A DNS megváltozik az átmenet következtében. Mi a DNS - dezoxiribonukleinsav A nukleotidok szerkezete egy DNS-molekulában

MOSZKVA, április 25. – RIA Novosti, Tatyana Pichugina. Pontosan 65 évvel ezelőtt James Watson és Francis Crick brit tudósok publikáltak egy cikket a DNS szerkezetének megfejtéséről, lefektetve egy új tudomány - a molekuláris biológia - alapjait. Ez a felfedezés sokat változtatott az emberiség életében. A RIA Novosti a DNS-molekula tulajdonságairól beszél, és arról, hogy miért olyan fontos.

A 19. század második felében a biológia nagyon fiatal tudomány volt. A tudósok még csak most kezdték el tanulmányozni a sejtet, és az öröklődésre vonatkozó elképzeléseket, bár már Gregor Mendel megfogalmazta, nem fogadták el széles körben.

1868 tavaszán egy fiatal svájci orvos, Friedrich Miescher érkezett a Tübingeni Egyetemre (Németország), hogy tudományos munkával foglalkozzon. Azt akarta kideríteni, milyen anyagokból áll egy sejt. A kísérletekhez a leukocitákat választottam, amelyek gennyből könnyen kinyerhetők.

A sejtmagot a protoplazmától, a fehérjéktől és a zsíroktól elválasztva Miescher egy magas foszfortartalmú vegyületet fedezett fel. Ezt a molekulát nukleinnek nevezte ("nucleus" latinul - nucleus).

Ez a vegyület savas tulajdonságokat mutatott, ezért jött létre a „nukleinsav” kifejezés. A "dezoxiribo" előtag azt jelenti, hogy a molekula H-csoportokat és cukrokat tartalmaz. Aztán kiderült, hogy valójában só, de nem változtatták meg a nevet.

A 20. század elején a tudósok már tudták, hogy a nuklein polimer (azaz ismétlődő egységek nagyon hosszú rugalmas molekulája), az egységek négy nitrogénbázisból (adenin, timin, guanin és citozin) és nukleinből állnak. a kromoszómák tartalmazzák - az osztódó sejtekben előforduló kompakt struktúrák. Az örökletes tulajdonságok átvitelére való képességüket Thomas Morgan amerikai genetikus mutatta be gyümölcslegyeken végzett kísérletei során.

A modell, amely megmagyarázta a géneket

De azt, hogy a dezoxiribonukleinsav vagy röviden DNS mit csinál a sejtmagban, sokáig nem értették. Úgy gondolták, hogy valamilyen szerkezeti szerepet játszik a kromoszómákban. Az öröklődés egységeit – a géneket – fehérjetermészetnek tulajdonították. Az áttörést Oswald Avery amerikai kutató hozta meg, aki kísérletileg bebizonyította, hogy a genetikai anyag a DNS-en keresztül kerül át a baktériumokból a baktériumokba.

Világossá vált, hogy a DNS-t tanulmányozni kell. De hogyan? Abban az időben csak a röntgensugarak álltak a tudósok rendelkezésére. Ahhoz, hogy biológiai molekulákat megvilágítsanak vele, kristályosítani kellett, és ez nehéz. A fehérjemolekulák szerkezetét röntgendiffrakciós mintákból fejtették meg a Cavendish Laboratoryban (Cambridge, Egyesült Királyság). Az ott dolgozó fiatal kutatók, James Watson és Francis Crick nem rendelkeztek saját kísérleti DNS-adataikkal, ezért a King's College munkatársai, Maurice Wilkins és Rosalind Franklin röntgenfelvételeit használták fel.

Watson és Crick olyan DNS-szerkezeti modellt javasolt, amely pontosan megegyezett a röntgensugarak mintázataival: két párhuzamos szál csavarodott egy jobbkezes hélixbe. Mindegyik lánc nitrogéntartalmú bázisok véletlenszerű halmazából áll, amelyek a cukrok és foszfátok gerincére vannak felfűzve, és a bázisok közötti hidrogénkötések tartják össze. Ezenkívül az adenin csak a timinnel, a guanin pedig a citozinnal kombinálódik. Ezt a szabályt a komplementaritás elvének nevezik.

