к зуміли правильно інтерпретувати дані рентгенеструктурного аналізу ДНК, накопичені в лабораторіях Р. Франклін і М. Уїлкінса, і на їх основі побудувати модель просторової структури ДНК. Вони показали, що макромолекула ДНК - це регулярна подвійна спіраль, в якій дві полінуклеотидні ланцюга строго комплементарні один одному. З аналізу моделі випливало, що після розплітання подвійної спіралі на кожній з полінуклеотидних ниток може бути побудована комплементарная їй нова, в результаті чого утворюються дві дочірні молекули, відрізнити від материнської ДНК. Через п'ять років М. Мезельсон і Ф. Сталь експериментально підтвердили цей механізм, а дещо раніше в 1956 році А. Корнберг відкрив фермент ДНК-полімеразу, який на розплетених нитках, як на матрицях, синтезує нові, комплементарні їм ланцюга ДНК [14].
Відкриття генетичної ролі ДНК вимагало вирішення іншої фундаментальної задачі - підтримки стабільності молекули ДНК і її сталості при передачі в ряду поколінь.
Створенню сучасних уявлень про метаболізмі ДНК і гармонійній взаємодії процесів реплікації, рекомбінації і репарації під час клітинного циклу перешкоджала утвердилась до середини 50-х років минулого століття парарадігма про бездоганність і досконало - а, отже, і незмінності -двунітевой молекули ДНК. Друга половина XX століття пройшла під знаком зміни цієї парадигми і усвідомлення динамічної рівноваги між постійно виникаючими ушкодженнями ДНК і відновленням цих ушкоджень.
1.3.1 Хімічна структура ДНК
Молекули ДНК є лінійними макромолекулами, що представляють собою довгі подвійні ланцюги полімерів, складених з мономерів, що одержали назву нуклеотидів (малих органічних молекул) і є будівельними блоками ДНК. У всіх живих істот макромолекули ДНК побудовані за одним і тим же планом. Вони складаються в основному з одних і тих же нуклеотидів, кожен з яких містить по одній молекулі фосфорної кислоти і цукру, а також одне з чотирьох азотистих основ - аденін, гуанін, цитозин або тимін. Аденін і гуанін є пуриновими підставами, тоді як тимін і цітзін - піримідиновими. Пуринів і піримідинів називають підставами з тієї причини, що в кислому середовищі вони здатні приєднувати до себе іон водню. Піримідинів є похідними шестичленного піримідинового кільця, тоді як пурини представляють підстави, у яких друга п'ятичленних кільце злито з шестичленних кільцем.
Цукром в ДНК є дезоксирибоза, знана від глюкози тим, що в її молекулі не 6, а 5 атомів вуглецю, т. е. є пятиуглеродного цукром (пентози). Особливістю цього цукру є також те, що він має атом водню, приєднаний до одного з атомів вуглецю, але не гідроксильну групу. Отже, цей цукор являє собою дезоксирибозу, т. К. Він є рибозой, позбавленої кисню.
Сахарофосфат з'єднується з азотистих основ, така структура носить назву нуклеозиду. Таким чином, хімічними групами, які утворюють ДНК, є пуринові і піримідинові азотисті основи (аденін, гуанін, тимін і цитозин), цукор (дезоксирибоза) і фосфорна кислота.
РНК характеризується такою ж структурою, як і ДНК. Однак на відміну від ДНК в РНК цукром є рибоза з киснем, що представляє собою цукор з 5 атомами вуглецю, до одного з яких прикріплена гідроксильна група. Крім того, в РНК тимін не має метильної групи і є урацилом, т. Е. В РНК тимін замінений на урацил, який також є пірімідіновим підставою [14].
Нуклеїнові кислоти називають кислотами з тієї причини, що їх фосфатні групи звільняють в розчинах іони водню.
Для ДНК характерна структура трьох видів - первинна, вторинна і третинна. Первинна структура ДНК полягає в тому, що ДНК складається з нуклеотидних ланцюгів, у яких скелетную основу складають чергуються цукрові і фосфатні групи, об'єднані ковалентними фосфодіефірнимі, скелетними зв'язками, а бічні групи представлені тим чи іншим підставою і приєднуються одна до одної молекулою цукру. Послідовно розташовані нуклеотиди ковалентно пов'язані фосфодіефірнимі зв'язками між цукровим залишком і фосфатом, і в результаті цього об'єднано в полінуклеотидних ланцюг. Таким чином, первинна структура ДНК (як і РНК) визначається послідовністю нуклеотидів і характером їх зв'язків між цукровим залишком і фосфатом.
Уявлення про вторинної структурі ДНК були сформульовані Д. Уотсоном і Ф. Криком ще в 1953 р [14].
Молекула ДНК побудована з двох скручених направо спіралеподібних полінуклеотидних ланцюгів, причому кожен виток спіралі відповідає 10 азотисті основи або відстані в 3,4 нм [15]. Молекули ДНК, ланцюги яких скручені направо, спочатку назвали В-формою.
Обидва ланцюги об'єднані в результаті закручування одного ланцюга навколо іншої по загальній осі. Через протилежній послідовності атомів в кожному ланцюзі обидві ланцюга інвертовані одна відносно іншої.
