Структури ДНК.

Властивості і будова ДНК

ДНК є носієм спадкової інформації. ДНК сконцентрована в ядрах клітин, невелика кількість ДНК міститься у мітохондріях, хлоропластах. В клітинах ДНК упаковано у вигляді компактних структур – хромосом.

ДНК має велику молекулярну масу – може досягати десятків і сотень мільйонів; високу в’язкість розчину; високу оптичну активність (обертають площину поляризації світла); мають здатність до денатурації.

Денатурація полягає у розриві водневих і вандерваальсових зв’язків, в деспіралізації та розходженні полінуклеотидних ланцюгів ДНК. Денатурацію викликають кислоти, луги, спирти, температура. Ренатурація – відновлення структури ДНК.

Завдяки наявності великої кількості залишків фосфорної кислоти НК мають яскраво виражену кислотність: легко взаємодіють з іонами металів (кальцій, магній) та з лужними білками (гістонами).

Первинна структура – це порядок з’єднання мононуклеотидів в полінуклеотидний ланцюг за рахунок утворення 3,5-фосфодіефірного зв’язку.

Вториннаструктура ДНК була запропонована Уотсоном та Кріком в 1953 році. За це відкриття вони отримали в 1962 р. Нобелівську премію.

Вторинна структура представляє собою поєднання двох ланцюгів, що утворюють правообертальну спіраль, в яку обидва полінуклеотидні ланцюги закручені навколо однієї осі. Причому азотисті основи знаходяться в середині спіралі, а фосфорильні та вуглеводні компоненти зовні.

Утримуються ланцюги завдяки водневим зв’язкам, що утворюються між їх азотистими основами. Азотисті основи в спіралі укладені парами: пурин з одного ланцюга та піримідин з іншого у відповідності з правилами Чаргафа. Водневі зв’язки утворюються між взаємодоповнюючими (комплементарними) парами азотистих основ (А-Т, Г-Ц). Стабільність А-Т основ забезпечується двома водневими зв’язками, а Г-Ц пар - трьома.

Відстань між витками спіралі 3,4 нм. На цій ділянці вкладаються 10 пар нуклеотидних залишків, діаметр спіральної молекули 1,8 нм.

Подвійна спіраль ДНК на деяких ділянках може піддаватись наступній спіралізації з утворенням суперспіралі. Відомо, що суперспіральна (суперскручена) структура забезпечує економну упаковку величезної молекули ДНК в хромосомі: замість 8 см довжини, яку вона могла б мати у витягнутій формі, в хромосомі людини молекула ДНК настільки щільно упакована, що її довжина вкладається в 5 нм.

Більша частина НК в організмі знаходиться не у вільному стані, а з’єднана з білками. НК зв’язуються з білками лужного характеру (гістонами), а також кислими (негістонними). Взаємодія між білками і молекулами ДНК забезпечується за рахунок утворення іонних зв’язків між негативно зарядженими залишками фосфату та позитивно зарядженими групами діаміномонокрбонових кислот. Отже,третинна структура ДНК – це суперспіралізація молекули з утворенням клубків, паличок, комплексів з білками.