Малекула ДНК: ўзроўні структурнай арганізацыі

Малекула ДНК - гэта полинуклеотид, мономерных адзінкамі якога служаць чатыры дезоксирибонуклеотида (дАМФ, дГМФ, дЦМФ і дТМФ). Суадносіны і паслядоўнасць гэтых нуклеатыдаў ў ДНК розных арганізмаў розныя. Акрамя галоўных азоцістых падстаў ў ДНК ўтрымліваюцца і іншыя дезоксирибонуклеотиды з мінорнымі падставамі: 5-метилцитозин, 5-оксиметилцитозин, 6-метиламинопурин.

Пасля таго як з'явілася магчымасць выкарыстання метаду рэнтгенаўскай крышталаграфіі для вывучэння біялагічных макрамалекул і атрымання дасканалых рентгенограмм, удалося высветліць малекулярную структуру ДНК. Указаны метад заснаваны на тым, што пучок паралельных рэнтгенаўскіх прамянёў, якія падаюць на крышталічнае навала атамаў, утворыць дыфракцыйную карціну, якая ў асноўным залежыць ад атамнай масы гэтых атамаў, іх размяшчэння ў прасторы. У 40-х гадах мінулага стагоддзя была вылучана тэорыя аб трохмернай структуры малекулы ДНК. У. Астбюри даказаў, што дэзаксірыбануклеінавая кіслата ўяўляе сабой стос з накладзеных адзін на іншы плоскіх нуклеатыдаў.

Першасная структура малекулы ДНК

Пад першаснай структурай нуклеінавых кіслот маюць на ўвазе паслядоўнасць размяшчэння нуклеатыдаў ў полинуклеотидной ланцугу ДНК. Нуклеатыдаў звязваюцца паміж сабой пры дапамозе фосфодиэфирных сувязяў, якія ўтвараюцца паміж ЁН-групай у становішчы 5 дезоксирибозы аднаго нуклеатыдаў і ЁН-групай у становішчы 3 пентозы іншага.

Біялагічныя ўласцівасці нуклеінавых кіслот вызначаюцца якасным суадносінамі і паслядоўнасцю нуклеатыдаў ўздоўж полинуклеотидной ланцуга.

Нуклеотидный склад ДНК ў арганізмаў розных таксанамічных груп спецыфічны і вызначаецца стаўленнем (Г + Ц) / (А + Т). З дапамогай каэфіцыента спецыфічнасці была вызначана ступень гетэрагеннасць нуклеотидного складу ДНК ў арганізмаў рознага паходжання. Так, у вышэйшых раслін і жывёл стаўленне (Г + Ц) / (А + Т) вагаецца нязначна і мае значэнне больш 1. Для мікраарганізмаў каэфіцыент спецыфічнасці змяняецца ў шырокіх межах - ад 0,35 да 2,70. Разам з тым саматычныя клеткі дадзенага біялагічнага выгляду ўтрымліваюць ДНК аднаго і таго ж нуклеотидного складу, т. Е. Можна сказаць, што па зместу ГЦ-пар падстаў ДНК аднаго віду ідэнтычныя.

Вызначэнне гетэрагеннасць нуклеотидного складу ДНК па каэфіцыенту спецыфічнасці яшчэ не дае інфармацыі пра яе біялагічных уласцівасцях. Апошняе абумоўлена рознай паслядоўнасцю асобных нуклеотидных участкаў у полинуклеотидной ланцуга. Гэта значыць, што генетычная інфармацыя ў малекулах ДНК закадавана ў спецыфічнай паслядоўнасці яе мономерных адзінак.

Малекула ДНК змяшчае нуклеотидные паслядоўнасці, прызначаныя для ініцыяцыі і тэрмінацыю працэсаў сінтэзу ДНК (рэплікацыя), сінтэзу РНК (транскрыпцыя), сінтэзу бялку (трансляцыя). Маюцца нуклеотидные паслядоўнасці, якія служаць для звязвання спецыфічных актывуюць і інгібіруе рэгуляторных малекул, а таксама нуклеотидные паслядоўнасці, не апорныя якой-небудзь генетычнай інфармацыі. Існуюць таксама мадыфікаваныя вобласці, якія абараняюць малекулу ад дзеяння нуклеаз.

Праблема нуклеотидной паслядоўнасці ДНК да цяперашняга часу поўнасцю не вырашана. Вызначэнне нуклеотидной паслядоўнасці нуклеінавых кіслот з'яўляецца працаёмкай працэдурай, якая прадугледжвае прымяненне метаду спецыфічнага нуклеазного расшчаплення малекул на асобныя фрагменты. На сённяшні дзень поўная нуклеотидная паслядоўнасць азоцістых падстаў ўстаноўлена для большасці тРНК рознага паходжання.

Малекула ДНК: другасная структура

Уотсан і Крык спраектавалі мадэль двайны спіралі дэзаксірыбануклеінавая кіслаты. Згодна з гэтай мадэлі дзве полинуклеотидных ланцуга увінаюць адзін аднаго, пры гэтым утворыцца своеасаблівая спіраль.

Азоцістыя заснавання ў іх размешчаныя ўнутры структуры, а фосфодиэфирный драбы - звонку.

Малекула ДНК: трацічная структура

Лінейная ДНК у клетцы мае форму выцягнутай малекулы, яна запакаваная ў кампактную структуру і займае ўсяго 1/5 аб'ёму клеткі. Напрыклад, даўжыня ДНК храмасомы чалавека дасягае 8 см, а запакаваная так, што змяшчаецца ў храмасоме з даўжынёй 5 нм. Падобная кладка магчымая дзякуючы наяўнасці спирализованных структур ДНК. З гэтага вынікае, што двухцепочечной спіраль ДНК ў прасторы можа падвяргацца далейшай кладцы ў пэўную троеснага структуру - суперспираль. Суперспиральная конформация ДНК характэрная для храмасом вышэйшых арганізмаў. Падобная трацічная структура стабілізуецца за кошт кавалентных сувязяў з рэшткамі амінакіслот, якія ўваходзяць у склад тых бялкоў, якія ўтвараюць нуклеопротеидный комплекс (храмаціне). Такім чынам, ДНК эукарыятычнай клетак асацыяваная з вавёркамі галоўным чынам асноўнага характару - гистонами, а таксама кіслымі вавёркамі і фосфопротеидами.