A Watson és Crick modell a DNS négy fő funkcióját magyarázta: a genetikai anyag replikációját, specifitását, az információ tárolását a molekulában és a mutációs képességét.

A tudósok felfedezésüket a Nature folyóiratban tették közzé 1953. április 25-én. Tíz évvel később Maurice Wilkinsszel együtt megkapták a biológiai Nobel-díjat (Rosalind Franklin 1958-ban hunyt el rákban, 37 évesen).

"Most, több mint fél évszázaddal később kijelenthetjük, hogy a DNS szerkezetének felfedezése a biológia fejlődésében ugyanazt a szerepet játszotta, mint az atommag felfedezése a fizikában. Az atom szerkezetének feltárása vezetett egy új, a kvantumfizika megszületése és a DNS szerkezetének felfedezése egy új, a molekuláris biológia megszületéséhez vezetett” – írja Maxim Frank-Kamenetsky kiváló genetikus, DNS-kutató, a „The Legfontosabb molekula.”

Genetikai kód

Most már csak az volt hátra, hogy megtudjuk, hogyan működik ez a molekula. Köztudott volt, hogy a DNS utasításokat tartalmaz a sejtfehérjék szintéziséhez, amelyek a sejtben minden munkát elvégeznek. A fehérjék ismétlődő aminosav-készletekből (szekvenciákból) álló polimerek. Ráadásul csak húsz aminosav van. Az állatfajok a sejtjeik fehérjekészletében, azaz különböző aminosav-szekvenciában különböznek egymástól. A genetika azt állította, hogy ezeket a szekvenciákat gének határozták meg, amelyekről azt hitték, hogy az élet építőköveiként szolgálnak. De senki sem tudta pontosan, mik azok a gének.

A tisztánlátást az ősrobbanás elmélet szerzője, Georgiy Gamow fizikus, a George Washington Egyetem (USA) munkatársa hozta meg. Watson és Crick kettős szálú DNS-hélix modellje alapján azt javasolta, hogy a gén a DNS egy szakasza, vagyis egy bizonyos láncszem-szekvenciája - nukleotidok. Mivel mindegyik nukleotid a négy nitrogénbázis egyike, egyszerűen ki kell találnunk, hogyan kódol négy elem húszat. Ez volt a genetikai kód ötlete.

Az 1960-as évek elejére megállapították, hogy a fehérjéket aminosavakból szintetizálják a riboszómákban, ami egyfajta „gyár” a sejt belsejében. A fehérjeszintézis elindításához egy enzim megközelíti a DNS-t, felismer egy bizonyos régiót a gén elején, szintetizálja a gén egy másolatát kis RNS formájában (ezt templátnak nevezik), majd a fehérjét a riboszómában növesztik. aminosavak.

Azt is kiderítették, hogy a genetikai kód hárombetűs. Ez azt jelenti, hogy egy aminosav három nukleotidnak felel meg. A kód egységét kodonnak nevezzük. A riboszómában az mRNS-ből származó információkat kodonról kodonra, egymás után olvassák be. És mindegyik több aminosavnak felel meg. Hogy néz ki a titkosítás?

Erre a kérdésre Marshall Nirenberg és Heinrich Mattei válaszolt az Egyesült Államokból. 1961-ben először a moszkvai biokémiai kongresszuson számoltak be eredményeikről. 1967-re a genetikai kódot teljesen megfejtették. Kiderült, hogy minden szervezet minden sejtje számára univerzális, aminek messzemenő következményei voltak a tudomány számára.

A DNS szerkezetének és a genetikai kódnak a felfedezése teljesen átirányította a biológiai kutatást. Az a tény, hogy minden egyénnek egyedi DNS-szekvenciája van, forradalmasította a törvényszéki tudományt. Az emberi genom megfejtése egy teljesen új módszert adott az antropológusoknak fajunk evolúciójának tanulmányozására. A nemrég feltalált DNS-szerkesztő CRISPR-Cas nagymértékben fejlett géntechnológiával rendelkezik. Úgy tűnik, ez a molekula tartalmazza a megoldást az emberiség legégetőbb problémáira: rák, genetikai betegségek, öregedés.

WatsonÉs Sikoly azt mutatta DNS két polinukleotid láncból áll. Mindegyik láncot jobbra csavarják spirálba, és mindkettőt összecsavarják, vagyis jobbra csavarják ugyanazon tengely körül, kettős csavarvonalat alkotva.

