Функции на ДНК и нейната структура

В основата на жизнената активност на клетките на живите организми са функциите на биологичните полимери: нуклеинови киселини, въглехидрати, протеини и липиди. Биополимерите се състоят от мономери, въглеводородни структури, които също включват азот, кислород, сяра и фосфор.

През 19 век започна проучване на структурата на веществата, които съставляват жива клетка, но функциите на ДНК, протеините, РНК и тяхната структура най-накрая бяха определени през 20 век.

Фридрих Мишер през 1868 г. изтъкна клетъчни ядра левкоцити, съдържащи фосфор, и го нарече нуклеин. Тогава Ричард Алтман през 1889 г. определя, че това вещество се състои от специална киселина и протеин. Тогава те първо чуха за термина "нуклеинова киселина". Въпреки това, докато функцията нуклеинови киселини все още беше далеч.

ДНК - дезоксирибонуклеиновите киселини са най-големите биологични полимери, състоящи се от стотици мономери - дезоксирибонуклеотиди. В състава им, освен захар (деоксирибоза), съществуват 4 вида нуклеотиди: аденин-А, тимидин-Т, цитозин-С, гуанин-Ж.

Първият път, ДНК се счита за нуклеинова киселина от животински произход, тъй като тя е изолирана от тимуса на животните и РНК, освободена от пшенични кълнове - зеленчук. Смята се, че биохимичната разлика между клетките на раситесенки и животни. Въпреки това, в средата на ХХ век беше установено, че РНК и ДНК е част от всички клетки.

Директно структурата на нуклеиновите киселини започва да изследва Ервин Чаргаф, който през 1953 г. открива, че нуклеотидите, които са част от същите киселини, образуват двойки със строг модел.

Един пиримидин и една пуринова база винаги влизат в връзката, Т = С, А = Т. Това означава, че аденинът се свързва с тимидин и гуанин с цитозин.

И за функцията ДНК е от съществено значение връзката в първия случай да се осигури от 2 водородни двойки, а във втория - от три.

Правилото на Чаргаф е основанието, на което Уотсън и Крик са изградили структурата на двойна спирала на ДНК.

В тази молекула, както и в протеиновите молекули, първичната, вторичната и третичната структура са различни.

Първичната структура е линейна последователност от мономери в една верига.

Разбира се, в природата, ДНК не се появява под формата на една верига, но тук говорим за първичната структура на биополимера, която определя всички свои свойства.

Вторичната структура е пространствената характеристика на биополимера. В случая на ДНК, това са две полинуклеотидни вериги, всяка от които е усукана в спирала надясно и двете са едновременно усукани по посока на часовниковата стрелка около общата ос. Тези вериги се държат заедно от силите водородни връзки. Третичната структура на ДНК се определя чрез допълнително спирализиране на молекулата.

Беше направена огромна крачка напред с откритието, че функциите на ДНК се състоят в предаването и съхранението на генетична информация. ДНК съдържа наследствена програма за структурата на белтъците, специфични за всеки организъм. Заедно с молекулите на РНК, те предават наследствената информация от тялото до тялото. Функцията на ДНК включва и прилагането на генетична информация. Те участват в процесите на транскрипция, репликация и транслация, като по този начин осигуряват синтезата на различни протеини.