27. Днк – структура, нуклеотидный состав, принципы комплиментарности и ее биологическая роль.

ДНК - Н3РO4; Дезоксирибоза; Аденин; Гуанин; Цитозин; Тимин

Углеводы (рибоза и дезоксирибоза) в молекулах ДНК и РНК находятся в β-D-рибофуранозной форме:

D-2-дезоксири-

боза β-D-2-дезокси-

рибофураноза

Аденин Гуанин Цитозин

Тимин

Доказано, что количественное содержание ДНК в клетках одного и того же организма отличаетсяудивительным постоянством и исчисляется несколькими пикограммами, однако в клетках разных видов живых организмов имеются существенные количественные различия в содержании ДНК. Хорошо известно также, что ДНК преимущественно сосредоточена в ядре, а в митохондриях и хлоропластах содержится только небольшой процент клеточной ДНК.

1. Нуклеотидный состав ДНК – характеристика данного биологического вида.

2. В различных клетках и тканях одного организма ДНК имеет идентичный состав. На него не оказывает влияние ни стадия развития, ни возраст.

3. У близкородственных организмов близкий состав ДНК.

4. Относительное содержание различных оснований колеблется у разных организмов в широком пределе(отношение А+Т, Г+Ц) от 0,9 до 1,7.

5. Химический состав всей ДНК обнаруживает определенную закономерность – правила Чаргаффа:

1. А+Г=Ц+Т (сумма пуриновых оснований = пиримидиновым)

2. А=Т Ц=Т

3. А+Ц=Г+Т

На основании этих выводов Уотсон и Крик (1953г) и не зависимо от них Уилкинс сделали выводы, что ДНК – двухцепочечная молекула (дуплекс), правозакрученная спираль. Азотистые основания – внутри двойной спирали в виде стопки, каждая нуклеотидная цепочка обрамляет азотистое основание. Полинуклеотидные цепи – антипараллельны (5’,3’). Фосфатные гидроксилы – снаружи, сообщаются с окружающей средой. Азотистые основания соответствуют друг другу – комплиментарны по отношению к друг другу. В силу пространственных ограничений, соединяются определенные основания: А с Т, Г с Ц.

По модели Уотсона и Крика:

(ось 10 порядка, угол 90⁰)

На один виток – 10 пар азотистых оснований. 0,34нм – расстояние между азотистыми основаниями. Жесткая спираль. Разрыв одной водородной связи не говорит о разрушении структуры.

Уилкинс:

В зависимости от условий выделил ДНК, структура может быть различна: А, В, С, Т (Z) формы.

В структура Уотсона (ось спирали перпендикулярна азотистому основанию, на один виток – 10 пар азотистых оснований), если ДНК дегидратирована, структура будет изменяться ВА.

А длина витка 2,8 нм, на один виток – 11 пар азотистых оснований, угол между осью и азотистыми основаниями 20⁰.

Т(Z) на один виток – 12 пар азотистых оснований.

C сходна с В. 3,3 нм – длина витка, на один виток – 9 пар азотистых оснований.

Мутации ДНК:

Изменение в последовательности может происходить:

1. В результате замещения одного основания на другое.

2. Включение (вставка) другого основания.

Наиболее распространенное – замещение. Связано с ошибкой спаривания, может быть вызвано изменением структуры основания (таутомерные сдвиги в момент спаривания).

Денатурация ДНК:

При нагревании, при действии агрессивной среды – расплетание двойной спирали. При плавлении – разрушение водородных связей.

Процесс отжига (образование двойной спирали) происходит медленно. Сначала цепи должны найти друг друга, должны найти комплиментарные участкитогда процесс начинает идти быстро. Передача наследственной информации: когда транскрибируется ген (происходит расплетание) информация снимается с одной цепи.

Репликация – разделение цепей ДНК, на каждой строится молекулы ДНК (дочерние).

Общая длина ДНК 2 м. Информация распределяется в хромосомах.

Секвенирование – определение нуклеотидной последовательности.

Размер ДНК = 5386 нуклеотидных остатков.

Решающие успехи были достигнуты. Открытия:

1. Выделили особые рестриктирующие эндонуклеозы – ферменты, которые расщепляет нуклеотидную цепочку в определенном месте.

2. Усовершенствование электрофоретических методов разделения фрагментов ДНК в соответствии с числом содержащихся в них нуклеотидных остатков. Эти методы обладают высоким разрешением, позволяют разделить ДНК размером до 200 нуклеотидов, если они отличаются на 1 нуклеотид.

3. Разработка методов клонирования ДНК  возможность получения чистых генов.