A láncok ellentétesek, azaz ellentétes irányúak. A DNS minden egyes szála cukor-foszfát gerincből áll, amely mentén az alapok a kettős spirál hossztengelyére merőlegesen helyezkednek el; A kettős hélix két ellentétes szálának egymással ellentétes bázisait hidrogénkötések kötik össze.

Cukor-foszfát gerincek két kettős hélix szál jól láthatóak a térbeli DNS-modellben. A két lánc cukor-foszfát gerince közötti távolság állandó, és egyenlő egy bázispár, azaz egy purin és egy pirimidin által elfoglalt távolsággal. Két purin túl sok helyet foglalna, két pirimidin pedig túl kevés helyet foglalna el ahhoz, hogy kitöltse a két lánc közötti réseket.

A molekula tengelye mentén a szomszédos bázispárok 0,34 nm távolságra helyezkednek el egymástól, ami megmagyarázza a röntgendiffrakciós mintázatokban észlelt periodicitást. A spirál teljes forradalma 3,4 nm-nek, azaz 10 bázispárnak felel meg. Nincsenek korlátozások az egyik lánc nukleotidszekvenciájára vonatkozóan, de a bázispárosítás szabálya miatt az egyik láncban ez a szekvencia határozza meg a másik lánc nukleotidsorrendjét. Ezért azt mondjuk, hogy a kettős hélix két szála kiegészíti egymást.

WatsonÉs Sikoly közzétett egy üzenetet a DNS-modelljét 1953-ban a "" magazinban, 1962-ben pedig Maurice Wilkinsszel együtt Nobel-díjat kaptak ezért a munkáért. Ugyanebben az évben Kendrew és Perutz Nobel-díjat kapott a fehérjék háromdimenziós szerkezetének meghatározására irányuló munkájukért, amelyet szintén röntgendiffrakciós elemzéssel végeztek. Rosalind Franklint, aki a díjak átadása előtt rákban halt meg, nem vették fel a díjazottként, mert a Nobel-díjat nem posztumusz adják át.

Ahhoz, hogy a javasolt szerkezetet genetikai anyagként ismerjük fel, meg kellett mutatni, hogy képes: 1) kódolt információt hordozni és 2) pontosan reprodukálni (replikálni). Watson és Crick tisztában voltak vele, hogy modelljük megfelel ezeknek a követelményeknek. Első írásuk végén óvatosan megjegyezték: „Nem kerülte el figyelmünket, hogy az általunk feltételezett konkrét bázispárosítás azonnal lehetővé teszi számunkra, hogy feltételezzük a genetikai anyag lehetséges másolási mechanizmusát.”

Egy második, 1953-ban megjelent cikkben modelljük genetikai vonatkozásait tárgyalták. Ez a felfedezés megmutatta, hogyan explicit szerkezet már molekuláris szinten összefüggésbe hozható a funkcióval, erőteljes lendületet adva a molekuláris biológia fejlődésének.

Kémiai szerkezete szerint a DNS ( Dezoxiribonukleinsav) van biopolimer, amelynek monomerjei nukleotidok. Vagyis a DNS az polinukleotid. Ezenkívül a DNS-molekula általában két láncból áll, amelyek egymáshoz képest csavarvonal mentén csavarodnak (gyakran „spirálisan csavartnak”), és hidrogénkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz.

A láncok balra és jobbra (leggyakrabban) csavarhatók.

Egyes vírusok egyszálú DNS-sel rendelkeznek.

Minden DNS-nukleotid 1) nitrogéntartalmú bázisból, 2) dezoxiribózból, 3) foszforsavból áll.

Kettős jobbkezes DNS-spirál

A DNS összetétele a következőket tartalmazza: adenin, guanin, timinÉs citozin. Az adenin és a guanin az purinok, valamint timin és citozin - hogy pirimidinek. Néha a DNS uracilt tartalmaz, ami általában az RNS-re jellemző, ahol a timint helyettesíti.

A DNS-molekula egyik láncának nitrogéntartalmú bázisai szigorúan a komplementaritás elve szerint kapcsolódnak egy másik lánc nitrogénbázisaihoz: az adenint csak a timinnel (két hidrogénkötést képeznek egymással), a guanint pedig csak a citozinnal (három kötés).

