У эукариот известно, что хромосомы содержат генетический материалl. Таким
образом, если генетический материал – это ДНК, должна быть корреляция между количеством ДНК и плоидностью клетки.
Экспериментальные данные ДНК в гаплоидной сперме и диплоидных соматических клетках показывают такую корреляцию, а для белка нет.
Непрямое доказательство - мутагенез
Ультрафиолет (UV) может индуцировать мутации в генетическом материале бактерий,
мутагенность максимальна при 260 nm.
Измерение спектров поглощения показывают, что и ДНК, и РНК абсорбируют ультрафиолет
наиболее сильно при 260 nm, тогда как белки - при 280 nm.
Это подтверждает, что
генетический материал –
нуклеиновые кислоты.
Прямое доказательство – анализ рекомбинантных ДНК
Выделенные фрагменты ДНК, соответствующие специфическим генам эукариот, можно встраивать в бактериальную хромосому и затем наблюдать за экспрессией этих генов в бактерии. Наличие в бактериальной клетке эукариотического продукта – доказательство присутствия и функционирования данного гена в клетке.
РНК в качестве генетического материала некоторых вирусов
У некоторых вирусов носитель генетической информации – РНК.
Пример - вирус табачной мозаики (ВТМ). У этих вирусов репликация генетического материала зависит от наличия РНК- репликазы.
Существует особая группа РНК-содержащих вирусов или ретровирусов. Их РНК служит матрицей для синтеза
комплементарной молекулы ДНК. Это происходит во время обратной транскрипции с участием РНК-зависимой ДНК-полимеразы,
называемой обратной транскриптазой. После этого вирусная ДНК встраивается в геном клетки-хозяина и ранскрибируется с образованием множества копий ретровирусной РНК. Пример ретровирусов – ВИЧ, а также некоторые онкогенные вирусы.
РНК сердцевины и белковая оболочка вируса табачной мозаики (TMV) и вируса мозаики подорожникa (HR) могут быть выделены и реконструированы в «гибриды". Эти гибриды продуцируют листовые поражения, характерные для донора РНК, и потомство вируса также наследует этот фенотип. Таким образом, РНК – генетический материал этих вирусов.
Химия нуклеиновых кислот
Основа нуклеиновых кислот – нуклеотиды, состоящие из 3 компонентов – азотистых оснований, сахара пентозы и фосфатной группы. Азотистых оснований два типа – пурины (аденин и гуанин) – девятичленные бициклические соединения и пиримидины (цитозин, тимин, урацил) – шестичленные моноциклические. Тимин в ДНК соответствует урацилу в РНК.
Сахар в РНК – рибоза, в ДНК – дезоксирибоза.
Нуклеозиды – это азотистое основание и сахар, нуклеотиды – нуклеозиды плюс фосфатная группа. По количеству фосфатных групп различают нуклеозидмонофосфаты (НМФ), нуклеозиддифосфаты (НДФ) и нуклеозидтрифосфаты (НТФ). Трифосфаты – это молекулы- предшественники в синтезе нуклеиновых кислот. АТФ и ГТФ – обеспечивают энергией многие метаболические процессы за счет макроэргических фосфатных связей.
Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) состоят из повторяющихся единиц
нуклеотидов.
Каждый нуклеотид состоит из фосфатной группы, сахара, и азотистого основания. 4 типа азотистых оснований в ДНК - аденин (A), тимидин (T),
гуанин (G), и цитозин (C).
Азотистые основания могут быть пуринами или пиримидинами; каждому
атому в кольце присваивается номер.
Пурины с двойным кольцом - аденин (A) и гуанин (G).
Пиримидины с одним кольцом - цитозин (C), тимидин (T), и урацил (U). ДНК и РНК содержат A, C, и G;
только ДНК содержит T, только РНК содержит U.
Каждому атому углерода в сахаре пентозе присваивается номер со знаком (').
Рибонуклеиновые кислоты (RNA) содержат рибозу, 5-углеродный сахар. Дезоксирибонуклеиновые кислоты (DNA) содержат дезоксирибозу, у которой в
положении 2' водород вместо гидроксильной группы.
Сахар рибоза или дезоксирибоза с пуриновым или пиримидиновым основанием в положении 1' называется нуклеозидом.
Нуклеозид с фосфатной группой в положении 5' называется нуклеотидом.
Нуклеозиды и нуклеотиды именуют соответственно специфическому азотистому основанию (A, T, G, C, и U) – части блока.
