Функцыі ДНК і яе структура

У аснове жыццядзейнасці клетак жывых арганізмаў ляжаць функцыі біялагічных палімераў: нуклеінавых кіслот, вугляводаў, бялкоў і ліпідаў. Биополимеры 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 вызначаны ў 20 стагоддзі.

Фрыдрых Мишер ў 1868 годзе выдзеліў з ядраў клетак лейкацытаў  фосфорсодержащее 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 тэрмін «нуклеінавых кіслата». Аднак да ўстанаўлення функцыі нуклеінавых кіслот было яшчэ далёка.

ДНК – дезоксирибонуклеиновые кіслаты - 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. 

Першае час ДНК лічылася нуклеінавых кіслатой жывёльнага паходжання, паколькі яе вылучалі з тымусу жывёл, а РНК, выделявшуюся з праросткаў пшаніцы - расліннага. Лічылася, што нарэшце-то было знойдзена біяхімічнае адрозненне клетак расснег і жывёл. Аднак у сярэдзіне ХХ стагоддзя ўсталявалі, што РНК і ДНК ўваходзяць у склад ўсіх клетак.

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

У сувязь ўступаюць заўсёды адно пиримидиновое і адно пуриновое падставы, Г = Ц, А = Г, То ёсць аденин звязваецца з тимидином, а гуанінь – з цытазінам.

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 троеснай 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 аб першаснай структуры биополимера, якой вызначаюцца ўсе яго ўласцівасці.

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

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