ДНК- дезоксирибонуклеиновая кислота, макромолекула, которая обеспечивает хранение генетической информации любого живого объекта, передачу ее от одного поколения другому и реализацию генетической программы живых организмов.
ДНК есть в каждой клеточке любого организма, если быть точнее она живет в ядре клетки, митохондриях, а у растений еще и в хлоропластах. Интересно, что у бактерий и архей ДНК существует автономно в виде нуклеоида, а также есть кольцевые ДНК-плазмиды, которые сейчас активно используются в генетической инженерии.
По сути ДНК- это флешка на которой хранится информация, которая шифрует строение белков из которых все состоит.
ДНК как химическое вещество была выделена Мишером в 1869 году из остатка клеток, содержащихся в гное и названа "нуклеином". Позже, когда были установлены кислотные свойства ДНК , вещество назвали нуклеиновая кислота. Биологическая функция ДНК была неясна, и долгое время она считалась резервом фосфора в организме.
До 50-х годов 20 века точное строение ДНК, как и способ передачи наследственной информации, оставались загадками. Хотя уже было известно, что ДНК состоит из цепочек, которые в свою очередь состоят из нуклеотидов.
Структура двойной спирали ДНК была предложена Френсисом Криком и Джеймсом Уотсоном в 1953 году на основании рентгеноструктурных данных.
ДНК- биополимер, который состоит из нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из остатка фосфорной кислоты, присоединённого по 5'-положению к сахару дезоксирибозе, к которому также через гликозидную связь (C—N) по 1'-положению присоединено одно из четырёх азотистых оснований.
Исходя из структуры молекул, основания, входящие в состав нуклеотидов, разделяют на две группы:
-пурины- аденин и гуанин;
- пиримидины- цитозин и тимин.
ДНК обладает довольно сложной структурой. Нуклеотиды соединены между собой ковалентно в длинные цепи. Эти цепи в подавляющем большинстве случаев попарно объединяются при помощи водородных связей во вторичную структуру, получившую название двойной спирали. Остов каждой из цепей состоит из чередующихся фосфата и сахара.
Внутри одной цепи ДНК соседние нуклеотиды соединены фосфодиэфирными связями, которые формируются в результате взаимодействия между 3'-гидроксильной (3'—ОН) группой молекулы дезоксирибозы одного нуклеотида и 5'-фосфатной группой (5'—РО3) другого.
ДНК состоит не из одной, а из двух полинуклеотидных цепей. Эти две длинные цепи закручены одна вокруг другой в виде двойной спирали, соединенных водородными связями , образующимися между азотистыми основаниями . В природе эта спираль, чаще всего, правозакрученная. Направления от 3'-конца к 5'-концу в двух цепях, из которых состоит молекула ДНК, противоположны (цепи «антипараллельны» друг другу).
ДНК является носителем генетической информации, записанной в виде последовательности нуклеотидов с помощью генетического кода. С молекулами ДНК связаны два основополагающих свойства живых организмов — наследственность и изменчивость.
Последовательность нуклеотидов «кодирует» информацию о различных типах РНК: информационных, рибосомальных и транспортных . Все эти типы РНК синтезируются на основе ДНК в процессе транскрипции. Роль их в биосинтезе белков (трансляция) различна.
Информационная РНК содержит информацию о последовательности аминокислот в белке, рибосомальные РНК служат основой для рибосом (сложных нуклеопротеиновых комплексов, основная функция которых — сборка белка из отдельных аминокислот на основе иРНК), транспортные РНК доставляют аминокислоты к месту сборки белков .
ДНК содержит генетическую информацию, которая делает возможной жизнедеятельность, рост, развитие и размножение всех современных организмов. Однако как долго в течение всей истории жизни на Земле ДНК была главным носителем генетической информации, неизвестно. Существуют гипотезы, что РНК играла важную роль в обмене веществ, поскольку она может и переносить генетическую информацию, и осуществлять катализ с помощью рибозимов. Кроме того, РНК — один из основных компонентов «фабрик белка» — рибосом.
Древний РНК-мир, где нуклеиновая кислота была использована и для катализа, и для переноса информации, мог послужить источником современного генетического кода, состоящего из четырёх оснований. Это могло произойти в результате того, что число оснований в организме было компромиссом между небольшим числом оснований, увеличивавшим точность репликации, и большим числом оснований, увеличивающим каталитическую активность рибозимов.
К сожалению, древние генетические системы не дошли до наших дней. ДНК в окружающей среде в среднем сохраняется в течение 1 миллиона лет, постепенно деградируя до коротких фрагментов. Извлечение ДНК из бактериальных спор, заключённых в кристаллах соли 250 млн лет назад, и определение последовательности генов 16S рРНК, служит темой оживлённой дискуссии в научной среде.
Сейчас проводится множество исследований, направленных на изучение древних ДНК и РНК, которые долгое время сохранялись в вечной мерзлоте и возможно однажды человек поймет, что было раньше и каким образом образовалось то, что мы имеем сейчас.
