Уже из школьной программы биологии известно, что ген — это отрезок молекулы ДНК. Только эта макромолекула из довольно обширного спектра макромолекул, существующих в каждой клетке каждого живого организма, способна самовоспроизводиться, а значит, передавать в поколениях клеток или организмов содержащуюся в ней информацию. Способность ДНК к самовоспроизведению обусловлена особенностями ее химической структуры. Молекула ДНК построена из трех компонентов: сахара, представленного дезоксирибозой, фосфатных групп и 4 типов азотистых оснований — цитозина (Ц), тимина (Т), которые еще называют пуринами, аденина (А) и гуанина (Г). Это — пиримидины (рис. 3.1). В скобках на рис. 3.1 указано принятое сокращение 4 оснований.

В 1953 г. Уотсон и Крик опубликовали свою историческую статью о физической структуре ДНК. Согласно модели Уотсона и Крика, молекула ДНК представляет собой двойную спираль. Каждая спираль обвивается вокруг другой спирали вдоль общей оси. Цепи этой спирали образуют дезоксирибоза и фосфатные группы. Через определенные промежутки к каждой цепи крепится азотистое основание, обращенное внутрь спирали". Два основания каждой цепи, расположенные на одном и том же уровне, соединяются между собой (рис. 3.2). Самое замечательное в молекуле ДНК это то, что каждое азотистое основание может соединиться (или спариваться) только с другим строго определенным и комплементарным ему основанием, а именно аденин с тимином, а гуанин с цитозином.

Это свойство нуклеотидов комплементарно спариваться обеспечивает основу для точного воспроизведения последовательности нуклеотидов каждой цепи ДНК, или конва-риантной редупликации (рис. 3.3). Нуклеотидные цепи ДНК полярны. Полярность определяется тем, как соединяются между собой сахара (дезоксирибозы). Фосфатная группа, присоединенная к С5 (5'-углерод) одного сахара, соединяется с гидроксильной группой в положении С3 (3'-углерод) следующего сахара с помощью фосфодиэфирной связи. В результате концевой нуклеотид на одном конце цепи имеет свободную 5'-, а на другом — свободную 3'-группу. Последовательность нуклеотидных оснований принято записывать в направлении от 5'- к 3'-концу.

Две нити ДНК антипараллельны друг другу, так как идут в противоположных направлениях и 5'-концу одной цепи соответствует 3'-конец другой цепи и наоборот.

Модель ДНК Уотсона и Крика объяснила к тому времени хорошо известное правило английского биохимика Чаргаффа, согласно которому в любой молекуле ДНК количество пуринов строго соответствует количеству пиримидинов.

Элементарной единицей ДНК является нуклеотид, в состав которого входит одна дезоксирибоза, одна фосфатная группа и одно азотистое основание. Дезоксирибоза и фосфатная группа в каждой цепи ДНК связаны между собой сильной фосфоди-эфирной связью, а азотистые основания — слабой водородной связью. Энергетически значительно проще разорвать связь между азотистыми основаниями, чем между фосфатными остатками и дезоксирибозой в цепях ДНК (рис. 3.4).

- Читать далее "Репликация ДНК. Что такое репликация днк? Механизм репликации днк. Этапы репликации днк. Стадии репликации днк."