Dezoksiribonukleīnskābe. Crick un Watson modelis

Pirmā informācija par dezoksiribonukleīnskābes ķīmiskajām īpašībām datēta ar 1868. gadu. 20. gadsimtā, četrdesmito gadu sākumā, tika pierādīts, ka molekula ir lineārais polimērs. Monomēru vienības ir nukleotīdi, kas sastāv no slāpekļa bāzes, fosfātu grupas un pentozes (piecu cukuru).

Deoksiribonukleīnskābei var būt divu veidu bāze: pirimidīns (timīns (T) un citozīns (C)) un purīns (adenīns (A) un guanīns (G)). Nukleotīdu pievieno fosfodiestera saites.

Biologi Creek un Watson 1953. gadā, pamatojoties uz DNS kristālu rentgenstaru difrakcijas analīzi , nonāca pie secinājuma, ka dabīgā molekula sastāv no divu polimēru ķēdēm, kas veido dubultās spirāles. Polinukleotīdu ķēdes, kas uzbrūk viena otrai, tiek turētas kopā ar ūdeņraža saitēm, kuras veidojas starp savstarpēji papildinošām (savstarpēji atbilstošām) bāzēm pretējās ķēdēs. Šajā gadījumā pāri veido tikai šādi: adenīntīmīns, guanīns-citozīns. Pirmo stabilizāciju veic divi, bet otrais - ar trim ūdeņraža saiti.

Divdaļīga dezoksiribonukleīnskābe ir garums, ko aprēķina pēc savstarpēji atbilstošu nukleotīdu (bp) pāru skaita. Tām molekulām, kas sastāv no miljoniem un tūkstošiem pāri, mn.p. Un tā tālāk, attiecīgi. Tādējādi cilvēka hromosomu dezoksiribironukleīnskābi veido viena dubultā spirāle. Tā garums ir 263 m.

DNS denaturācija (kausēšana) ir process, kurā lineārās molekulas regulārā divkāršā spirāle nokļūst spoļu formā. Kūšanas laikā dubultās spirāles molekula tiek sadalīta neatkarīgās ķēdēs. Temperatūra, pie kuras puse dezoksiribonukleīnskābes ir izkususi, ir kušanas temperatūra. Tas ir atkarīgs no kvalitatīvā molekulāro sastāvu.

Kā jau minēts iepriekš, G-C pārus stabilizē ar trim, un A-T pāriem ar divām ūdeņraža saiti. Attiecīgi, jo augstāka ir pirmā pāru daļa, jo stabilāka būs molekula. Denaturējot ar viļņu garumu 260 nm, gaismas absorbcija palielinās. Šis hiperhroms efekts ļauj kontrolēt sekundārās molekulārās struktūras stāvokli. Ja izkusta skābes šķīdums lēni atdziest, tad starp savstarpēji papildinošām ķēdēm var veidoties vājās saites, var parādīties spirāles struktūra, kas ir identiska vietējai (sākotnējai). Šī DNS metode renatricijas un denaturācijas pamatā ir molekulu hibridizācijas metode. To lieto nukleīnskābju struktūras pētījumos .

Dubultās spirāles molekulai, kura satur ģenētiskos datus, jāatbilst divām galvenajām prasībām. Pirmkārt, tam ir jābūt atkārtotam (reproducēt) ar augstu precizitāti, un, otrkārt, kodēt proteīnu molekulu sintēzi. Deoksiribonukleīnskābe, kuras modeli raksturoja Crick un Watson, pilnībā atbilst šīm prasībām. Ir noteikts, ka saskaņā ar komplementaritātes principu katra molekulas ķēde var būt matrica jaunas savstarpēji atbilstošas ķēdes veidošanai. Tā kā viens replikācijas stadijas rezultāts rodas, tad rodas meitas molekulu pāris ar nukleotīdu sekvenci, kas ir identiska sākotnējai DNS molekulai. Turklāt šī strukturālā gēna ķēde kodētā olbaltumvielā nosaka aminoskābju secību.

Kopš DNS atklāšanas un komplementaritātes principa ir konstatēti procesi, kas ir atbildīgi par iedzimtu datu atšifrēšanu un regulēšanu gēnu vielu sintēzē. Turklāt tika izstrādāta arī rekombinanto molekulu teorija.