Мы объясним, что такое структура ДНК, какие типы существуют и как она была открыта. Кроме того, структура РНК
Молекулярная структура ДНК у эукариот представляет собой двойную спираль
Какова структура ДНК?
Молекулярная структура ДНК (или просто структура ДНК) – это способ ее биохимического состава, т.е. это специфическая форма организации белков биомолекул , из которых состоит молекула ДНК
Для начала давайте вспомним, что ДНК означает дезоксирибонуклеиновая кислота. ДНК – это биополимер нуклеотидов, то есть длинная молекулярная структура, состоящая из сегментов (нуклеотидов), состоящих из сахара (рибозы) и азотистого основания
Азотистые основания ДНК могут быть четырех типов: аденин (A), цитозин (C), тимин (T) или гуанин (G), вместе с фосфатной группой. В последовательности этого соединения хранится вся генетическая информация живого существа , необходимая для синтеза белков и для репродуктивного наследования, т.е. без ДНК не было бы передачи генетических символов
В живых прокариотах ДНК обычно линейная и циркулярная. Но у эукариот структура ДНК имеет форму двойной спирали. В обоих случаях является двухцепочечной биомолекулой, т.е. состоит из двух длинных цепей, расположенных антипараллельно (направленных в противоположные стороны): ее азотистые основания обращены друг к другу
Водородные связи между этими двумя цепями удерживают их вместе в двойной спирали. Традиционно выделяют три уровня этой структуры:
- Первичная структура. Он состоит из последовательности цепочек нуклеотидов, конкретная, точечная последовательность которых кодирует генетическую информацию каждого существующего индивидуума.
- вторичная структура. Упомянутая выше двойная спираль из комплементарных нитей, в которой азотистые основания соединены в строгом порядке: аденин с тимином, а цитозин с гуанином. Эта структура варьируется в зависимости от типа ДНК.
- третичная структура. Это относится к тому, как ДНК хранится в структурах, называемых хромосомами , внутри клетки. Эти молекулы должны быть свернуты и расположены в ограниченном пространстве, поэтому в случае прокариотических организмов они имеют тенденцию делать это в форме суперспирали, тогда как в случае эукариот происходит более сложное уплотнение, учитывая больший размер ДНК, требующее вмешательства других белков.
- Четвертичная структура. Имеется в виду хроматин, присутствующий в ядре эукариотических клеток, из которого формируются хромосомы во время деления клетки.
Открытие структуры ДНК
Джеймс Уотсон (слева) и Фрэнсис Крик (справа).
Конкретная молекулярная форма ДНК была открыта в 1950 году, хотя о существовании таких биологических соединений было известно с 1869 года. Его открытие в основном приписывают американскому ученому Джеймсу Уотсону и британскому ученому Фрэнсису Крику, которые предложили модель двойной спирали структуры ДНК
Однако они были не одиноки в своих исследованиях. Их работа, по сути, основывалась на информации, полученной ранее британкой Розалинд Франклин, специалистом по рентгеновской кристаллографии для определения структуры молекул
Благодаря особенно четкому изображению, полученному Франклином с помощью этого метода (знаменитая фотография 51), Уотсон и Крик смогли вывести и сформулировать трехмерную модель ДНК
Типы ДНК
Изучая ее структуру, т.е. специфическую трехмерную конформацию, можно выделить три типа ДНК, наблюдаемых у живых существ, а именно:
- B-ДНК. Это самый распространенный тип ДНК в живых организмах и единственный, который следует модели двойной спирали, предложенной Уотсоном и Криком. Его структура регулярна, поскольку каждая пара оснований имеет одинаковый размер, хотя и оставляет бороздки (последовательно большие и меньшие) с изменением на 35° по отношению к предыдущей, чтобы обеспечить доступ к азотистым основаниям извне.
- А-ДНК. Этот тип ДНК появляется в условиях низкой влажности и пониженной температуры , таких как во многих лабораториях. Как и B, он имеет повторяющиеся бороздки, хотя и разной пропорции (более широкие и мелкие для минорной бороздки), и более открытую структуру, с азотистыми основаниями, расположенными дальше от оси двойной спирали, более наклоненными относительно горизонтали и более симметрично в центре.
- З-ДНК. Отличается от вышеуказанной тем, что представляет собой левовращающуюся (левороторную) двойную спираль в зигзагообразной основе и распространена в последовательностях ДНК, в которых чередуются пурины и пиримидины (GCGCGC), требует более высокой концентрации катионов, чем B-ДНК. Это более узкая и вытянутая двойная спираль, чем предыдущие.
Структура РНК
РНК состоит из одной нити нуклеотидов.
В отличие от ДНК, РНК (рибонуклеиновая кислота) обычно не имеет форму двойной спирали. Вместо этого структура РНК представляет собой одноцепочечную последовательность нуклеотидов. Ее азотистые основания идентичны основаниям ДНК, за исключением тимина (Т), который в РНК заменен на урацил (U)
Эти нуклеотиды связаны между собой фосфодиэфирными связями. Иногда они могут создавать складки в нити РНК, притягиваясь друг к другу, образуя на коротких участках определенные типы петель, спиралей или шпилек
Добавить комментарий