3 atomu. Na tu -OH skupinu mogu se nadovezati novi nukleotidi u sintezi nove molekule DNA (slika 10.5.b.).
Slika 10.5.b. Polinukleotidni lanac raste u smjeru 5′-3′ jer se na 3′-OH kraj šećera dodaje novi nukleotid te se stvara fosfodisterska veza.
Molekula RNA je jednolančana polinukleotidna molekula, ima šećer ribozu (slika 10.6.), a umjesto baze timin nalazi se baza uracil.
Slika 10.6. Šećer riboza (na 2’ C atomu ima –OH skupinu za razliku od šećera deoksiriboze.