. Кріка (I. Watson, F. Crick, 1953). Передумовою для створення їх моделі молекули ДНК послужили результати біохімічних досліджень Е.Чаргаффа (Е. Chargaff, 1950), а також дані рентгеноструктурного аналізу. При вивченні препаратів ДНК, отриманих з клітин організмів різних видів, Е.Чаргафф встановив правило еквівалентності, згідно з яким майже в будь-якому зразку ДНК молярне зміст аденіну практично дорівнює молярному змістом тиміну, а зміст гуаніну дорівнює змісту цитозину, тобто А=Т і Г=Ц. Разом з тим, співвідношення пар А-Т і Г-Ц (показник (А + Т)/(Г + Ц)) мало значні коливання при порівнянні зразків ДНК з організмів різних видів. Відповідно до моделі Уотсона-Крика молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюжків (ниток, тяжів), з'єднаних один з одним за допомогою поперечних водневих зв'язків між азотистими підставами по комплементарному принципом (аденін одного ланцюжка з'єднаний двома водневими зв'язками з тиміном протилежної ланцюжка, а гуанін і цитозин різних ланцюжків сполучені один з одним трьома водневими зв'язками).
Рис. 3. Освіта полинуклеотида
Рис. 4. Схематичне зображення первинної структури фрагмента двох-цепочечной молекули ДНК: А аденін; Г гуанін; Т тимін; Ц цитозин
Рис. 5. Модель вторинної структури ДНК Уотсона Крику
Рис. 6. Просторові моделі Z-форми і 5-форми ДНК
Таблиця 1 Властивості різних форм подвійних спіралей ДНК
СвойстваФорми спіралейАBСZНаправленіе скрученностіНаправоНаправоНаправоНалевоРасстояніе між сусідніми парами підстав (нм) 0,230,340,300,38Чісло пар основ в одному витку спіралі10,710,09,312,0Діаметр спіралі (нм) 2,32,01,91,8Угол нахилу підстав до осі спіралі (градуси) + 19-1,2-6-9
При цьому дві полінуклеотідниє ланцюжки однієї молекули є антипаралельними, тобто навпроти 3 -кінців одного ланцюжка знаходиться 5 -кінець інший ланцюжка і навпаки (рис. 4). Слід, однак, мати на увазі сучасні дані про те, що генетичний матеріал деяких вірусів представлений одноланцюжковий (однониткових) молекулами ДНК.
На підставі даних рештеноструктурного аналізу ДНК Дж. Уотсон і Ф. Крик зробили також висновок про те, що її дволанцюжкова молекула має вторинну структуру у формі спіралі, закрученої в напрямку зліва-направо, яка в подальшому отримала назву 5-форми (рис. 5). До теперішнього часу накопичилися відомості про те, що крім найбільш часто зустрічається 5-форми можна виявити ділянки ДНК, що мають іншу конфігурацію, - як правоза-крутіння (форми А, С), так і закручену справа-наліво (левозакрученной, або Z-форму ).
2. Природа генетичного коду
Необхідність кодування структури білків в лінійній послідовності нуклеотидів мРНК і ДНК продиктована тим, що в ході трансляції:
· немає відповідності між числом мономерів в матриці мРНК і продукті - синтезованого білка;
· відсутня структурний подібність між мономерами РНК і білка.
Це виключає комплементарна взаємодія між матрицею і продуктом - принцип, за яким здійснюється побудова нових молекул ДНК і РНК в ході реплікації і транскрипції.
Звідси стає зрозумілим, що повинен існувати словник raquo ;, дозволяє з'ясувати, яка послідовність нуклеотидів мРНК забезпечує включення до білок амінокислот в заданій послідовності. Цей словник отримав назву генетичного, біологічного, нуклеотидного, або амінокислотного коду. Він дозволяє шифрувати амінокислоти, що входять до складу білків, за допомогою певної послідовності нуклеотидів в ДНК і мРНК. Для нього характерні певні властивості.
. 1 Триплетність
Одним з основних питань при з'ясуванні властивостей коду було питання про числі нуклеотидів, яке повинне визначати включення до білок однієї амінокислоти. Відразу було зрозуміло, що це число не може бути рівним 1 або 2, так як в цьому випадку кількість кодують елементів буде недостатнім для шифрування 20 амінокислот в білках. Число кодують послідовностей з чотирьох нуклеотидів по три одно 43=64, що більш ніж в 3 рази перевищує мінімальну кількість, яка необхідна для кодування 20 амінокислот. Надалі було встановлено, що кодують елементами в шифруванні амінокислотною послідовності дійсно є трійки нуклеотидів, або триплети, які отримали назву кодони .
. 2 Сенс кодонів
Сенс кодонів став зрозумілий в 60-х р XX сторіччя, коли, використовуючи безклітинну систему синтезу білків (табл. 2) і синтетичні полірібонуклеотіди із заданою послідовністю нуклеотидів як матриці, М. Ніренберг і Г. Маттеї синтезували поліпептиди певного будови. Так, на матриці поли-У, що складається тільки із залишків УМФ, був отрим...
