ДНК и ее организация

ДНК – хранитель наследственной информации. Молекулярная масса исключительно велика, например мол. вес ДНК вирусов достигает 14 млн. Длина нити ДНК также велика и поэтому вдоль молекулы ДНК могут быть уложены одна за другой тысячи белковых молекул. Каждая нить представляет собой полимер, мономером является нуклеотид. ДНК образована нуклеотидами, содержащими 4 вида азотистых оснований: аденин, гуанин, цитиозин и тимин. Нуклеотиды связаны друг с другом посредством фосфодиэфирных связей, образованных между 3'-ОН-группой дезоксирибозы одного нуклеотида и фосфатной группой другого.

В основу модели ДНК, построенной Уотсоном и Криком в 1953 году легли две группы фактов:

1. закономерности, выявленные Чаргаффом и сформулированные в виде правил:

a) состав ДНК различных клеток, входящих в ткани и органы одного организма одинаков;

b) состав ДНК клеток организма с возрастом не изменяется;

c) состав ДНК клеток разных видов различен;

d) A = T и G = C;

e) A + G = T + C.

Таким образом, любая молекула ДНК может быть охарактеризована по ее составу, как отношение ( G + C ) / ( A + T ), которое изменяясь от 26 до 74% остается характерным для каждого вида.

2. данные рентгеноструктурного анализа, которые показали, что ДНК имеет форму регулярной спирали, делающей один полный оборот каждые 34 Å, с диаметром 20 Å. Поскольку расстояние между соседними нуклеотидами в цепи составляло 3,4 Å, то в одном витке должно быть 10 нуклеотидов.

Плотность ДНК свидетельствовала о том, что спираль должна состоять из двух полинуклеотидных цепей. В то же время постоянный диаметр спирали предполагал, что в каждой цепи азотистые основания направлены внутрь спирали, причем расположены так, что пуриновое основание взаимодействует с пиримидиновым, обеспечивая ситуацию, при которой невозможно образование контактов пурин-пурин и пиримидин-пиримидин.

Уотсон и Крик предположили, что две полинуклеотидные цепи в молекуле ДНК не связаны ковалентно, а соединяются водородными связями, возникающими между азотистыми основаниями. Реакции взаимодействия G с C и A с T получили название спаривания оснований, а основания, способные образовывать пары, получили название комплементарных.