Структура ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты)

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — это важнейшее вещество в живой клетке, так как несёт в себе систему генетической информации, зако­дированную в последовательности азотистых оснований.

Дезоксирибонуклеиновая кислота является наиболее вы­сокомолекулярным соединением из всех известных в природе. В клетках эукариот основная масса молекул ДНК находится в ядре в составе хромосом и имеет линейную форму, а часть молекул ДНК имеет форму кольца и содер­жится в митохондриях и пластидах. В прокариотных клетках ДНК организо­вана в единственную хромосому и имеет форму кольца. У животных в цепях ДНК нуклеотиды могут содержаться в количестве 10⁷—10⁸. Будучи вытянутой в прямую линию, молекула ДНК может достигать 1 см. В ядре ДНК всегда связана с белками четвертичной структуры — гистонами. Такая совместная структура (нуклеопротеид) представляет собой хроматин.

У всех живых существ молекулы ДНК построены по одному и тому же ти­пу. Они состоят из двух полинуклеотидных цепочек. Объединяются две цепи в единую полимерную молекулу ДНК водородными связями между азотисты­ми основаниями нуклеотидов. При этом аденин (А) соединяется только с тимином Т, а гуанин (Г) — с цитозином (Ц). Данные нуклеотиды в молекуле ДНК всегда располагаются друг против друга. Такая способность к избирательному соединению нуклеотидов была названа правилом комплементарности, а соответствующие друг другу азотистые основания и нуклеотиды (А-Т и Г-Ц) — комплементарными. В результате у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых — числу цитидиловых. Благодаря комплементарности последовательность нуклеотидов в одной цепочке определяет последовательность в другой, т. е. цепи ДНК явля­ются как бы зеркальным отражением друг друга. В 1962 г. американские учё­ные Д. Уотсон и Ф. Крик и английский исследователь М. Уилкинс за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи генетической информации, были удостоены Нобелевской премии.

Загрузка...

Комплементарность определяет не только соответствующий выбор той или иной пары нуклеотидов в химическом строении молекулы ДНК, но обес­печивает последовательность азотистых оснований в каждой цепи и равное расстояние между сахарофосфатными остатками по всей длине молекулы.

При этом следует учесть, что между А и Т замыкаются две водородные связи, а меж­ду Г и Ц — три, поэтому связь Г-Ц оказывается энергетически более прочной. Ес­ли известен порядок расположения нуклеотидов в одной цепи, то по принципу комплементарности сразу же выясняется и порядок следования нуклеотидов в дру­гой цепи. Однако каждая из этих цепей в молекуле ДНК оказывается как бы антипараллельной друг другу, поскольку они имеют противоположную направлен­ность: у начала цепи напротив нуклеотида с углеродом 3" в дезоксирибозе оказы­вается комплементарный ему нуклеотид с углеродом 5" в дезоксирибозе. Это обеспечивает антипараллельность цепей молекулы ДНК. Ферменты ДНК-полимеразы могут передвигаться вдоль матричных цепей только от 5"- к 3"- концу, поэто­му синтез новых цепей идёт антипараллельно (как бы навстречу друг другу).

Двойная спираль достаточно прочно удерживается многочисленными водородными связями и гидрофобными взаимодействиями. Материал с сайта http://doklad-referat.com

Последовательность линейного расположения нуклеотидов в ДНК представляет собой систему записи информации о после­довательности расположения аминокислот в белках, что является генетиче­ским кодом синтеза молекул белка. Синтез каждого специфического белка определяется генетической информацией, то есть генами.

Ген представляет собой участок ДНК, характеризующийся определённой последовательностью нуклеотидов. Нуклеотиды в цепях молекулы ДНК в ко­личестве трёх представляют собой так называемые триплеты, или кодоны, в каждом из которых зашифрована какая-то одна определённая аминокислота. Последовательный, линейно расположенный ряд кодонов, определяющий со­став и структуру гена, направляет синтез белков. Поэтому основной функцией молекул ДНК в клетке и организме является кодирование наследственной ин­формации триплетным кодом. Эта функция обеспечивает состав и структуру белков (особенно ферментов) по принципу «один ген — один фермент».

Вопросы по этому материалу:

• Назовите отличительные особенности макромолекулы ДНК.

• Чем отличается ДНК эукариот от ДНК прокариот?