Функції ДНК і її структура

В основі життєдіяльності клітин живих організмів лежать функції біологічних полімерів: нуклеїнових кислот, вуглеводів, білків і ліпідів. Біополімери складаються з мономерів, вуглеводневих структур, до складу яких входять також азот, кисень, сірка і фосфор.

У 19 столітті було розпочато вивчення структури речовин, які становлять живу клітину, але функції ДНК, білків, РНК та їх структура остаточно були визначені в 20 столітті.

Фрідріх Мішер в 1868 році виділив з ядер клітин лейкоцитів фосфоровмісних речовина і назвав його нуклеін. Потім Ріхард Альтман в 1889 році визначив, що ця речовина складається з особливою кислоти і білка. Тоді-то вперше і почули про термін «нуклеїнова кислота». Проте до встановлення функції нуклеїнових кислот було ще далеко.

ДНК - дезоксирибонуклеїнової кислоти - це найбільш великі біологічні полімери, що складаються з сотні мономерів - дезоксірібонуклеотідов. До їх складу, крім цукру (дезоксирибози), входить 4 види нуклеотидів: аденін - А, тимідин - Т, цитозин - Ц, гуанін - Г.

Перший час ДНК вважалася нуклеїнової кислотою тваринного походження, оскільки її виділяли з тимуса тварин, а РНК, що виділялася з проростків пшениці - рослинного. Вважалося, що нарешті було знайдено біохімічне відміну клітин растений і тварин. Однак у середині ХХ століття встановили, що РНК і ДНК входять до складу всіх клітин.

Безпосередньо будова нуклеїнових кислот почав вивчати Ервін Чаргафф, який в 1953 з'ясував, що нуклеотиди, що входять до складу однойменних кислот, утворюють пари з суворою закономірністю.

У зв'язок вступають завжди одне пиримидиновое і одне пуриновое підстави, Г = Ц, А = Т. Тобто аденін зв'язується з тимідин, а гуанін - з цитозином.

Причому для функції ДНК істотно, що зв'язок в першому випадку забезпечують 2 водневі пари, а в другому - три.

Правило Чаргаффа виявилося підставою, на якому Уотсон і Крик побудували структуру подвійної спіралі ДНК.

У цій молекулі, як і в молекулах білків, розрізняються первинна, вторинна і третинна структури.

Первинна структура - це лінійна послідовність мономерів в одного ланцюга.

Звичайно, в природі ДНК у вигляді одного ланцюжка не зустрічається, але тут ми говоримо саме про первинну структуру биополимера, якою визначаються всі його властивості.

Вторинна структура - це просторова характеристика биополимера. У разі ДНК вона являє собою дві полінуклеотидні ланцюга, кожна з яких закручується в спіраль вправо, а обидві вони одночасно закручуються за годинниковою стрілкою навколо спільної осі. Ці ланцюги утримуються поруч силами водневих зв'язків. Третинна структура ДНК визначається подальшої спирализация молекули.

Гігантський крок вперед був зроблений з відкриттям того, що функції ДНК складаються у передачі та зберіганні генетичної інформації. ДНК містить спадкову програму про структуру білків, специфічних для кожного організму. Вони разом з молекулами РНК передають спадкову інформацію від організму до організму. У функції ДНК також входить і реалізація генетичної інформації. Вони беруть участь у процесах транскрипції, реплікації і трансляції, забезпечуючи тим самим синтез різноманітних білків.