Magában a nukleotidban lévő nitrogénbázis a ciklusos forma első szénatomjához kapcsolódik dezoxiribóz, ami egy pentóz (öt szénatomos szénhidrát). A kötés kovalens, glikozidos (C-N). A ribózzal ellentétben a dezoxiribóznak hiányzik az egyik hidroxilcsoportja. A dezoxiribóz gyűrűt négy szénatom és egy oxigénatom alkotja. Az ötödik szénatom a gyűrűn kívül található, és egy oxigénatomon keresztül kapcsolódik egy foszforsavmaradékhoz. A harmadik szénatom oxigénatomján keresztül a szomszédos nukleotid foszforsav-maradéka is kapcsolódik.

Így a DNS egyik szálában a szomszédos nukleotidok a dezoxiribóz és a foszforsav közötti kovalens kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz (foszfodiészter kötés). Foszfát-dezoxiribóz váz képződik. Arra merőlegesen, a másik DNS-lánc felé nitrogéntartalmú bázisok helyezkednek el, amelyek hidrogénkötésekkel kapcsolódnak a második lánc bázisaihoz.

A DNS szerkezete olyan, hogy a hidrogénkötésekkel összekapcsolt láncok gerincei különböző irányokba irányulnak (mondják „többirányú”, „antiparallel”). Azon az oldalon, ahol az egyik a dezoxiribóz ötödik szénatomjához kapcsolódó foszforsavval végződik, a másik egy „szabad” harmadik szénatommal végződik. Vagyis az egyik lánc csontváza a másikhoz képest fejjel lefelé van fordítva. Így a DNS-láncok szerkezetében 5"-es és 3"-es végeket különböztetnek meg.

A DNS-replikáció (duplázódás) során az új láncok szintézise mindig az 5. végüktől a harmadikig halad, mivel új nukleotidok csak a szabad harmadik véghez adhatók hozzá.

Végül (közvetve az RNS-en keresztül) a DNS-lánc minden három egymást követő nukleotidja egy fehérje aminosavat kódol.

A DNS-molekula szerkezetének felfedezésére 1953-ban került sor F. Crick és D. Watson munkájának köszönhetően (amit más tudósok korai munkája is elősegített). Bár a DNS-t kémiai anyagként ismerték már a 19. században. A 20. század 40-es éveiben világossá vált, hogy a DNS a genetikai információ hordozója.

A kettős hélixet a DNS-molekula másodlagos szerkezetének tekintik. Az eukarióta sejtekben a DNS túlnyomó része a kromoszómákban található, ahol fehérjékkel és más anyagokkal kapcsolódik, és sűrűbben is van csomagolva.

Az ember születési terve akkor van készen, amikor az anya és az apa szaporodási sejtjei eggyé olvadnak. Ezt a képződményt zigótának vagy megtermékenyített tojásnak nevezik. A szervezet fejlődésének tervét az egyetlen sejt magjában található DNS-molekula tartalmazza. Ebben van kódolva a hajszín, magasság, orrforma és minden más, ami egyénivé teszi az embert.

Természetesen az ember sorsa nemcsak a molekulától függ, hanem sok más tényezőtől is. De a születéskor lerakott gének is nagyban befolyásolják a sorsdöntő utat. És ezek egy nukleotid szekvenciát képviselnek.

Minden alkalommal, amikor egy sejt osztódik, a DNS megduplázódik. Ezért minden sejt információt hordoz az egész szervezet szerkezetéről. Mintha egy téglaépület építésénél minden téglának lenne egy építészeti terve a teljes szerkezetre. Csak egy téglát nézel, és máris tudod, melyik épületszerkezet része.

A DNS-molekula valódi szerkezetét először John Gurdon brit biológus mutatta be 1962-ben. Kivett egy sejtmagot egy békabélből, és mikrosebészeti technikákkal átültette egy békatojásba. Sőt, ebben a tojásban a saját magja korábban ultraibolya besugárzás hatására elpusztult.

Egy normál béka nőtt ki a hibrid tojásból. Ráadásul teljesen azonos volt azzal, akinek a sejtmagját elvették. Ezzel kezdetét vette a klónozás korszaka. Az emlősök között végzett klónozás első sikeres eredménye pedig Dolly, a bárány volt. 6 évig élt, majd meghalt.

