Структура ДНК: доповідь

Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) – це найважливіша речовина в живій клітині, так як несе в собі систему генетичної інформації, закодовану в послідовності азотистих основ.

Дезоксирибонуклеїнової кислоти є найбільш високомолекулярним з’єднанням з усіх відомих в природі. У клітинах еукаріот основна маса молекул ДНК знаходиться в ядрі в складі хромосом і має лінійну форму, а частина молекул ДНК має форму кільця та міститься в мітохондріях і пластидах. У прокариотних клітинах ДНК організована в єдину хромосому і має форму кільця. У тварин в ланцюгах ДНК нуклеотиди можуть міститися в кількості 107-108. Будучи витягнутої в пряму лінію, молекула ДНК може досягати 1 см. У ядрі ДНК завжди пов’язана з білками четвертичной структури – гистонами. Така спільна структура (нуклеопротеїд) являє собою хроматин.

У всіх живих істот молекули ДНК побудовані за одним і тим же типом. Вони складаються з двох полінуклеотидних ланцюжків. Об’єднуються два ланцюги в єдину полімерну молекулу ДНК водневими зв’язками між азотистими підставами нуклеотидів. При цьому аденін (А) з’єднується тільки з тиміном Т, а гуанін (Г) – з цитозином (Ц). Дані нуклеотиди в молекулі ДНК завжди розташовуються один проти одного. Така здатність до виборчого з’єднанню нуклеотидів була названа правилом комплементарності, а відповідні один одному азотисті основи та нуклеотиди (А-Т і Г-Ц) – комплементарними. В результаті у всякого організму число аденілових нуклеотидів дорівнює числу тіміділових, а число гуанілова – числу цітіділових. Завдяки комплементарності послідовність нуклеотидів в одному ланцюжку визначає послідовність в інший, т. Е. Ланцюга ДНК є як би дзеркальним відображенням один одного. У 1962 р американські вчені Д. Уотсон і Ф. Крик і англійський дослідник М. Уілкінс за відкриття, що стосуються молекулярної структури нуклеїнових кислот і їх значення для передачі генетичної інформації, були удостоєні Нобелівської премії.

Комплементарність визначає не тільки відповідний вибір тієї чи іншої пари нуклеотидів в хімічному будову молекули ДНК, але забезпечує послідовність азотистих основ у кожному ланцюзі і рівну відстань між сахарофосфатнимі залишками по всій довжині молекули.

При цьому слід врахувати, що між А і Т замикаються дві водневі зв’язку, а між Г і Ц – три, тому зв’язок Г-Ц виявляється енергетично більш міцною. Якщо відомий порядок розташування нуклеотидів в одного ланцюга, то за принципом комплементарності відразу ж з’ясовується і порядок проходження нуклеотидів в іншому ланцюзі. Однак кожна з цих ланцюгів в молекулі ДНК виявляється як би антипараллельной один одному, оскільки вони мають протилежну спрямованість: у початку ланцюга навпаки нуклеотиду з вуглецем 3 “в дезоксирибози виявляється комплементарний йому нуклеотид з вуглецем 5” в дезоксирибози. Це забезпечує антипаралельність ланцюгів молекули ДНК. Ферменти ДНК-полімерази можуть пересуватися уздовж матричних ланцюгів лише від 5 “- до 3” – кінець, тому синтез нових ланцюгів йде антипараллельно (як би назустріч один одному).

Подвійна спіраль досить міцно утримується численними водневими зв’язками і гідрофобними взаємодіями. 

Послідовність лінійного розташування нуклеотидів в ДНК являє собою систему запису інформації про послідовність розташування амінокислот в білках, що є генетичним кодом синтезу молекул білка. Синтез кожного специфічного білка визначається генетичною інформацією, тобто генами.

Ген є ділянкою ДНК, що характеризується певною послідовністю нуклеотидів. Нуклеотиди в ланцюгах молекули ДНК в кількості трьох представляють собою так звані триплети, або кодони, в кожному з яких зашифрована якась одна певна амінокислота. Послідовний, лінійно розташований ряд кодонів, що визначає склад і структуру гена, направляє синтез білків. Тому основною функцією молекул ДНК в клітині і організмі є кодування спадкової інформації тріплетним кодом. Ця функція забезпечує склад і структуру білків (особливо ферментів) за принципом «один ген – один фермент».

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Скелет голови