4. Пространственная конфигурация молекулы днк. Модель Уотсона и Крика. В и z формы днк.

В 1953г. Уотсон и Крик основываясь на рентгенно структурных данных, которые получили Уилкинс и Франклин и правилах Чаргаффа решили, что молекула ДНК состоит из двух спиралей. Цепочка нуклеотидов соединяется ковалентными фосфодиэфирными связями между дезоксирибозой одного и остатком фосфорной кислоты другого нуклеотида. Цепи ДНК закручинные по часовой стрелке – правозакрученная В-форма ДНК. Также возможна левозакрученная Z-форма ДНК, появляющаяся во время мейоза в ходе кроссинговера.

Внутри спирали находятся соединенные по принципу комплементарности (взаимодополняемости) азотистые основания: А –Т – две водородные связи Г – Ц – три водородные связи (рис.13).

Свойство комплементарности азотистых оснований выражается в правилах Чаргаффа:

- количество пуриновых оснований равно количеству пиримидиновых оснований: А + Г = Ц + Т;

- количество аденина равно количеству тимина (А = Т), количество гуанина равно количеству цитозина (Г = Ц).

В-форма характеризуется плоскопараллельным расположением пар нуклеотидных оснований внутри двойной спирали. Плоскости оснований почти перпендикулярны оси спирали и отстоят друг от друга на 34 нм. Диаметр спирали почти в точности равен 2 нм, а соседние пары нуклеотидных оснований повернуты друг относительно друга на 36°. на один виток спирали приходится десять пар оснований.

Природные молекулы ДНК в основном существуют в правой В-форме, если они не содержат последовательностей типа (ЦГ)n. Однако если такие последовательности входят в состав ДНК, то эти участки при соответствующих условиях могут переходить в Z-форму. Возможность такого перехода указывает на то, что две цепи в двойной спирали ДНК находятся в динамическом состоянии и могут раскручиваться друг относительно друга, переходя из правой формы в левую и наоборот.

5. Способы репликации днк: консервативный, полуконсервативный, дисперсионный. Опыты Мезельсон и Сталь.

Согласно консервативному механизму в результате ре-пликации одна молекула ДНК состоит только из родитель-ских цепей, а другая – только из дочерних цепей. Дисперсионная модель предполагала, что все получившиеся в результате репликации молекулы ДНК состоят из цепей, од-ни участки которых вновь синтезированы, а другие взяты из родительской молекулы ДНК. Полуконсервативный меха-низм репликации заключается в том, что каждая молекула ДНК состоит из одной цепи исходной родительской молеку-лы и одной вновь синтезированной цепи. Полуконсерватив-ный механизм был доказан в 1958 г. опытами М. Мезельсона и Ф. Сталя.

Мезельсон и Сталь показали, что если вырастить несколько поколений кишечной палочки в среде, богатой ¹⁵N или ¹⁴N, затем центрифугировать их ДНК в градиенте плотности хлористого цезия, то окажется, что более тяжёлая ¹⁵N-ДНК останавливается ближе ко дну центрифужной пробирки, чем ¹⁴N-ДНК.

Для того чтобы установить механизм репликации кишечной палочки, которые в течение нескольких поколений росли в ¹⁵N-содержащей среде (а значит их ДНК содержала только ¹⁵N) были перенесены в ¹⁴N-содержащую среду, где им было позволено разделиться только один раз. Плотность выделенной из этих клеток ДНК оказалась больше плотности ДНК бактерий, выращенных в среде, богатой ¹⁴N, но меньше плотности ДНК бактерий, выращенных в ¹⁵N среде. Это противоречило гипотезе о консервативном характере репликации ДНК, при котором ДНК разделились бы на две фракции с высокой и низкой плотностью, но не с промежуточной. Таким образом, первая гипотеза была отброшена.

Однако полученный результат не исключал дисперсный механизм репликации, при котором участки материнской ДНК чередуются с участками дочерней ДНК. Чтобы выяснить, какой из оставшихся механизмов верен, была проанализирована плотность ДНК второго поколения бактерий. По гипотезе дисперсной репликации плотность ДНК второго поколения бактерий должна быть одинаковой для всех молекул и занимать промежуточное положение между плотностью ДНК клеток первого поколения и плотностью самой лёгкой ДНК. Оказалось, однако, что клетки второго поколения содержали примерно равные количества лёгких и гибридных ДНК. Этот факт позволил исключить гипотезу дисперсного механизма репликации.