Функцыі ДНК і яе структура

У аснове жыццядзейнасці клетак жывых арганізмаў ляжаць функцыі біялагічных палімераў: нуклеінавых кіслот, вугляводаў, бялкоў і ліпідаў. Біяпалімераў складаюцца з мономеров, вуглевадародных структур, у склад якіх уваходзяць таксама азот, кісларод, сера і фосфар.

У 19 стагоддзі было пачата вывучэнне структуры рэчываў, якія складаюць жывую клетку, але функцыі ДНК, бялкоў, РНК і іх структура канчаткова былі вызначаныя ў 20 стагоддзі.

Фрыдрых Мишер ў 1868 годзе вылучыў з ядраў клетак лейкацытаў фосфарзмяшчальных рэчыва і назваў яго нуклеином. Затым Рыхард Альтман ў 1889 годзе вызначыў, што гэта рэчыва складаецца з асаблівай кіслаты і бялку. Тады-то ўпершыню і пачулі пра тэрміне «нуклеінавых кіслата». Аднак да ўстанаўлення функцыі нуклеінавых кіслот было яшчэ далёка.

ДНК - дэзаксірыбануклеінавая кіслата - гэта найбольш буйныя біялагічныя палімеры, якія складаюцца з сотні мономеров - дезоксирибонуклеотидов. У іх склад, акрамя цукру (дезоксирибозы), уваходзіць 4 віды нуклеатыдаў: аденин - А, тимидин - Т, цитозин - Ц, Гуанінь - Г.

Першы час ДНК лічылася нуклеінавай кіслатой жывёльнага паходжання, паколькі яе вылучалі з тымусу жывёл, а РНК, замільгала з праросткаў пшаніцы - расліннага. Лічылася, што нарэшце-то было знойдзена біяхімічнае адрозненне клетак рас тений і жывёл. Аднак у сярэдзіне ХХ стагоддзя ўсталявалі, што РНК і ДНК уваходзяць у склад ўсіх клетак.

Непасрэдна будынак нуклеінавых кіслот пачаў вывучаць Эрвін Чаргафф, які ў 1953 высвятліў, што нуклеатыдаў, якія ўваходзяць у склад аднайменных кіслот, ўтвараюць пары са строгай заканамернасцю.

У сувязь ўступаюць заўсёды адно пиримидиновое і адно пурынавых падставы, Г = Ц, А = Т. Гэта значыць аденин звязваецца з тимидином, а Гуанінь - з цитозином.

Прычым для функцыі ДНК істотна, што сувязь у першым выпадку забяспечваюць 2 вадародныя пары, а ў другім - тры.

Правіла Чаргаффа аказалася падставай, на якім Уотсан і Крык пабудавалі структуру двайны спіралі ДНК.

У гэтай малекуле, як і ў малекулах бялкоў, адрозніваюцца першасная, другасная і трацічная структуры.

Першасная структура - гэта лінейная паслядоўнасць мономеров ў аднаго ланцуга.

Вядома, у прыродзе ДНК у выглядзе аднаго ланцужка не сустракаецца, але тут мы гаворым менавіта пра першасную структуру біяпалімераў, якой вызначаюцца ўсе яго ўласцівасці.

Другасная структура - гэта прасторавая характарыстыка біяпалімераў. У выпадку ДНК яна ўяўляе сабой дзве полинуклеотидные ланцуга, кожная з якіх закручваецца ў спіраль направа, а абедзве яны адначасова закручваюцца па гадзінны стрэлцы вакол агульнай восі. Гэтыя ланцугу ўтрымліваюцца побач сіламі вадародных сувязяў. Трацічная структура ДНК вызначаецца далейшай спіралізацыі малекулы.

Гіганцкі крок наперад быў зроблены з адкрыццём таго, што функцыі ДНК складаюцца ў перадачы і захоўванні генетычнай інфармацыі. ДНК ўтрымлівае спадчынную праграму пра структуру бялкоў, спецыфічных для кожнага арганізма. Яны разам з малекуламі РНК перадаюць спадчынную інфармацыю ад арганізма да арганізма. У функцыі ДНК таксама ўваходзіць і рэалізацыя генетычнай інфармацыі. Яны ўдзельнічаюць у працэсах транскрыпцыі, рэплікацыі і трансляцыі, забяспечваючы тым самым сінтэз разнастайных бялкоў.