DNAの二重らせん構造と水素結合

前回のDNAやRNAの核酸塩基の覚え方では核酸塩基についてまとめました。今回はDNAの構造について見ていきたいと思います。DNAと言えば、あの二重らせん構造が有名ですよね。あの二重らせん構造を見ると、なんか理系だなと感じてしまいます(笑)私の大学の文化祭のポスターに二重らせんがドーンと大きく書いてあって、薬学部っぽいなと思ったのを覚えています。

 

ではあの二重らせん構造はどのようにして作られているのでしょうか？

 

 

DNA

DNAは前回のデオキシリボヌクレオチドがたくさんつながったものです。それぞれのヌクレオチドは3’位の水酸基と5’位のリン酸基がホスホジエステル結合を作っています。ホスホジエステル結合は、リン酸ジエステル結合とも言います。

 

 

このようにホスホジエステル結合でヌクレオチドはたくさんつながりDNAをつくっています。そのため、末端が5’位と3’位の鎖を作ることになります。DNAの有名な二重らせん構造は、この鎖が2本並んだ形になっていますが、5’位→3位の鎖がそれぞれ逆方向に伸びています。

 

 

さらに二重らせん構造が崩れないように核酸塩基同士が水素結合をしています。この結合のルールとして以下のようになります。

 

• アデニン(A)とチミン(T)が水素結合2本で結合
• グアニン(G)とシトシン(C)が水素結合3本で結合

 

 

この水素結合は、水溶液中で加熱、又はアルカリを加えたりすることで切れて二重らせんがほどけて、一本鎖DNAとなります。このことを変性と言います。変性が進むと核酸塩基がむき出しになるため吸光度が増します。これを濃色効果と言います。

 

 

変性は可逆的なので、再び水素結合を形成することができます。この水素結合形成をアニーリングと呼びます。

 

 

DNAの二重らせん構造

生理的条件下の水溶液中では2本のポリヌクレオチド鎖はらせん軸を中心に右巻きに二重らせん構造をとっています。そして先ほどの水素結合が作られる塩基対は平面構造をとり、らせん軸に対してほぼ垂直となります。

 

まとめ

• DNAはデオキシリボヌクレオチドがホスホジエステル結合でたくさんつながったものである。
• DNAの二重らせん構造は二本鎖でそれぞれ逆の方向に伸びている
• 核酸塩基同士は水素結合でつながっていてアデニンとチミンが水素結合2本、グアニンとシトシンが水素結合3本でつながっている
• DNAの二重らせん構造は通常らせん軸を中心に右巻きに二重らせん構造をとっている。