Характеристика структури молекул ДНК

ДНК володіють дуже складною структурою, яка була розкрита в роботах ряду вчених, в тому числі Дж. Уотсона і Ф. Кріка (1953). Розрізняють ряд структур, деякі з яких будуть розглянуті нижче. 

Як і для білків, для ДНК характерна первинна структура, що характеризується послідовністю розташування залишків нуклеотидів. В утворенні ДНК беруть участь:

  • аденіловий ДНК-нуклеотид;
  • гуаніловий;
  • цитозіловий;
  • тимідилові ДНК-нуклеотиди.

Первинна структура ДНК – це послідовність залишків нуклеотидів, пов’язаних залишками фосфорної кислоти, при цьому останній кисневими містками з’єднує залишки нуклеозидів через 3-5-й атоми вуглецю дезоксирибози. Залишок азотистого підстави пов’язаний з першим атомом вуглецю дезоксирибози, а власний залишок фосфорної кислоти даного ДНК-нуклеотиду пов’язаний через кисневий місток з третім атомом вуглецю дезоксирибози, і цей залишок фосфорної кислоти при поліконденсації взаємодіє з групою «ОН», пов’язаної з п’ятим атомом вуглеводу іншого нуклеотиду. Схематично первинну структуру ДНК (без урахування її структурних особливостей) можна зобразити послідовністю заголовних початкових букв від назв нуклеотидів, наприклад:

А-Ц-Ц-Г-Т-Т……,

де

  • А – залишок від аденілового;
  • Г – гуанілового;
  • Т – тимідилового;
  • Ц – цитозілового ДНК-нуклеотиду.

Різновидів послідовності поєднань залишків нуклеотидів нескінченна безліч, тому і різновидів молекул ДНК дуже багато, настільки багато, що кожна особина конкретного виду має свої ДНК, характерні тільки для даного організму.

Вторинна структура ДНК полягає в тому, що вона утворює подвійну ланцюг, тобто дві полінуклеотидні ланцюга об’єднуються і утворюють єдину молекулу. Таке об’єднання можливе за рахунок того, що азотисті основи (а отже, і залишки нуклеотидів) мають комплементарностью – взаємодоповненням за рахунок утворення між залишками азотистих основ (або її можливістю) водневих зв’язків.

Встановлено, що аденін комплементаріїв тимін, тому що між ними утворюються два водневі зв’язки:

  • перший між групою – NН2 (від аденіну) і атомом кисню групи = С = O (від тиміну);
  • другий між атомом азоту шестичленного циклу аденіну і атомом водню групи = NH (в молекулі тиміну).

Примітка. У РНК замість залишків тиміну містяться залишки урацила і це підстава комплементарно аденіну з тієї ж причини, що і тимін комплементаріїв аденіну; це важливо знати і враховувати при розгляді процесів синтезу РНК.

Гуанін комплементаріїв цитозину, так як між цими підставами (або їх залишками) виникає три водневих зв’язки:

  • перший між атомом кисню карбонільної групи (=С=O) шестичленного циклу гуаніну і атомом водню групи – NН2 цитозину;
  • другий здійснюється атомом водню групи = NН шестичленного циклу гуаніну і атомом азоту в циклі цитозину;
  • третій зв’язок реалізується атомом водню аміногрупи (-NН2) гуаніну і атомом кисню карбонільної групи цитозину (характеристика сутності принципу комплементарності для залишків нуклеотидів дана для ілюстрації, а не для запам’ятовування).

Третинна структура ДНК полягає в тому, що дві подвійні полінуклеотидні ланцюга згортаються в єдину альфа-спіраль, при цьому початок першої подвійний полинуклеотидной ланцюга направлено до кінцевий частини другої поліинуклеотидного ланцюга за принципом «голова-хвіст».

Стійкість третинної структури ДНК пов’язана зі здатністю виникнення водневих зв’язків між окремими ділянками полінуклеотидних ланцюгів та іншими видами зв’язків.

Четвертинна структура ДНК являє собою просторове розташування альфа-спіралі. ДНК, як і всі нуклеїнові кислоти, утворює з білками складні білки – нуклеопротеїди, які (для ДНК) утворюють спеціальні органели клітини – хромосоми.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Хімічні елементи клітини