Полезни съвети

Как да изолирате ДНК със собствените си ръце

Pin
Send
Share
Send
Send


За да дешифрират структурата на ДНК, са работили редица големи лаборатории в Америка, Англия и други страни. Успехът стигна до двама учени: Американският биолог Дж. Уотсън и английският химик Ф. Криккоито обединиха усилията си и създадоха известните ДНК модел с двойна спирала.

До голяма степен те дължат успеха на своята работа на резултатите от предишни изследвания на Е. Чаргаф и Р. Франклинд. Използвайки метода на хроматографията, Чаргаф още през 1945 г. дава количествена оценка на съдържанието на различни компоненти в ДНК. Той анализира ДНК проби от различни организми и показа, че количественият състав на базите в различните ДНК е различен и зависи от неговия източник. Така ДНК има изразена видова специфичност. Той установи следните модели на химичния състав на ДНК, т.нар Правилата на Chargaff:

1) количеството пуринови бази в молекулата на ДНК е равно на броя на пиримидиновите основи, т.е. A + G = T + C,
2) количеството на аденина е равно на количеството тимин (A = T), а количеството гуанин е равно на количеството цитозин (G = C) и следователно:

A + g= 1
T + C

Въпреки това, въпреки строгите количествени съответствие, ДНК от различни видове се различават в съотношението на двойки AT и GC. ДНК, изолирана от клетките на бозайниците, като цяло беше по-богата от А и Т от бактериалната, където G и С преобладават.

Рентгенографските модели на ДНК молекула, получени от Розалинд Франклинд, която изучава ДНК чрез рентгенов дифракционен анализ, предполагат, че молекулата е усукана в спирала.

Въз основа на тази информация Уотсън и Крик създадоха модел на ДНК молекула. Според този модел ДНК е биополимер и се състои от две полинуклеотидни вериги, усукани под формата на двойна спирала. Всяка верига е серийна връзка на мономери - нуклеотиди.

Химичната формула на нуклеотидите

Съставът на ДНК нуклеотид включва пет въглеродна захар - дезоксирибоза, останалата част от фосфорната киселина и една от четирите азотни основи. Правилата на Chargeff казват на Уотсън и Крик, че трябва да има специфично сдвояване на базата в молекулата на ДНК - аденин с тимин и гуанин с цитозин. Така Уотсън и Крик за първи път формулират най-важния принцип на взаимно допълване, според който една верига на молекулата на ДНК допълва друга, т.е. последователността на базите в една верига на ДНК еднозначно определя последователността на базите в друга (допълваща се) верига.

Във всяка верига атом в позиция 5 'на един пентозен пръстен е свързан чрез фосфатна група към атом в 3' позиция на следващия пентозен пръстен. Една от четирите основи е прикрепена отстрани на пентозния пръстен. Веригите са свързани помежду си чрез водородни връзки между техните бази, докато аденинът винаги се свързва с двойна водородна връзка с тимин (AT двойки), а гуанинът с тройна връзка с цитозин (G-C двойки).

Веригите са антипаралелни: срещу 5 '(фосфатния) край на едната верига е 3' (OH) края на другата верига. Последователността на нуклеотидите в ДНК обикновено се записва в посока от края 5 'до 3'.

Вместо тиминовата основа урацилът присъства в нуклеотидите на РНК веригата, а пет въглеродна рибоза захар присъства като въглехидратен компонент.

Правилността на модела на Уотсън и Крик е потвърдена от многобройни изследвания на неговата структура в голямо разнообразие от обекти. Въпреки това, наред с обичайните основи, в състава на ДНК бяха открити допълнителни, така наречените „незначителни“ бази, които възникват в резултат на метилиране на аденин и цитозин.

В продължение на 25 години моделът на Уотсън и Крик се считаше за единствената възможна структура на ДНК. По-късно обаче беше установено, че молекулата на ДНК може да приеме различна форма в зависимост от нивото на влажност. Основната форма на ДНК е B-формата (или спиралата на Уотсън-Крикова). Неговите параметри: всяка намотка от спиралата съдържа 10 двойки нуклеотиди, дължината на една намотка е 3,4 nm, диаметърът на молекулата е 2 nm. В-формата е спирала с дясна ръка. Друга дясна форма на ДНК (A-DNA) е открита от Р. Франклин. Възниква в условия на ниска влажност. Неговите параметри: 11 двойки основи на оборот, ъгълът на наклон на основите е 70 °, d е около 2 nm. A-DNA се различава от B-DNA по това, че базовите двойки са силно изтласкани към периферията на молекулата, така че изглежда като тръба отгоре. Установено е, че ако в РНК се появят двойни региони, те имат вид на А дори при 100% влажност.

ДНК двойна спирала

В края на 70-те. Група американски учен А. Рич успя да получи къси фрагменти от ДНК, представляващи лява двойна спирала. В тази спирала гръбначно-фосфатният гръбнак се характеризира с характерна зигзагообразна форма, откъдето идва и името Z-DNA. Появата на тази фракция от ДНК в профазата на мейозата послужи като основа за предположението за участието на тази форма в осъществяването на макрогенетични процеси: конюгиране и кръстосване.

Освен това беше показано, че при поддържане на общия структурен принцип, локалната структура на секциите на молекулата на ДНК варира значително в зависимост от нуклеотидния състав и нивото на влажност. Тези различия могат да бъдат разпознати по вещества, взаимодействащи с ДНК, предимно ензими. Наличието на различни форми на ДНК напълно опровергава по-ранната представа за консерватизма на тази молекула.

Прочетете и други статии в тема 6, „Молекулна основа на наследствеността“:

Отидете да четете други теми в книгата "Генетика и селекция. Теория. Задачи. Отговори":

Гледайте видеоклипа: Die 5 Biologischen Naturgesetze - Die Dokumentation (Септември 2020).

Pin
Send
Share
Send
Send