Уважаемые читатели, мы с вами прекрасно знаем, что в ДНК две цепи.
Вот даже такой рисунок покажу, более подробный, с указанием границ нуклеотидов, с обозначенными связями между ними и внутри одной цепи, и между двумя комплементарными цепями. Рассмотрите-ка внимательно:
Мало того, мы понимаем, для чего ДНК нужна цепь №2, при том, что вся генетическая информация содержится в цепи № 1 (об этом можно прочитать в статье "Скованные двойной цепью... Зачем ДНК нужна вторая цепь?"). Именно на второй (матричной=транскрибируемой), а не на первой (смысловой=кодирующей) цепи ДНК, происходит сборка копии гена - информационной РНК. В противном случае генетическая информация искажалась бы.
Остаётся вопрос: а как нуклеотиды РНК "узнают", к какой именно цепи ДНК им необходимо комплементарно присоединяться при транскрипции (копировании гена). Уж явно для нуклеотидов РНК не предусмотрено регулировочных знаков, и на цепях ДНК нет этикеток: "смысловая", "транскрибируемая". Думаете, этикеток нет? Ну это как посмотреть... А давайте посмотрим вместе.
И посмотрим мы для начала на отдельно взятый нуклеотид. В данном случае это адениновый нуклеотид, остальные нуклеотиды устроены так же, отличаясь лишь азотистыми основаниями. Что мы видим? Нуклеотид состоит из трёх компонентов: 1) азотистое основание (аденин, гуанин, цитозин или тимин); 2) простейший сахарид дезоксирибоза; 3) остаток фосфорной кислоты. Обратите особое внимание на дезоксирибозу, в ней пять атомов углерода (С), за что подобного типа сахариды называют пентозами (penta - греч. "пять"). Каждый из пяти атомов пентозы находится строго на своём месте, и все места, обратите внимание, на рисунке подписаны:
Биохимики условились, что тот край нуклеотида, где находится остаток фосфорной кислоты, присоединившийся к пятому атому углерода, они будут называть "пять штрих конец" и обозначать его так, как на рисунке, а противоположный ему край, где находится третий атом углерода, они называют "три штрих конец" и соответственно обозначают. К третьему атому углерода, кстати, присоединяется гидроксогруппа (- ОН), на рисунке я её не показала, так как это часть дезоксирибозы.
К чему я веду, скоро будет понятно, а пока посмотрите на уже знакомый нам рисунок фрагмента двуцепочной ДНК, где теперь подписаны номера всех атомов углерода во всех дезоксирибозах всех нуклеотидов.
Вы видите, что смысловая (кодирующая) цепь ДНК начинается с 5' - конца, а заканчивается 3'- концом, а комплементарная ей матричная (транскрибируемая), наоборот, начинается с 3' конца, а заканчивается 5' - концом? И это всегда только так! С три штрих конца второй цепи гидроксогруппа "приветливо машет" нуклеотидам РНК и зовёт начать комплементарное присоединение. Гидроксогруппа и есть та самая этикетка "Транскрибируемая цепь", в наличии которой мы сомневались поначалу. Именно по ней нуклеотиды РНК опознают то место, на котором собираются в копию гена. А вот остаток фосфорной кислоты с пять штрих конца смысловой цепи - это своего рода знак "Стоп", сюда присоединяться не за чем! Благодаря химическим сигналам нуклеотиды РНК начинают транскрипцию (копирование гена) всегда с три штрих конца цепи ДНК (с этого конца и начинается транскрибируемая цепь) и никогда не ошибаются.
Вот такими "регулировочными знаками" и "этикетками" снабдила природа цепи ДНК, чтобы нуклеотиды РНК "не заблудились". Решение, как всегда у неё, простое до гениальности!
Одиннадцатиклассники, отрабатывающие навык решения задания № 27 ЕГЭ по биологии, всё ли вам понятно про новое свойство ДНК - АНТИНАПРАВЛЕННОСТЬ? Если нет, задавайте вопросы в комментариях.
Пы. сы. Когда статья была уже написана, выяснилось, благодаря пытливости ума одного из моих коллег и читателей, что "этикетки" на концах цепей ДНК не являются однозначным и достаточным сигналом для нуклеотидов РНК о месте начала сборки и-РНК. Спасибо Сергею Валентиновичу за вопрос. Ждите продолжения-уточнения в следующей статье.
Что ещё можно почитать о генетическом коде и его свойствах:
«На роду написано». А точнее – где это написано и как?
Если ДНК кодирует исключительно белки, то где же в ней информация о нас?
Действительно ли наши гены на 50% совпадают с генами банана? - об универсальности генетического кода
Всего четыре буквы в алфавите. Что за язык? - об избыточности (вырожденности) генетического кода
О комплИментах, комплЕментах и заданиях ЕГЭ по биологии на генетический код - о комплементарности генетического кода
Скованные двойной цепью... Зачем ДНК нужна вторая цепь?
Дорожная карта для... нуклеотида