2020-05-25
377
Так, с открытием явлений трансформации, трансдукции механизмов взаимодействия вируса и клетки была доказана роль нуклеиновых кислот в передаче наследственной информации.
В 40-х годах ХХ века Г. Бидл и Е. Татум установили, что гены отвечают за образование ферментов, которые через клеточный метаболизм оказывают влияние на развитие морфологических и физиологических признаков. Они выдвинули гипотезу «один ген – один фермент». В настоящее время она трактуется: «один ген – один полипептид», так как ген не всегда детерминирует синтез целой белковой молекулы.
Анализируя ДНК разного происхождения, Э. Чаргафф в 1949 – 1955 гг. сформулировал закономерности состава ДНК, вошедшие в науку под названием правил Чаргаффа:
1. Количество аденина равно количеству тимина (А = Т).
2. Количество гуанина равно количеству цитозина (Г = Ц).
3. Количество пуринов равно количеству пиримидинов (Г + А) = (Ц + Т).
4. Количество оснований с 6-аминогруппами равно количеству оснований с 6-кетогруппами (А + Ц) = (Т + Г).
5. Соотношение оснований А + Т / Г + Ц является величиной строго видоспецифичной.
Таким образом, в начале 50-х годов прошлого столетия было доказано, что материальной единицей наследственности и изменчивости является ген, который имеет определенную структурно-функциональную организацию.
Нуклеиновые кислоты имеют первостепенное биологическое значение и представляют собой сложные высокомолекулярные биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Они впервые были обнаружены в ядрах клеток, откуда и их название (от лат. nucleus – ядро). Каждый нуклеотид, в свою очередь, получается в результате последовательных реакций конденсации азотистого основания, пятиуглеродного сахара и фосфорной кислоты.
Азотистые основания – производные двух азотсодержащих гетероциклических соединений:
· пиримидина;
· пурина.
В составе нуклеиновых кислот встречаются три пиримидиновых основания – цитозин, урацил и тимин (5-метилурацил) и два пуриновых – аденин и гуанин. Основания принято обозначать первой буквой названия: Ц, У, Т, А, Г.
Сахара, входящие в состав нуклеотидов, представляют собой пентозы. Их две: рибоза и продукт ее восстановления – дезоксирибоза.
При образовании полинуклеотидов из нуклеотидов между остатком фосфорной кислоты одного нуклеотида и остатком сахара другого нуклеотида возникает фосфодиэфирный мостик между 3´- и 5´-углеродными атомами молекул сахара.
Существуют два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). ДНК входит в основном в хроматин ядра, хотя небольшое ее количество содержится и в некоторых органоидах (митохондрии, пластиды). РНК содержится в ядрышках, рибосомах, кариоплазме и в цитоплазме клеток.
Схематическое строение ДНК
Структура молекулы ДНК была расшифрована Джеймсом Уотсоном, Френсисом Криком и Морисом Уилкинсом в 1953 г. Она представляет собой две спирально закрученные антипараллельные (напротив конца 3´ одной цепи располагается 5´ конец другой) полинуклеотидные цепи. Мономерами ДНК являются нуклеотиды, в состав каждого из них входят:
1. пятиуглеродный сахар – дезоксирибоза;
2. остаток фосфорной кислоты;
3. одно из четырех азотистых оснований (аденин, тимин, гуанин, цитозин).
Нуклеотиды соединяются в цепочку путем образования ковалентных (фосфо-диэфирных) связей между дезоксирибозой одного и остатком фосфорной кислоты другого нуклеотида. Азотистые основания присоединяются к дезоксирибозе и образуют боковые радикалы. Между азотистыми основаниями цепочек ДНК устанавливаются водородные связи: 2 – между аденином и тимином, 3 – между гуанином и цитозином. Строгое соответствие (взаимодополнение) нуклеотидов друг другу в парных цепочках ДНК (А – Т, Г – Ц) называется комплементарностью.
