СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ ДНК

Химическое строение молекулы ДНК в виде двойной спирали предугадано Джеймсом Уотсоном, Френсисом Криком и Моррисом Уилкинсом и впервые продемонстрировано на рентгенограмме Розалиндой Франклин в 1953 г. (рис. 1).

Рис. 1. Схема структуры молекулы ДНК

Как видно из приведенной на рис. 1 схемы, молекула ДНК представляет собой линейный полимер, сформированный из двух полинуклеотидных цепей (нитей) или ДНК-полинуклеотидов, закрученных между собой в правую спираль.

Каждая линейная цепь состоит из нуклеотидов или мономеров, которые можно представить как фосфат (P) — сахар — основание, т.е. данная последовательность нуклеотидов — первичная структура

ДНК.

В ДНК четыре базовых азотистых основания: аденин — А, гуанин — Г, тимин — Т и цитозин — Ц. Из них первые два — пурины, последние два — пиримидины.

Связь нуклеотидов внутри каждой цепи ДНК обеспечивается чередованием фосфатных групп и пятиуглеродного сахара — дезоксирибозы. Между ними существует прочная фосфодиэфирная связь.

Обе линейные цепи закручены в правую спираль таким образом, что внутри спирали расположены основания, а снаружи — сахарофосфатные комплексы. Спираль — вторичная структура ДНК.

Каждая линейная цепь имеет два конца: начало- 5′-конец и З’-конец.

Связь двух цепей в молекуле ДНК обеспечивается комплементарностью пар оснований. Это означает, что, когда основания А и Т противоположных цепей молекулы расположены друг против друга, между ними спонтанно образуются две слабые водородные связи, тем самым создается АТ-пара (аденин и тимин). В свою очередь, ГЦ-пара (гуанин и цитозин) также представляет собой комплементарную пару, но между гуанином и цитозином возникают три слабые водородные связи.

Спонтанный процесс образования пар оснований (т.е. нуклеотидных пар — н.п.) называется гибридизацией ДНК. Другие комбинации пар оснований не комплементарны.

Цепи ДНК между собой антипараллельны (имеют противоположную направленность), т.е. определяющее направление в одной цепи от (5′-конца до З’-конца) будет противоположно таковому в другой цепи (от З’-конца до 5′-конца).

Простую полинуклеотидную структуру принято обозначать как последовательность первых букв названий азотистых оснований. Фрагмент двухцепочечной молекулы ДНК с противоположной направленностью цепей изображается так:

5′ Ц А Г T 3′ 3′ Г T Ц A 5′

Молекула ДНК — своего рода «винтовая лестница», условные «перила» которой (слева и справа) — сахарофосфатные комплексы, а условные «ступени» — АТ- и ГЦ-пары оснований. Каждая «ступень» состоит как бы из двух половинок: слева — пурин, справа — пиримидин.

Процесс разделения цепей ДНК (или их фрагментов) под действием температуры (около 95 °С) приводит к разрыву водородных связей между комплементарными парами оснований и называется плавлением ДНК.

При последующем охлаждении водородные связи между комплементарными парами восстанавливаются. Такая техника гибридизации называется отжигом ДНК. Она послужила основой для изучения молекулярной структуры гена.

Оцените статью
yamedik
Добавить комментарий