A természet azonban maga is kettősöket hoz létre. Ez akkor történik, amikor a zigóta első osztódása után két új sejt nem marad együtt, hanem eltávolodik egymástól, és mindegyik megtermeli a saját szervezetét. Így születnek egypetéjű ikrek. A DNS-molekuláik teljesen megegyeznek, ezért az ikrek annyira hasonlóak.

Külsőleg a DNS egy jobbkezes spirálba csavart kötéllétrára hasonlít. És polimer láncokból áll, amelyek mindegyike 4 típusú egységből áll: adenin (A), guanin (G), timin (T) és citozin (C).

A sorrendjükben benne van minden élő szervezet genetikai programja. Az alábbi ábrán például a T nukleotid látható. Felső gyűrűjét nitrogénbázisnak nevezik, az alsó öttagú gyűrűt cukor, a bal oldalon pedig egy foszfátcsoportot.

Az ábrán egy timin nukleotid látható, amely a DNS része. A fennmaradó 3 nukleotid szerkezete hasonló, de nitrogénbázisukban különböznek. A jobb felső gyűrű nitrogéntartalmú bázis. Az alsó öttagú gyűrű a cukor. Bal csoport PO - foszfát

A DNS-molekula méretei

A kettős hélix átmérője 2 nm (nm egy nanométer, ami 10-9 méter). A szomszédos bázispárok közötti távolság a hélix mentén 0,34 nm. A kettős spirál 10 páronként teljes fordulatot hajt végre. De a hosszúság attól a szervezettől függ, amelyhez a molekula tartozik. A legegyszerűbb vírusoknak csak néhány ezer linkje van. A baktériumokban több millió van belőlük. A magasabb élőlényekben pedig több milliárd van belőlük.

Ha az emberi sejtben található összes DNS-t egy vonalba nyújtjuk, körülbelül 2 m hosszú fonalat kapunk, ami azt mutatja, hogy a fonal hossza milliárdszor nagyobb, mint a vastagsága. A DNS-molekula méretének jobb elképzeléséhez el lehet képzelni, hogy a vastagsága 4 cm. Egy ilyen fonal, amelyet egy emberi sejtből vettek, az egyenlítő mentén körbeveheti a földgömböt. Ebben a léptékben az ember megfelel a Föld méretének, és a sejtmag stadion méretűre nő.

A Watson és Crick modell helyes?

Figyelembe véve a DNS-molekula szerkezetét, felmerül a kérdés, hogy ilyen hatalmas hosszúsággal hogyan helyezkedik el a sejtmagban. Úgy kell feküdnie, hogy teljes hosszában elérhető legyen az RNS polimeráz számára, amely beolvassa a kívánt géneket.

Hogyan történik a replikáció? Hiszen a duplázódás után a két egymást kiegészítő láncnak el kell válnia. Ez meglehetősen nehéz, mivel a láncok kezdetben spirálba vannak csavarva.

Az ilyen kérdések kezdetben kételyeket ébresztettek a Watson és Crick modell érvényességével kapcsolatban. De ez a modell túlságosan specifikus volt, és egyszerűen ugratja a szakembereket sérthetetlenségével. Ezért mindenki rohant keresni a hibákat és az ellentmondásokat.

Egyes szakértők azt feltételezték, hogy ha a rossz sorsú molekula 2 polimer láncból áll, amelyeket gyenge, nem kovalens kötések kötnek össze, akkor ezeknek az oldat melegítésekor szét kell válniuk, ami kísérletileg könnyen ellenőrizhető.

A második szakemberek az egymással hidrogénkötéseket képző nitrogénbázisok iránt kezdtek érdeklődni. Ezt az infravörös tartományban lévő molekula spektrumának mérésével ellenőrizhetjük.

Megint mások úgy gondolták, hogy ha valóban nitrogéntartalmú bázisok rejtőznének a kettős hélix belsejében, akkor ki lehetne deríteni, hogy a molekulára hatással vannak-e azok az anyagok, amelyek csak ezekkel a rejtett csoportokkal tudnak reagálni.

