Що собою становить структура ДНК? Розшифрування структури ДНК має свою передісторію

1950 року американський учений Ервін Чаргафф та його колеги, досліджуючи склад ДНК, виявили певні закономірності кількісного вмісту залишків нітратних основ у її молекулі:

- кількість аденінових залишків у будь-якій молекулі ДНК дорівнює числу тимінвих (А = Т), а гуані-нових - цитозинових (Г = Ц);

- сума аденінових і гуанінових залишків дорівнює сумі тимінових і цитозинових (А+Г = Т+Ц).

Це відкриття сприяло встановленню просторової структури ДНК і визначенню її ролі в перенесенні спадкової інформації від материнської клітини до дочірньої, від одного покоління організмів до іншого.

Року Джеймс Уотсон і Френсіс Крик запропонували модель просторової структури ДНК (мал. 17), правильність якої згодом було підтверджено експериментально. Молекула ДНК складається з двох ланцюгів нуклеотидів, які з'єднуються між собою за допомогою водневих зв'язків. Ці зв'язки виникають між двома нуклеотидами, які ніби доповнюють один одного за розмірами. Встановлено, що залишок аденіну (А) завжди сполучається із залишком тиміну (Т) (між ними виникає два водневі зв'язки), а гуаніну (Г) - із залишком цитозину (Ц) (між ними виникає три водневі зв'язки) (мал. 18). Чітка відповідність нуклеотидів у двох ланцюгах ДНК має назву комплементарність (від лат. комплементум — доповнення).

Ділянка подвійної спіралі ДНК

Відповідно до запропонованої моделі будови ДНК два ланцюги нуклеотидів обвивають один одного, створюючи закручену праворуч спіраль (вторинна структура ДНК). При цьому діаметр спіралі становить приблизно 2 нм (нанометр дорівнює 1*10-6 міліметра).

За певних умов (дія кислот, лугів, високої температури тощо) відбувається процес денатурації ДНК -розривання водневих зв'язків між комплементарними нітратними основами різних полінуклеотидних ланцюгів. При цьому ДНК повністю або частково розпадається на окремі ланцюги, через що втрачає свою біологічну активність.

Денатурована ДНК після припинення дії факторів, які її спричиняють, може поновити свою структуру завдяки відновленню водневих зв'язків між комплементарними нуклеотидами (процес ренатурації ДНК).

Завдяки здатності формувати структури вищих порядків (третинну тощо) молекула ДНК набуває вигляду компактних утворів. Наприклад, довжина молекули ДНК найбільшої хромосоми людини дорівнює приблизно 8 см, але вона укладена таким чином, що міститься в хромосомі завдовжки лише приблизно 5 нм. Це стає можливим завдяки просторовому ущільненню дволанцюгової спіралі ДНК з утворенням тримірної структури - суперспіралі. Це зумовлено взаємодією між ДНК і ядерними білками клітин еукаріотів.

У багатьох прокаріотів, деяких вірусів, а також у мітохондріях і хлоропластах еукаріотів ДНК з білками не взаємодіє і має кільцеву структуру.

Поиск по сайту: