Молекула днк: рівні структурної організації
Молекула ДНК - це полинуклеотид, мономірними одиницями якого служать чотири дезоксірібонуклеотідов (дАМФ, дГМФ, дЦМФ і дТМФ). Співвідношення і послідовність цих нуклеотидів в ДНК різних організмів різні. Крім головних азотистих основ в ДНК містяться і інші дезоксирибонуклеотидів з мінорними підставами: 5-метілцітозін, 5-оксіметілцітозін, 6-метіламінопурін.
Після того як з`явилася можливість використання методу рентгенівської кристалографії для вивчення біологічних макромолекул і отримання досконалих рентгенограм, вдалося з`ясувати молекулярну структуру ДНК. Зазначений метод заснований на тому, що пучок паралельних рентгенівських променів, що падають на кристалічну скупчення атомів, утворює дифракційну картину, яка в основному залежить від атомної маси цих атомів, їх розташування в просторі. У 40-х роках минулого століття була висунута теорія про тривимірну структуру молекули ДНК. У. Астбюрі довів, що дезоксирибонуклеїнова кислота являє собою стопку з накладених один на інший плоских нуклеотидів.
Первинна структура молекули ДНК
Під первинною структурою нуклеїнових кислот мають на увазі послідовність розташування нуклеотидів в полінуклеотидних ланцюга ДНК. Нуклеотиди зв`язуються між собою за допомогою фосфодіефірних зв`язків, які утворюються між ОН-групою в положенні 5 дезоксирибози одного нуклеотиду і ОН-групою в положенні 3 пентози іншого.
біологічні властивості нуклеїнових кислот визначаються якісним співвідношенням і послідовністю нуклеотидів вздовж полінуклеотидних ланцюга.
Нуклеотидний складу ДНК у організмів різних таксономічних груп специфічний і визначається відношенням (Г + Ц) / (А + Т). За допомогою коефіцієнта специфічності була визначена ступінь гетерогенності нуклеотидного складу ДНК у організмів різного походження. Так, у вищих рослин і тварин відношення (Г + Ц) / (А + Т) коливається незначно і має значення більше 1. Для мікроорганізмів коефіцієнт специфічності змінюється в широких межах - від 0,35 до 2,70. Разом з тим соматичні клітини даного біологічного виду містять ДНК одного і того ж нуклеотидного складу, т. е. можна сказати, що за змістом ГЦ-пар основ ДНК одного виду ідентичні.
Визначення гетерогенності нуклеотидного складу ДНК за коефіцієнтом специфічності ще не дає інформації про її біологічні властивості. Останнє обумовлено різною послідовністю окремих нуклеотидних ділянок в полінуклеотидних ланцюга. Це означає, що генетична інформація в молекулах ДНК закодована в специфічній послідовності її мономерних одиниць.
Молекула ДНК містить нуклеотидні послідовності, призначені для ініціації і термінації процесів синтезу ДНК (реплікація), синтезу РНК (транскрипція), синтезу білка (Трансляція). Є нуклеотидні послідовності, які служать для зв`язування специфічних активують і пригнічують регуляторних молекул, а також нуклеотидні послідовності, що не несуть будь-якої генетичної інформації. Існують також модифіковані області, які захищають молекулу від дії нуклеаз.
Проблема нуклеотидноїпослідовності ДНК до теперішнього часу повністю не вирішена. Визначення нуклеотидної послідовності нуклеїнових кислот є трудомісткою процедурою, яка передбачає застосування методу специфічного нуклеазного розщеплення молекул на окремі фрагменти. На сьогоднішній день повна нуклеотидная послідовність азотистих основ встановлена для більшості тРНК різного походження.
Молекула ДНК: вторинна структура
Уотсон і Крик спроектували модель подвійної спіралі дезоксирибонуклеїнової кислоти. Відповідно до цієї моделі дві полінуклеотидних ланцюга обвивають один одного, при цьому утворюється своєрідна спіраль.
Азотисті основи в них розташовані всередині структури, а фосфодіефірнимі остов - зовні.
Молекула ДНК: третинна структура
Лінійна ДНК в клітині має форму витягнутої молекули, вона упакована в компактну структуру і займає всього 1/5 об`єму клітини. Наприклад, довжина ДНК хромосоми людини досягає 8 см, а упакована так, що вміщується в хромосомі з довжиною 5 нм. Подібна укладання можлива завдяки наявності спіраль структур ДНК. З цього випливає, що дволанцюжкова спіраль ДНК в просторі може піддаватися подальшої укладанні в певну третинну структуру - суперспіраль. Суперспіральная конформація ДНК характерна для хромосом вищих організмів. Подібна третинна структура стабілізується за рахунок ковалентних зв`язків із залишками амінокислот, що входять до складу тих білків, які утворюють нуклеопротеїдні комплекс (хроматин). Отже, ДНК еукаріотів асоційована з білками головним чином основного характеру - гистонами, а також кислими білками і фосфопротеіди.