Számos kísérletet végeztek, és a 20. század 50-es éveinek végére világossá vált, hogy a Watson és Crick által javasolt modell minden teszten megfelelt. A megcáfolásra tett kísérletek kudarcot vallottak.

A monomer egységei nukliatidok.

Mi az a DNS?

Bármely élő szervezet szerkezetére és működésére vonatkozó minden információ kódolt formában megtalálható a genetikai anyagában. Egy szervezet genetikai anyagának alapja az dezoxiribonukleinsav (DNS).

DNS a legtöbb szervezetben ez egy hosszú, kétláncú polimer molekula. Utóbbi monomer egységek (dezoxiribonukleotidok) az egyik láncában megfelel a ( kiegészítő) dezoxiribonukleotid szekvenciákat egy másikba. A komplementaritás elve biztosítja az eredetiekkel azonos új DNS-molekulák szintézisét, ha megkétszereződnek ( replikáció).

A DNS-molekula egy szakasza, amely egy adott tulajdonságot kódol - gén.

Gének– ezek olyan egyedi genetikai elemek, amelyek szigorúan meghatározott nukleotidszekvenciával rendelkeznek, és a szervezet bizonyos jellemzőit kódolják. Egy részük fehérjéket, mások csak RNS-molekulákat kódolnak.

A fehérjéket kódoló génekben (strukturális génekben) található információ két egymást követő folyamaton keresztül fejti meg:

• RNS szintézis (transzkripció): A DNS egy bizonyos szakaszban szintetizálódik, mint egy mátrixon hírvivő RNS (mRNS).
• fehérjeszintézis (fordítás): Többkomponensű rendszer összehangolt működtetése során a részvétellel transzport RNS-ek (tRNS), mRNS, enzimekés különféle fehérje faktorok végrehajtani protein szintézis.

Mindezek a folyamatok biztosítják a DNS-ben kódolt genetikai információ helyes fordítását a nukleotidok nyelvéről az aminosavak nyelvére. Egy fehérjemolekula aminosavszekvenciája meghatározza felépítését és funkcióit.

DNS szerkezet

DNS- Ezt lineáris szerves polimer. Övé - nukleotidok, amelyek a következőkből állnak:

Ebben az esetben a foszfátcsoport kapcsolódik 5′ szénatomos monoszacharid maradékot, és a szerves bázist - a 1′-atom.

A DNS-ben kétféle bázis létezik:

A nukleotidok szerkezete egy DNS-molekulában

BAN BEN DNS bemutatott monoszacharid 2′-dezoxiribóz, amely csak 1 hidroxilcsoport (OH), és be RNS - ribóz amelynek 2 hidroxilcsoport (Ó).

A nukleotidok kapcsolódnak egymáshoz foszfodiészter kötések, míg a foszfátcsoport 5′ szénatomos egy nukleotid kapcsolódik A dezoxiribóz 3'-OH-csoportja szomszédos nukleotid (1. ábra). A polinukleotid lánc egyik végén van Z'-OH-csoport (Z'-vég),és a másikon - 5′-foszfát csoport (5′ vég).

A DNS szerkezetének szintjei

A DNS szerkezetének 3 szintjét szokás megkülönböztetni:

• elsődleges;
• másodlagos;
• harmadlagos

A DNS elsődleges szerkezete a nukleotidok elrendeződésének szekvenciája a DNS polinukleotid láncában.

A DNS másodlagos szerkezete A komplementer bázispárok között stabilizálódik, és két, ugyanazon tengely körül jobbra csavart antiparallel lánc kettős hélixe.

A spirál teljes fordulata az 3,4 nm, láncok közötti távolság 2 nm.

A DNS harmadlagos szerkezete – a DNS szuperspecializációja. A DNS kettős hélix egyes helyeken további helikalizálódáson mehet keresztül, szupertekercset vagy nyitott kör alakú formát hozva létre, amelyet gyakran a nyitott végek kovalens összekapcsolása okoz. A DNS szuperspirált szerkezete biztosítja egy nagyon hosszú DNS-molekula gazdaságos becsomagolását egy kromoszómába. Így megnyúlt formában a DNS-molekula hossza az 8 cm, és szuperspirál formájában belefér 5 nm.

