ДНК-генетическое вещество

История открытия химической природы генетического вещества связана с именем Гриффит (1928 г.). Хранение и передача генетической информации от одного поколения к другому осуществляется непосредственно молекулой ДНК. Однако ДНК действует не прямо, а через посредство различных видов РНК. Молекулы РНК помогают в передаче наследственных признаков и участвуют в реализации генетической информации, заключенной в ДНК.

В ДНК содержатся гены, которые определяют характерные наследственные признаки организма.

Фундаментальные исследования Э. Чаргаффа показали, что ДНК различных видов животных и микробов характеризуются разным количеством пуриновых и пиримидиновых оснований, что говорит о видовой специфичности ДНК. При исследовании химического состава ДНК различных организмов, органов и тканей Э. Чаргафф установил важный факт: оказалось, что в молекуле любой ДНК количество моль аденина равно количеству моль Тимина, а содержание цитозина равно содержанию гуанина, то есть А=Т, G=C или А : Т = 1 и C : G = 1. Отсюда следует, что сумма пуриновых оснований в ДНК любого происхождения равна сумме пиримидиновых оснований: A + G = T + C. Эти равенства являются следствием избирательного спаривания оснований.

Работы Э. Чаргаффа (1950 г.) послужили основой для создания научной теории о строении молекулы ДНК.

По данным рентгеноструктурного анализа макромолекула ДНК представляет собой две спиральные цепи, расположенные антипараллельно правильными витками вокруг общей оси (Дж. Уотсон, Ф.Х. Крик, 1954 г.). Эта двойная спираль образована полифосфатными цепями. Внутри спирали располагаются пуриновые и пиримидиновые основания, причем плоскости перпендикулярны направлению оси спирали:

⁵

⁵ А Т ₃

₃

Р Р

₅ Ц Г ₅

₃

³

Р Р

₅

⁵ Т А

₃ ³

Р Р

₅

⁵ Г Ц

₃ ³

Молекулы ДНК можно представить в виде винтовой лестницы, ступеньками котрой являются гетероциклические основания. Идентичность цепи повторяется через каждые 10 дезоксирибонуклеотидных остатков. Обе спиральные цепи связаны водородными связями, возникающими в результате взаимодействия между гетероциклическим основанием одной цепи и основанием другой. Одно основание обязательно пуриновое, а другое – пиримидиновое. Причем Тимин непременно находится в паре с аденином, а цитозин – с гуанином.

Межмолекулярная водородная связь связывает комплементарные пурин-пиримидиновые основания, объединяет обе нуклеозидфосфатные цепи в единую квазисопряженную систему и упрочняет гигантские биополимеры ДНК и РНК.

Строение РНК

В состав РНК более лабильных, обладающих относительными молекулярными массами от 20 000 до 15 000 000, в отличие от ДНК входит D-рибоза вместо D-2-дезоксирибоза и урацил вместо тимина. Молекула РНК обычно состоит из одной полинуклеотидной цепи, которая приблизительно наполовину имеет спиральное строение. Остальная часть может существовать в виде беспорядочно расположенной в пространстве одиночной цепи или клубка с некоторым числом двуспиральных фрагментов.