ДНК: свойства молекулы
Исследования структуры ДНК показали, что сахарофосфатный остов находится на периферии молекулы ДНК, а пуриновые и пиримидиновые основания - в середине. Причем последние ориентированы таким образом, что между основаниями из противоположных цепей могут образоваться водородные связи. Из построенной модели выявилось, что какой-либо пурин в одной цепи всегда связан водородными связями с одним из пиримидинов в другой цепи. Пары оснований имеют одинаковый размер по всей длине молекулы ДНК. Не менее важно то, что аденин может спариваться лишь с тимином, а гуанин только с с цитозином. При этом между аденином и тимином образуются две водородные связи, а между гуанином и цитозином - три ( рис. 15 ).
Каждая из пар оснований обладает симметрией, позволяющей ей включиться в двойную спираль в двух ориентациях (А = Т и Т = А; Г = Ц и Ц = Г). Таким образом, в каждой из цепей ДНК основания могут чередоваться всеми существующими способами. Если известна последовательность оснований в одной цепи (например, Т-Ц-Г-Ц-А-Т), то благодаря специфичности спаривания (принцип дополнения, т. е. комплементарности) становится известной и последовательность оснований ее партнера (А-Г-Ц-Г-Т-А). Противоположные последовательности и соответствующие полинуклеотидные партнеры называются комплементарными. Хотя водородные связи, стабилизирующие пары оснований,относительно слабы, каждая молекула ДНК содержит так много пар, что в физиологических условиях (температура, рН) комплементарные цепи никогда самостоятельно не разделяются. В начале 50- х годов большая группа ученых под руководством английского ученого А. Тодда установила точную структуру связей, соединяющих нуклеотиды одной цепи. Все эти связи оказывались одинаковыми: углеродный атом в 5'- положении остатка дезоксирибозы одного нуклеотида соединяется через фосфатную группу с углеродным атомом в З'-положении соседнего нуклеотида.
Никаких признаков необычных связей обнаружено не было. А.Тодд с сотрудниками пришли к выводу, что полинуклеотидные цепи ДНК, так же как полипептидные цепи белка, строго линейные. Регулярно расположенные связи между сахарами и фосфатными группами образуют скелет ДНК. Связь строения ДНК с процессом ее удвоения, а также ее роль в наследственности будут обсуждены в далее.
Подведем итоги по строению ДНК:
-число полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК равно двум;
-цепи образуют спирали по 10 пар оснований в каждом витке;
-двойные цепи закручены одна вокруг другой и вместе вокруг общей оси;
-фосфатные группировки находятся снаружи спирали, а основания внутри и расположены с интервалом 0,34 нм под прямым углом к оси молекулы;
-цепи удерживаются вместе водородными связями между основаниями;
-пары, образуемые основаниями (А-Т и Г-Ц), в высшей степени специфичны: полинуклеотидные цепи комплементарны друг другу ( рис. 16 ).
На основании своей модели Дж. Уотсон и Ф. Крик предположили, что гены отличаются друг от друга чередованием пар нуклеотидов и наследственная информация закодирована в виде последовательности нуклеотидов:
-в структуре ДНК может происходить изменение в чередовании нуклеотидов ( мутации );
-в структуре ДНК заложена возможность так называемой конвариантной редупликации. Этим термином известный советский генетик Н. В. Тимофеев- Ресовский назвал способность живых организмов воспроизводить себе подобных.
