25 апреля - Международный день ДНК. Он был учреждён после того, как в 1953 году в журнале Nature ученые Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик совместно с Морисом Уилкинсом и Розалинд Франклин впервые опубликовали результаты исследования структуры молекулы ДНК.
Надежным хранителем нашей генетической информации является ДНК. Открытие спирали стало революцией в мировой науке. После этого удалось раскрыть код наследственности, идентифицировать генетический риск, начать формирование запрограммированных свойств организма и создавать технологии генной инженерии. Но что это за разноцветная спираль? И из чего состоят закрученные цепочки?
Что такое ДНК?
Аббревиатура ДНК расшифровывается как дезоксирибонуклеиновая кислота, которая несет в себе генетический код всего живого. Она находится в клеточном ядре. Ядро же – это маленькая органелла, окруженная специальной мембраной, в которой надежно хранится генетический материал – ДНК.
ДНК представляет собой длинную молекулу, похожую на переплетение нескольких разноцветных нитей. Ее структурные элементы – нуклеотиды. Всего их существует 4 вида: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Нуклеотиды соединяются в цепочку ДНК в определенной последовательности: ГГААТЦТААГ.… Впервые ее расшифровали Джеймс Уотсон и Френсис Крик.
Разноцветные нити
Каждая молекула ДНК есть переплетения двух цепочек нуклеотидов, закрученных вокруг друг друга в виде спирали. Как же эти цепочки держатся и закручиваются в спираль? Такой феномен происходит из-за комплементарности.
Когда друг напротив друга в двух цепочках могут находиться только определенные нуклеотиды (комплементарные): напротив аденина - тимин, а напротив гуанина - цитозин. Следовательно, гуанин комплементарен с цитозином, а аденин – с тимином.
Вот так выглядят пары:
Г — Ц
Т — А
Т — А
Ц — Г
Нуклеотидные цепочки ДНК закручиваются вокруг друг друга не просто так. Количество нуклеотидов огромно, поэтому для их размещения нужно много места. По этой причине они закручиваются в виде спиралей, в каждой из них которых по две нити. Такое явление называется спирализацией, благодаря которой цепочки ДНК укорачиваются в 5-6 раз.
Не все молекулы ДНК организм активно использует, а иногда не использует и вовсе. И тогда такие молекулы ДНК, помимо спирализации, «упаковываются» еще компактнее – они укорачиваются в 25-30 раз.
Раскодирование
Молекула ДНК – это закодированная матрица, для разгадки которой нужно постараться. Чтобы прочесть информацию с нее, такие данные сперва попадают на специальный переносчик – РНК (химически рибонуклеиновая кислота). Она отличается от ДНК своей «сверхспособностью» проходить через мембрану ядра в клетку, в то время как ДНК «умеет» находиться только в ядре. Закодированная информация используется в самой клетке.
Нити ДНК, благодаря которым можно «считать» информацию, начинают раскручиваться, а потом параллельно создается комплементарная цепочка РНК. Копия РНК проходит через клетку, а потом попадает в цитоплазму. Там она подобно матрице способна встраиваться в специальные ферментные системы (рибосомы), которые могут синтезировать последовательность аминокислот белка.
На основе триплетного кода рибосома определяет, какую именно аминокислоту надо присоединить к растущей белковой цепи. За кодировку каждой аминокислоты отвечает определенный триплет.
Все происходит так: рибосома «считывает» триплет, а потом определяет, какую аминокислоту надо присоединить следующей по мере считывания информации в РНК.
В конечном итоге цепочка аминокислот оказывается сформированной. Она обретает пространственную форму, чтобы затем стать белком, который выполняет ферментные, строительные, гормональные и другие функции. Белок важен для любого живого организма. Он, будучи продуктом гена, определяет свойства, качества и внешние проявления генов.
Фото на странице: Braňo / Фотобанк Unsplash
