Дж. Уотсон и Ф. Крик - модель двухцепочечной структуры ДНК.

История открытия структуры ДНК

Приложение . Справочные материалы к теме лекции

В 1869 г. Ф. Мишер, швейцарский врач, исследовал состав ядер гнойных клеток и выделил из них вещество кислого характера, назвав его «нуклеином». Это событие рассматривается сейчас как открытие нуклеиновых кислот.

1889 г - введен термин « нуклеиновые кислоты»

1891 г. – немецкий биохимик А. Кессель описал гидролиз нуклеиновой кислоты, установив ее состав: углевод, фосфорная кислота и четыре азотистых основания . представители пиримидина и пурина. А. Кессель первый указал, что существуют два вида нуклеиновых кислот, описал гистоны и протамины. Автор одной из первых теорий строения белка. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1910).

1908 – 1909 г.- Ф. Левен предложил термины «нуклеозид» и «нуклеотид».

!930г и позднее- представления о том, что ДНК- тетрануклеотид с 4 различными гетероциклическими основаниями( теория Ф.Левена).

Начало 40-х гг – прямые доказательства участия НК в передаче генетической информации.

1940г.- Дж. Бидл и Э. Тейт сформулировали важнейший принцип : «один ген – один фермент»

1950 – Э. Чаргафф обнаружил отличия в нуклеотидном составе ДНК из разных биологических источников. Обнаружил попарную эквивалентность А-Т , Г-Ц.

Конец 40-х – 1952г- получены рентгенограммы ДНК.

!957 г. – А. Корнберг открыл фермент ДНК- полимераза.

1960г.-С. Вейц, Ж. Гурвиц, О. Стивенсон – открыли главный фермент транскрипции – ДНК-зависимую-РНК-полимеразу.

1961г. – С. . Беннер и Ф. Крик открыли триплетный код.

1962 г. -Уотсон, Крик, Уилкинс получили Нобелевскую премию по физиологии и медицинеД. Уотсон и Ф.Крик совместно расшифровали структуру ДНК и предложили ее модель в виде двойной спирали в 1953 г.

1966г. –М. Ниренберг, Г. Корана, С. Очоа- открыли и доказали , что генетический код состоит из 64 кодонов.

Крик(Crick) Фрэнсис Харри Комптон (р. 1916) - английский физик. Окончил Лондонский университет (1937), основные работы посвящены изучению структуры нуклеиновых кислот. Один из основоположников молекулярной биологии.

Уилкинс(Wilkins) Морис Хью Фредерик (р. 1916), английский биофизик. Окончил Кембриджский университет. Получил высококачественные рентгенограммы ДНК, на основе которых установлена ее пространственная структура.

Уотсон(Watson) Джеймс Дьюи (р. 1928) - американский биохимик. Получил образование в Чикагском университете и университете штата Индиана, основоположник молекулярной биологии. Основные работы посвящены биосинтезу белка и изучению структуры ДНК.

Чаргафф (Chargaff) Эрвин (р. 1905) – американский биохимик. Окончил венский университет( 1928). С 1935- в Колумбийском университете в Нью-Йорке. Основные работы - по изучению химического состава и структуры нуклеиновых кислот, определил

соотношение азотистых оснований в составе ДНК. Правило Чаргаффа было использовано Уотсоном и Криком при составлении модели структуры.ДНК.

Дополнительная информация для любознательных !

Производные пурина – азотистые основания и их метаболиты

Пуриновые основания –природные вещества, производные пурина, различающиеся заместителями в пуриновом цикле.В природе наиболее распространены аденин, гуанин, гипоксантин, ксантин, мочевая кислота - конечный продукт обмена пуриновых оснований.

Метилированные производные ксантина встречаются в чае, кофе( теофиллин, теобромин, кофеин).

Пуриновые основания- бесцветные кристаллические вещества, высокие т.пл. часто с разложением.

Растворимость в воде убывает в ряду :

Аденин > гипоксантин > ксантин > гуанин > мочевая кислота /

Легко рстворимы в кислотах и щелочах с образованием солей.

Аденин – С₅ Н₅ N₅ , 6- аминопурин -бесцветные кристаллы, т. пл. 360 – 365⁰ С. (разлагается) Плохо растворим в холодной воде и спирте, хорошо в горячей, растворим в кислотах и щелочах. Обладает основными свойствами. рК_а аминогруппы-4,15.Может образовывать соединения с кислотами, основаниями, солями.

