Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

Дезоксирибонуклеиновая кислота ( ДНК) – нуклеиновая кислота, линейный полимер, состоящий из нуклеотидных звеньев (соединений пятичленного сахара дезоксирибозы с фосфатной группой при пятом атоме цикла и одного из четырёх азотистых оснований в качестве заместителя у второго атома в цикле), соединённых между собой сложноэфирной связью фосфатных групп. Таким образом, на одном конце цепи концевой группой является фосфатная группа (5’-конец), а на другом – остаток сахара (3’-конец).

ДНК представляет собой макромолекулярный комплекс в виде двойной спирали, состоящий из двух полимерных молекул (цепей) нуклеиновой кислоты, соединённых между собой водородными связями, образованными между боковыми заместителями цепей – азотистыми основаниями. Их пространственная структура такова, что прочная связь образуется только у комплементарных оснований: у аденина с темином (пуриновые основания), а у гуанина с цитозином (пиримидиновые основания).

Молекула ДНК играет ключевую роль в процессе наследования и передачи генетической информации. Уникальная последовательность нуклеотидных звеньев представляет собой генетический код, отдельные участки которого – гены – являются единицами наследственной информации.

При делении клетки в процессе репликации двойная спираль расплетается и на каждой молекуле при помощи фермента ДНК-полимеразы синтезируется комплементарная ей нуклеотидная последовательность. В результате получаются две спирали ДНК, одна из которых переносит генетическую информацию в новую клетку. Каждая образовавшаяся молекула ДНК содержит одну цепь исходной родительской молекулы и одну заново синтезированную цепь. Такой механизм удвоения называется полуконсервативным механизмом.

История

В 1869 году Фридрих Мишер открыл новое вещество и назвал его нуклеин. Впоследствии он установил кислотные свойства вещества, и название было изменено на нуклеиновую кислоту.

В 1935 году Андрей Николаевич Белозерский выделил ДНК из растений и доказал единообразие ДНК животного и растительного мира.

Долгое время физиологическая функция ДНК была неясна. Первым доказательством того, что именно ДНК является носителем генетической информации стали данные, опубликованные в 1944 году по результатам эксперимента Освальда Эвери, Колина МакЛауда и Маклина МакКарти, показавшего, что причиной трансформации бактерий является ДНК.

До середины 20-го века оставались неизвестными пространственное строение ДНК и механизм передачи наследственной информации. Многие научные группы по всему миру вели активную исследовательскую работу и в 1953 году Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик, основываясь на работах Розалинды Франклин и Мориса Уилкинса по рентгено­структурному анализу ДНК, установили двуспиральную структуру молекулы ДНК, что явилось настоящим прорывом в науке. Это открытие позволило понять механизм передачи наследственной информации.

В 1958 г. Мэтью Мезельсон и Франклин Сталь доказали полуконсервативный механизм репликации ДНК.

В 1961 году и в течение последующих нескольких лет Хайнрихом Маттэем и Маршаллом Ниренбергом, а затем Харом Кораной и Робертом Холли были проведены несколько работ по расшифровке генетического кода, в результате которых была установлена непосредственная взаимосвязь между структурой ДНК и синтезируемыми белками и определена последовательность нуклеотидов, определяющая набор аминокислот в белке. Также были получены данные об универсальности генетического кода.