5. Структура днк. Модель Дж.Уотсона и ф.Крика. Свойства и функции наследственного материала.

ДНК— макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках — долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.

. Расшифровка структуры ДНК (1953 г.) стала одним из поворотных моментов в истории биологии. За выдающийся вклад в это открытие Фрэнсису Крику, Джеймсу Уотсону, была присуждена Нобелевская премия по физиологии или медицине 1962 г.

В 1953 году американский биохимик Дж. Уотсон и английский физик Ф. Крик, исследуя молекулу ДНК, пришли к выводу, что сахарофосфатный остов находится на периферии молекулы ДНК, а пуриновые и пиримидиновые основания – в середине. Причем последние ориентированы таким образом, что между основаниями на противоположных цепях могут образовываться водородные связи.

Из построенной ими модели выяснилось, что какой-либо пурин в одной цепи всегда связан с одним из пиримидинов в другой цепи. В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин и цитозин). Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином, гуанин — только с цитозином

Основное назначение наследственного материала — это хранение наследственной информации, на базе которой формируется фенотип. Большинство признаков и свойств организма обусловлено синтезом белков, выполняющих различные функции, Таким образом, в наследственном материале должна быть записана информация о структуре чрезвычайно разнообразных белковых молекул, специфика которых зависит от качественного и количественного состава аминокислот, а также от порядка расположения их в пептидной цепи. Следовательно, в молекулах нуклеиновых кислот должен быть закодирован аминокислотный состав белков. Помимо записи и хранения биологической информации, функцией материала наследственности являются ее воспроизведение и передача новому поколению в процессе размножения клеток и организмов. Эта функция наследственного материала осуществляется молекулами ДНК в процессе ее редупликации, т. е. абсолютно точного воспроизведения структуры, благодаря осуществлению принципа комплементарности .

Наконец, третьей функцией наследственного материала, представленного молекулами ДНК, является обеспечение специфических процессов в ходе реализации заключенной в ней информации. Эта функция осуществляется при участии различных видов РНК, обеспечивающих процесс трансляции, т. е. сборку белковой молекулы, происходящий в цитоплазме на основе информации, поступившей из ядра .В ходе реализации наследственной информации, хранящейся в виде молекул ДНК в хромосомах ядра, выделяют несколько этапов.

1. Считывание информации с молекулы ДНК в процессе синтеза иРНК — транскрипция, которая осуществляется на одной из цепей двойной спирали ДНК— по принципу комплементарности.

2. Подготовка продукта транскрипции к выходу в цитоплазму — созревание иРНК.

3. Сборка на рибосомах пептидной цепочки из аминокислот на основании информации, записанной в молекуле иРНК, с участием транспортных тРНК — трансляция .

4. Формирование вторичной, третичной и четвертичной структур белка, что соответствует формированию функционирующего белка (простой признак).

5. Формирование сложного признака в результате участия продуктов нескольких генов (белков-ферментов или других белков) в биохимических процессах.