Аденозин- С₁₀ Н₁₃N₅ О₄ ( 9-ß-D-рибофуранозилоаденин) – N- гликозид, состоящий из D-рибозы и аденина., бесцветные кристаллы, т.пл 229⁰ С, легко растворим в воде, нерастворим в большинстве неорганических растворителей. Является слабым основанием,

рК_а аминогруппы-3,5. при кислотном гидролизе распадается на аденин и D- рибозу.

Аденозинмонофосфат, АМФ. Известны три изомера: 5'-- АМФ, 3'- АМФ, 2 ' -АМФ.

Растворимы в воде, нерастворимы в органических растворителях. Соли, образованные активными щелочными и щелочно-земельными металлами, растворимы в воде, а тяжелыми- нерастворимы.

В щелочной среде гидролизуется фосфатная связь, труднее у 5'—АМФ по сравнению с другими изомерами, в кислой среде происходит гидролиз гликозидной связи.

Аденозиндифосфат, АДФ.АДФ и ее соли щелочных металлов хорошо растворимы в воде, нерастворимы в органических растворителях. Соли щелочно-земельных металлов плохо растворимы в воде, а тяжелых металлов – нерастворимы. При щелочном гидролизе легко отщепляется концевой фосфат. Оставшаяся фосфатная группа гидролизуется значительно труднее. Связь между фосфатами в АДФ относится к макроэргическим.

Гипоксантин С₅ Н ₄ N ₄ O– бесцветные кристаллы. Разлагается при температуре 150⁰ С.

Плохо растворим в холодной воде, хорошо - в горячей, кислотах, щелочах. Амфотерен.

Характерна лактим-лактамная таутомерия (в обоих формах положение атома водорода Н₇).

Гуанин С₅ Н₅ N₅ O . Кристаллы, т. пл. 365⁰ С ( разложение).

Не растворим в воде. Слабо растворим в спирте, эфире, аммиачных растворах. Хорошо растворим в кислотах и щелочах, с которыми образует соли. Осаждается из растволра пикриновой и метафосфорной кислотами. В среде НС1 флуоресцирует.

Входит в состав чешуи рыб. Применяют для синтеза пуриновых алкалоидов( кофеина, теофиллина, теобромина)

Ксантин С₅ Н₄ N₄ O₂ - , бесцветные кристаллы в форме чешуек или пластинок, разлагаются при температуре около 150⁰ С. частично возгоняются. Растворимость в воде : 0, 008 г/ 100 мл воды при 17 ⁰ С, 0,018 г при 40⁰ С, легко растворим в щелочах.

Флуоресцирует. Обладает слабыми основными свойствами, образует соли с сильными кислотами, которые легко гидролизуются.

Устойчив к кипячению в разбавленной щелочи, окисляется раствором КМпО₄ .применяют для получения кофеина, теобромина.

Обладает сильным диуретическим действием.

Мочевая кислота- С₅ Н₄ О ₃ N ₄ – бесцветные кристаллы. Разлагается ниже температуры плавления. Плохо растворима в воде: 6, 45 мг / 100 мл воды при 37⁰С, спирте, эфире, растворима в глицерине. Существует в двух таутомерных формах- енольной( как двухосновная кислота) и кетонной. Равновесие сильно сдвинуто в сторону кетонной формы. У человека мочевая кислота конечный продукт обмена пуринов, но у животных она превращается в аллантоин под влиянием фермента уриказы.

Двузамещенные ураты щелочных металлов легко растворимы в воде, однозамещенные – трудно, исключение составляет соль лития. При окислении в нейтральном или щелочном растворе разрушается пиримидиновое кольцо и образуется аллантоин.

При нарушении обмена веществ (подагре) или приеме препаратов кофеина образование мочевой кислоты в организме резко возрастает. Камни почек и мочевого пузыря состоят из мочевой кислоты или солей уратов. Для их растворения применяют соли лития, которые переводят нерастворимые мочевую кислоту и ураты в растворимые соединения лития.

Производные пиримидина – азотистые основания и их метаболиты

Пиримидин – С₄ Н₄ N₂ – соединение класса диазинов, гетероциклическое ароматическое соединение. Бесцветные кристаллы с наркотическим запахом,

т пл 21⁰ С., легко растворим в воде, эфире, спирте. Очень слабое однокислотное основание. Образует соли - сульфат, нитрат, перхлорат, пикрат, соль с хлоридом железа (3). Трудно вступает в реакции электрофильного замещения, активность атомов углерода убывает в порядке С ₅ > С ₄ > С₂ .