Chargaff szabálya

E. Chargaff szabálya a DNS-molekula nitrogénbázisainak mennyiségi tartalmának mintázata:

1. A DNS-ben mólfrakciók a purin és a pirimidin bázisok egyenlőek: A+G = C+ T vagy (A +G)/(C + T)=1.
2. A DNS-ben aminocsoportokat tartalmazó bázisok száma (A +C) egyenlő a ketocsoportokat tartalmazó bázisok száma (G+ T):A+C= G+ T vagy (A +C)/(G+ T) = 1
3. Az egyenértékűségi szabály: A=T, G=C; A/T = 1; G/C=1.
4. A DNS nukleotid összetétele különböző csoportok élőlényeiben specifikus és jellemzett specificitási együttható: (G+C)/(A+T). A magasabb rendű növényekben és állatokban specifitási együttható kisebb, mint 1, és enyhén ingadozik: tól 0,54 előtt 0,98 , mikroorganizmusokban több mint 1.

Watson-Crick DNS-modell

B 1953 James Watsonés Ferenc Sikoly, a DNS-kristályok röntgendiffrakciós elemzése alapján arra a következtetésre jutott, hogy natív DNS két polimer láncból áll, amelyek kettős hélixet alkotnak (3. ábra).

Az egymásra tekert polinukleotid láncokat összetartják hidrogénkötések ellentétes láncok komplementer bázisai között képződik (3. ábra). Ahol adenin csak vele alkot párat timin, A guanin- Val vel citozin. Alappár NÁL NÉL stabilizálódik két hidrogénkötés, és egy pár G-C - három.

A kettős szálú DNS hosszát általában a komplementer nukleotidpárok számával mérik. P.n.). A több ezer vagy millió nukleotidpárból álló DNS-molekulák esetében egységeket veszünk t.b.s.És olvadáspont n. illetőleg. Például az emberi 1. kromoszóma DNS-e egy kettős hélix hosszúságú 263 m.b..

A molekula cukor-foszfát gerince, amely összekapcsolt foszfátcsoportokból és dezoxiribóz-maradékokból áll 5'-3'-foszfodiészter kötések, alkotja a „csigalépcső oldalfalait”, és az alappárokat NÁL NÉLÉs G-C- lépései (3. ábra).

3. ábra: Watson-Crick DNS-modell

DNS molekula láncok nem párhuzamos: az egyiknek van iránya 3’→5′, Egyéb 5’→3′. Vminek megfelelően a komplementaritás elve, ha az egyik lánc nukleotidszekvenciát tartalmaz 5-TAGGCAT-3′, akkor a komplementer láncban ezen a helyen kell lennie egy szekvenciának 3′-ATCCGTA-5′. Ebben az esetben a kétszálú forma így nézne ki:

• 5′-TAGGCAT-3′
• 3-ATCCGTA-5′.

Egy ilyen felvételen A felső lánc 5′ vége mindig balra helyezve, és 3′ vége- jobb oldalon.

A genetikai információhordozónak két alapvető követelménynek kell megfelelnie: reprodukálni (replikálni) nagy pontossággalÉs meghatározzák (kódolják) a fehérjemolekulák szintézisét.

Watson-Crick DNS-modell teljes mértékben megfelel ezeknek a követelményeknek, mert:

• A komplementaritás elve szerint minden DNS-szál templátként szolgálhat egy új komplementer lánc kialakításához. Következésképpen egy kör után két leánymolekula képződik, amelyek mindegyikének ugyanaz a nukleotidszekvenciája, mint az eredeti DNS-molekula.
• egy szerkezeti gén nukleotidszekvenciája egyedileg határozza meg az általa kódolt fehérje aminosavszekvenciáját.

1. Egy emberi DNS-molekula kb 1,5 gigabájt információ. Ugyanakkor az emberi test összes sejtjének DNS-e 60 milliárd terabájtot foglal el, amely 150-160 gramm DNS-en tárolódik.
2. Nemzetközi DNS-napáprilis 25-én ünnepelték. Ezen a napon 1953 James WatsonÉs Francis Creek folyóiratban jelent meg Természet című cikkét "A nukleinsavak molekuláris szerkezete" , ahol a DNS-molekula kettős hélixét írták le.

Bibliográfia: Molekuláris biotechnológia: alapelvek és alkalmazások, B. Glick, J. Pasternak, 2002