Д Н К
Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Молекула ДНК хранит биологическую информацию в виде генетического кода, состоящего из последовательности нуклеотидов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.
В клетках эукариот (животных, растений и грибов) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органеллах (митохондриях и пластидах). В клетках прокариотических организмов (бактерий и архей) кольцевая или линейная молекула ДНК, так называемый нуклеоид, прикреплена изнутри к клеточной мембране. У них и у низших эукариот (например дрожжей) встречаются также небольшие автономные, преимущественно кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами. Кроме того, одно- или двухцепочечные молекулы ДНК могут образовывать геном ДНК-содержащих вирусов.
С химической точки зрения ДНК — длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Связи между нуклеотидами в цепи образуются за счёт дезоксирибозы и фосфатной группы (фосфодиэфирные связи). В подавляющем большинстве случаев (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК) макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Эта двухцепочечная молекула закручена по винтовой линии. Структура молекулы ДНК в целом получила традиционное, но ошибочное название «двойной спирали»: на самом деле, она является «двойным винтом». Винтовая линия может быть правой (A- и B-формы ДНК) или левой (Z-форма ДНК).
В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований (аденин (A), гуанин (G), тимин (T) и цитозин (C)). Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин (A) соединяется только с тимином (T), гуанин (G) — только с цитозином (C). Последовательность нуклеотидов позволяет «кодировать» информацию о различных типах РНК, наиболее важными из которых являются информационные, или матричные (мРНК), рибосомальные (рРНК) и транспортные (тРНК). Все эти типы РНК синтезируются на матрице ДНК за счёт копирования последовательности ДНК в последовательность РНК, синтезируемой в процессе транскрипции, и принимают участие в биосинтезе белков (процессе трансляции). Помимо кодирующих последовательностей, ДНК клеток содержит последовательности, выполняющие регуляторные и структурные функции. Кроме того, в геноме эукариот часто встречаются участки, принадлежащие «генетическим паразитам», например транспозонам.
Расшифровка структуры ДНК (1953 год) стала одним из поворотных моментов в истории биологии. За выдающийся вклад в это открытие Фрэнсису Крику, Джеймсу Уотсону и Морису Уилкинсу была присуждена Нобелевская премия по физиологии или медицине 1962 года. Розалинд Франклин, получившая рентгенограммы, без которых Уотсон и Крик не имели бы возможность сделать выводы о структуре ДНК, умерла в 1958 году от рака (Нобелевскую премию не дают посмертно)
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — это длинная и сложная молекула, упакованная внутри ядра клетки. В ней закодирована информация о том, какие белки и в каком количестве нужно производить, чтобы в организме поддерживались все функции: пищеварение, кровообращение, иммунитет и другие. Этот набор информации передается из поколения в поколение. Гены (участки молекулы ДНК) определяют самые разные особенности человека: группу крови, цвет глаз и прочие признаки.
ДНК состоит из структурных повторяющихся элементов — нуклеотидов. Они бывают четырех видов: аденин, гуанин, тимин, цитозин. Нуклеотиды выстраиваются в две цепочки, которые закручены разнонаправленно друг к другу, образуя двойную спираль. На каждый виток спирали приходится десять пар оснований. Всего в одной молекуле ДНК человека содержатся 3 млрд пар нуклеотидов. В таком виде хранится генетический материал абсолютно всех живых организмов.
Ген — самая маленькая частичка информации.
Несколько генов образуют ДНК, которая образует хромосомы.
Геном — это совокупность наследственного материала одной клетки, он включает в себя все гены организма.
Удивительно, что ДНК всех людей совпадают на 99,9%. [1] Мы различаемся друг с другом всего на 0,1%. Это говорит о том, какая гигантская информация содержится в крохотной молекуле, если при всей генетической схожести невозможно найти двух одинаковых людей.
В 1960-х годах швейцарский врач Фридрих Мишер изучал состав клеток крови (лейкоцитов) и выделил новую молекулу, которую назвал «нуклеин».
Важность этого открытия была осмыслена намного позже, когда в 1953 году двое ученых — англичанин Фрэнсис Крик и американец Джеймс Уотсон из Кембриджского университета — открыли структуру ДНК. На тот момент уже были накоплены некоторые данные о том, что ДНК является носителем генетической информации. Исследователи надеялись, что тайна гена может быть раскрыта, когда будет определена структура ДНК.
Важнейшую роль в этом открытии сыграла Розалинд Франклин, специалист по рентгеноструктурному анализу, которая работала в лаборатории Королевского колледжа в Лондоне и проводила эксперименты. Она хотела получить снимок с помощью рентгеновских лучей. Фотографии были непонятными. Тогда она решила поддерживать фиксированную влажность в камере и менять влажность. На картинке, сделанной при высоком уровне влажности, была видна двойная спираль.