Дезоксирибонуклеиновая кислота
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Дезоксирибонуклеиновая кислота

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), присутствующая в каждом организме и в каждой живой клетке, главным образом в её ядре, нуклеиновая кислота, содержащая в качестве сахара дезоксирибозу, а в качестве азотистых оснований аденин, гуанин, цитозин и тимин. Играет очень важную биологическую роль, сохраняя и передавая по наследству генетическую информацию о строении, развитии и индивидуальных признаках любого живого организма. Препараты ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) можно получить из различных тканей животных и растений, а также из бактерий и ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота)-содержащих вирусов.

загрузка...

  ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) — биополимер, состоящий из многих мономеров — дезоксирибонуклеотидов, соединённых через остатки фосфорной кислоты в определённой последовательности, специфичной для каждой индивидуальной ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота). Уникальная последовательность дезоксирибонуклеотидов в данной молекуле ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) представляет собой кодовую запись биологической информации (см. Генетический код). Две такие полинуклеотидные цепочки образуют в молекуле ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) двойную спираль (см. рис.(рисунок)), в которой комплементарные основания — аденин (А) с тимином (Т) и гуанин (Г) с цитозином (Ц) — связаны друг с другом при помощи водородных связей и так называемых гидрофобных взаимодействий. Такая характерная структура обусловливает не только биологические свойства ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота), но и её физико-химические особенности. Большое число фосфатных остатков делает ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) сильной многоосновной кислотой (полианионом), которая присутствует в тканях в виде солей. Наличие пуриновых и пиримидиновых оснований обусловливает интенсивное поглощение ультрафиолетовых лучей с максимумом при длине волны около 260 ммк. При нагревании растворов ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) связь между парами оснований ослабевает и при некоторой температуре, характерной для данной ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) (обычно 80—90°), две полинуклеотидные цепочки отделяются друг от друга (плавление, или денатурация, ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота)).

  Нативные молекулы ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) обладают очень высокой молярной массой — до сотен миллионов. Лишь в митохондриях, а также некоторых вирусах и бактериях молярная масса ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) значительно меньше; в этих случаях молекулы ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) имеют кольцевую (иногда, например, у фага ÆХ174, однонитевую) или, реже, линейную структуру. В клеточном ядре ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) находится преимущественно в виде ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота)-протеидов — комплексов с белками (главным образом гистонами), образующих характерные ядерные структуры — хромосомы и хроматин. У особи данного вида в ядре каждой соматическую клетки (диплоидной клетки тела) содержится постоянное количество ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота); в ядрах половых клеток (гаплоидных) оно вдвое ниже. При полиплоидии количество ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) выше и пропорционально плоидности. Во время деления клетки количество ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) удваивается в интерфазе (в так называемом синтетическом, или «S»-периоде, — между G1- и G2-периодами митоза). Процесс удвоения ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) (репликация) заключается в развёртывании двойной спирали и синтезе на каждой полинуклеотидной цепи новой, комплементарной ей, цепочки. Т. о., каждая из двух новых молекул ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота), идентичных старой молекуле, содержит по одной старой и одной вновь синтезированной полинуклеотидной цепочке. Биосинтез ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) происходит из богатых свободной энергией нуклеозидтрифосфатов под действием фермента ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота)-полимеразы. Сначала синтезируются небольшие участки полимера, которые затем соединяются в более длинные цепи под действием фермента ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота)-лигазы. Вне организма биосинтез ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) идёт в присутствии всех 4 типов дезоксирибонуклеозидтрифосфатов, соответствующих ферментов и ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) — матрицы, на которой синтезируется комплементарная нуклеотидная последовательность. Американскому учёному А. Корнбергу, впервые осуществившему эту реакцию (1967), удалось получить путём ферментативного синтеза вне организма биологически активную ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) вируса. В 1968 Х. Корана (США) синтезировал химически полидезоксирибонуклеотид, соответствующий структурному гену (цистрону) ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота).

  ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) служит также матрицей для синтеза рибонуклеиновых кислот (РНК), определяя тем самым их первичную структуру (транскрипция). Через посредство информационной РНК(рибонуклеиновая кислота) (и-РНК) осуществляется трансляция — синтез специфических белков, структура которых задана ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) в виде определённой нуклеотидной последовательности. Итак, если РНК(рибонуклеиновая кислота) переносит биологическую информацию, «записанную» в молекулах ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота), на синтезируемые молекулы белков, то ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) сохраняет эту информацию и передаёт её по наследству. Эта роль ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) доказывается тем, что очищенная ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) одного штамма бактерий способна передавать др. штамму признаки, характерные для штамма-донора, а также тем, что ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) вируса, обитавшего в скрытом состоянии в бактериях одного штамма, способна переносить участки ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) этих бактерий на др. штамм при заражении его этим вирусом и воспроизводить соответствующие признаки у штамма-реципиента. Т. о., наследственные задатки (гены) материально воплощены в определённой последовательности нуклеотидов в участках молекулы ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) и могут передаваться от одного индивидуума другому вместе с этими участками. Наследственные изменения организмов (мутации) связаны с изменением, выпадением или включением азотистых оснований в полинуклеотидные цепочки ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) и могут быть вызваны физическими или химическими воздействиями. Выяснение строения молекул ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) и их изменение — путь к получению наследственных изменений у животных, растений и микроорганизмов, а также к исправлению наследственных дефектов.

  Лит.: Химия и биохимия нуклеиновых кислот, под ред. И. Б. Збарского и С. С. Дебова, Л., 1968; Нуклеиновые кислоты, пер.(перевод) с англ.(английский), под ред. И. Б. Збарского, М., 1966; Уотсон Дж., Молекулярная биология гена, пер.(перевод) с англ.(английский), М., 1967; Дэвидсон Дж., Биохимия нуклеиновых кислот, пер.(перевод) с англ.(английский), под ред. А. Н. Белозерского, М., 1968.

  И. Б. Збарский.

Схема двойной спирали молекулы ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) (модель Уотсона и Крика): А — аденин; Т — тимин; Г — гуанин; Ц — цитозин; Д — дезоксирибоза; Ф — фосфат.