 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
174
Рис. 7.1. Структура молекулы ДНК.
Структурная модель ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953 г. американским
биохимиком Дж. Уотсоном (р. 1928) и английским биофизиком и генетиком Ф. Криком (р. 1916).
Модель Уотсона–Крика позволила объяснить многие свойства и биологические функции
молекулы ДНК. За расшифровку генетического кода Дж. Уотсон, Ф. Крик и английский биофизик
М. Уилкинс (р. 1916), впервые получивший высококачественную рентгенограмму молекулы ДНК,
удостоены Нобелевской премии 1962 г.
ДНК – это удивительное природное образование со спиральной симметрией. Длинные
переплетенные нити цепочечной структуры ДНК состоят из молекул сахара и фосфатов. К
молекулам сахара присоединяются азотистые основания, образуя поперечные связи между двумя
спиральными нитями. Вытянутая молекула ДНК напоминает деформированную винтообразную
лестницу. Это действительно макромолекула: ее молекулярная масса может достигать 10
9
.
Несмотря на сложное строение, молекула ДНК содержит лишь четыре азотистых основания:
A,T,C,G. Между аденином и тимином образуются водородные связи. Они настолько структурно
соответствуют друг другу, что аденин распознает тимин и связывается с ним, и наоборот. Цитозин
и гуанин – еще одна пара аналогичного типа. В данных нуклеотидных парах таким образом А
всегда связывается с Т, а С с G (рис. 7.2). Такая связь соответствует принципу
комплиментарности. Число базовых пар: аденин–тимин и цитозин–гуанин, например, у человека
грандиозно: одни исследователи считают, что их 3 млрд., а другие – более 3,5 млрд.
Способность азотистых оснований к распознаванию своего партнера приводит к свертыванию
сахарофосфатных цепей в виде двойной спирали, структура которой экспериментально
определена в результате рентгеновских наблюдений. Взаимодействия между азотистыми
основаниями в высшей степени специфичны, поэтому спираль может сформироваться лишь в том
случае, если последовательности оснований в обеих цепях полностью идентичны.
Сахарофосфатную группу вместе с одним из азотистых оснований А, Т, С или G, образующую
нуклеотид (рис.7.3), можно представить в виде своеобразного строительного блока. Из таких
блоков и состоит молекула ДНК. С помощью последовательности нуклеотидов кодируется
информация в молекуле ДНК. В ней содержится информация, необходимая, например, для
производства белков, нужных живому организму.
Молекула ДНК может копироваться в процессе катализируемой ферментами репликации,
заключающейся в ее удвоении. При репликации происходит разрыв водородных связей с
образованием одинарных цепей, служащих в качестве матрицы при ферментативном синтезе