Введение
ДНК — краткое обозначение дезоксирибонуклеиновой кислоты. Эта #молекула является одним из универсальных химических компонентов всего живого — включая большую часть лишь условно относимых к жизни вирусов.
Более того, роль #ДНК по-настоящему центральная — она является главным хранилищем генетической или наследственной информации, представляющей собой геном (совокупность генетической информации) данного организма.
"Записанные" на этот своеобразный природный накопитель данные необходимы для формирования сложно устроенных организмов в ходе развития, их способности изменять свое состояние в ответ на внешние стимулы, синтезировать и транспортировать огромное множество сложных органических веществ и, наконец, передавать эти свойства потомству.
Такие признаки живого как наследственность и изменчивость были известны на протяжении многих веков. Однако механизмы этих процессов, как и ведущая роль ДНК в них стали понятны ученым сравнительно недавно. Интересно отметить, что ДНК как конкретное химическое вещество была описана и выделена в чистом виде задолго до того, как стало понятно ее значение в клетке. Эту изолированную из гноя молекулу сочли служащей для запасания фосфора, поскольку в ДНК содержится много этого элемента.
Во второй половине XIX в. Грегором Менделем были описаны основные закономерности передачи наследственных признаков, однако широкое распространение они получили только с переоткрытием в начале XX в. Позже стало понятно, что именно ДНК является физическим носителем наследственной информации, а в 1953 г. была установлена ее структура. Работа ученых над этим вопросом увенчалась рядом статей и специальным выпуском журнала “Nature”, а позже Френсис Крик и Джеймс Уотсон получили за нее Нобелевскую премию.
Как же устроена молекул ДНК?
И каким образом она хранит и передает генетическую информацию?
В отношении структуры ДНК стоит отметить ряд ее отличительных особенностей. Прежде всего, это биологический полимер, т. е. крупная молекула, состоящая из более мелких повторяющихся единиц — мономеров. Таких единиц в ДНК четыре типа (аденин, тимин, гуанин и цитозин) — они носят специальное название нуклеотиды. Причем чередование нуклеотидов не задано строгим порядком. Следовательно, ДНК относят к нерегулярным гетерополимерам.
А поскольку ее длинные #молекулы (нити или цепочки) не ветвятся, это неразветвленный полимер. Вместо этого пары цепочек обычно объединены в двойную спираль, в которой расположенные друг напротив друга нуклеотиды подобраны в строгом соответствии и связаны водородными связями. Такую организацию ДНК называют дуплекс, т.е. пара цепей, закрученных одна вокруг другой таким образом, что между ними выделяются два непрерывных "зазора" различной величины (большой и маленький желобки). При этом два разных конца каждой цепи (называемые 5’- и 3’- концы) прилегают друг к другу.
Устройство двойной спирали определяется устройством ее мономера (нуклеотида). Он состоит из трех частей — направленного наружу дуплекса остатка фосфорной кислоты (придает молекуле в целом большой отрицательный заряд), остатка сахара дезоксирибозы и азотистого основания одного из 4 типов. Эта универсальная для всего живого конструкция может варьировать в пределах нескольких возможных форм, способных переходить одна в другую. Наиболее важными являются: две правозакрученные формы B- (содержащая больше воды), А- и левозакрученная Z-форма ДНК.
Продолжение следует
[...]
