Начнем с ДНК. Ее физические характеристики и «конструктивные» особенности были достаточно подробно описаны во введении. Настало время подробнее познакомиться с нуклеотидами, уточнить понятие «комплементарное», конкретно познакомиться со слабыми («водородными») связями, удерживающими две цепи ДНК друг подле друга, и строением самих цепей.

Путем ферментативного гидролиза гигантские молекулы ДНК удается полностью разбить на составляющие звенья и разделить их с помощью уже упомянутого метода хроматографии. Физико-химический анализ показал, что эти звенья («нуклеотиды») имеют в своем составе (подобно аминокислотам) одинаковые линейные элементы, которые собственно говоря, и выстраивают цепь, а также боковые ветви («нуклеиновые основания»), которыми они отличаются. Таковых оказалось, действительно всего четыре: два относительно меньших размеров —цитозин (Ц) и тимин (Т) и два более крупных — аденин (А) и гуанин (Г), и основание урацил (У), которое в РНК заменяет тимин.

Менее крупные молекулы (Ц, Т, У) являются производными молекулы пиримидина и потому называются пиримидиновыми основаниями. Две более крупных молекулы, — производные пурина, — именуются пуриновыми основаниями,

Все эти нуклеиновые основания содержат гетероциклы с сопряженными связями. Такие молекулы обладают ярко выраженной гидрофобностью и, кроме того, сильно поглощают ультрафиолетовый свет вблизи максимума поглощения при длине волны 260 тц. (По интенсивности УФ-поглощения можно количественно определять содержание ДНК или РНК в водном растворе.) Все эти молекулы плоские и содержат активные атомы и группы (N, NH, NH3, О), способные образовывать водородные связи. Ковалентные связи всех нуклеиновых оснований с линейными частями звеньев ДНК и РНК осуществляются по NH-группам, окруженным пунктирами.

Теперь мы уже можем их назвать — это пары: А—Т и Г—Ц.

Заметим, что в паре Г—Ц три связи, а в А—Т только две. Мы вправе заключить, что первая пара связана прочнее. Анализ наружных («линейных») участков нуклеотидов ДНК подтвердил, что они содержат плоские молекулы сахара дезоксирибозы (у РНК — рибозы)

В пятичленных кольцах этих Сахаров находится по четыре атома углерода, пятый атом углерода расположен вне кольца. Следует обратить внимание на нумерацию углеродов от Г до 5' (штрихи при номерах роли не играют — они «пришли» из общепринятой химической номенклатуры). Обведенные пунктиром гидроксилы в обеих молекулах участвуют в образовании ковалентных связей с нуклеиновыми основаниями.

В линейную часть звена ДНК (и РНК) входит еще остаток ортофосфорной кислоты. На рис. 25 изображена в полном составе пара кодирующих звеньев ДНК. В изображении используются общепринятые упрощения: во всех свободных углах колец надо представить себе стоящие там атомы углерода, а на концах выходящих из этих углов черточек — атомы водорода. Еще раз обратите внимание на нумерацию углеродов в дезоксирибозах. Не случайно на рис. 25 правый нуклеотид (Т) изображен как бы «вниз головой» относительно левого нуклеотида (А). Как видно из рис. 26, такое относительное расположение имеет место во всех парах цепи ДНК. Оно диктуется необходимостью соответственного положения оснований (при котором сближены группы, образующие водородные связи) и сахаро-фосфатных связей между нуклеотидами каждой нити. Комплементарные нити ДНК оказываются противоположно направленными. Если, к примеру, мы примем за направление нити переход от 5'-углерода одной концевой молекулы дезоксирибозы, несущей фосфатную группу, к 3'-углероду другой концевой дезоксирибозы, несущей ОН-группу, то тем самым мы определим направление всей нити. Такое направление принято называть направлением от 5'-конца нити к ее 3'-концу или сокращению

Это интересно:

Теория эволюции Чарльза Дарвина
В конце 1831 г. началось пятилетнее кругосветное путешествие на корабле “Бигл”. Это путешествие было важным событием в жизни. Дарвина. Он собрал огромный и очень ценный научный материал, который сыграл исключительную роль в развитии эволю ...

Сенсор для определения усваиваемых сахаров
При культивации микроорганизмов на патоке сахарного тростника, содержащей различные сахара, для контроля процесса брожения важно определение суммарного содержания усваиваемых Сахаров в среде. Так, при высокой концентрации сахара наблюдает ...

Абиотические факторы среды
Температура . Большинство видов приспособлено к довольно узкому диапазону температур. Некоторые организмы, особенно в стадии покоя, способны выдерживать очень низкие температуры. Например, микроорганизмы выдерживают охлаждение до -200°С. ...