Дезоксірібонукле і нова кислот а (ДНК), яка присутня в кожному організмі і в кожній живій клітині, головним чином в її ядрі, нуклеїнова кислота , Що містить в якості цукру дезоксирибози, а в якості азотистих основ аденін, гуанін, цитозин і тимін. Грає дуже важливу біологічну роль, зберігаючи і передаючи у спадок генетичну інформацію про будову, розвиток і індивідуальні ознаки будь-якого живого організму. Препарати ДНК можна отримати з різних тканин тварин і рослин, а також з бактерій і ДНК-містять вірусів .
ДНК - біополімер , Що складається з багатьох мономерів - дезоксирибонуклеотидов, з'єднаних через залишки фосфорної кислоти в певній послідовності, специфічною для кожної індивідуальної ДНК. Унікальна послідовність дезоксирибонуклеотидов в даній молекулі ДНК являє собою кодову запис біологічної інформації (див. генетичний код ). Дві такі полінуклеотідниє ланцюжки утворюють в молекулі ДНК подвійну спіраль (див. Рис.), В якій комплементарні підстави - аденін (А) з тиміном (Т) і гуанін (Г) з цитозином (Ц) - пов'язані один з одним за допомогою водневих зв'язків і так званих гідрофобних взаємодій. Така характерна структура обумовлює не тільки біологічні властивості ДНК, але і її фізико-хімічні властивості. Велике число фосфатних залишків робить ДНК сильної багатоосновної кислотою (поліаніоном), яка присутня в тканинах у вигляді солей. Наявність пуринових і піримідинових основ обумовлює інтенсивне поглинання ультрафіолетових променів з максимумом при довжині хвилі близько 260 ммк. При нагріванні розчинів ДНК зв'язок між парами підстав слабшає і при деякій температурі, характерною для даної ДНК (зазвичай 80-90 °), дві полінуклеотідниє ланцюжки відділяються одна від одної (плавлення, або денатурація, ДНК).
Нативні молекули ДНК мають дуже високу молярної масою - до сотень мільйонів. Лише в мітохондріях, а також деяких віруси і бактерії молярна маса ДНК значно менше; в цих випадках молекули ДНК мають кільцеву (іноді, наприклад, у фага Æ Х174, однонитевую) або, рідше, лінійну структуру. У клітинному ядрі ДНК знаходиться переважно у вигляді ДНК-протеидов - комплексів з білками (головним чином гистонами), що утворюють характерні ядерні структури - хромосоми і хроматин . У особини даного виду в ядрі кожної соматичну клітки (диплоїдної клітини тіла) міститься постійна кількість ДНК; в ядрах статевих клітин (гаплоїдних) воно вдвічі нижче. при полиплоидии кількість ДНК вище і пропорційно плоїдності. Під час поділу клітини кількість ДНК подвоюється в интерфазе (в так званому синтетичному, або «S» -періоде, - між G1 - і G2-періодами митоза ). Процес подвоєння ДНК ( реплікація ) Полягає в розгортанні подвійної спіралі і синтезі на кожній полінуклеотидних ланцюга нової, комплементарної їй, ланцюжки. Т. о., Кожна з двох нових молекул ДНК, ідентичних старої молекулі, містить по одній старій і однієї знову синтезованою полинуклеотидной ланцюжку. Біосинтез ДНК відбувається з багатьох вільної енергією нуклеозидтрифосфатів під дією ферменту ДНК-полімерази. Спочатку синтезуються невеликі ділянки полімеру, які потім з'єднуються в більш довгі ланцюги під дією ферменту ДНК-лігази. Поза організмом біосинтез ДНК йде в присутності всіх 4 типів дезоксирибонуклеозидтрифосфатов, відповідних ферментів і ДНК - матриці, на якій синтезується комплементарна нуклеотидних послідовність. Американському вченому А. Корнбергу, вперше здійснив цю реакцію (1967), вдалося отримати шляхом ферментативного синтезу поза організмом біологічно активну ДНК вірусу. У 1968 Х. Корану (США) синтезував хімічно полідезоксірібонуклеотід, відповідний структурному гену (Цистрона) ДНК.
ДНК служить також матрицею для синтезу рибонуклеїнових кислот (РНК), визначаючи тим самим їх первинну структуру ( транскрипція ). Через посередництво інформаційної РНК (і-РНК) здійснюється трансляція - синтез специфічних білків, структура яких задана ДНК у вигляді певної нуклеотидної послідовності. Отже, якщо РНК переносить біологічну інформацію, «записану» в молекулах ДНК, на синтезовані молекули білків, то ДНК зберігає цю інформацію і передає її у спадок. Ця роль ДНК доводиться тим, що очищена ДНК одного штаму бактерій здатна передавати ін. Штаму ознаки, характерні для штаму-донора, а також тим, що ДНК вірусу, що мешкав в прихованому стані в бактеріях одного штаму, здатна переносити ділянки ДНК цих бактерій на ін . штам при зараженні його цим вірусом і відтворювати відповідні ознаки у штаму-реципієнта. Т. о., Спадкові задатки (гени) матеріально втілені в певній послідовності нуклеотидів в ділянках молекули ДНК і можуть передаватися від одного індивідуума іншому разом з цими ділянками. Спадкові зміни організмів ( мутації ) Пов'язані зі зміною, випаданням або включенням азотистих основ в полінуклеотідниє ланцюжки ДНК і можуть бути викликані фізичними або хімічними впливами. З'ясування будови молекул ДНК і їх зміна - шлях до отримання спадкових змін у тварин, рослин і мікроорганізмів, а також до виправлення спадкових дефектів.
Літ .: Хімія і біохімія нуклеїнових кислот, під ред. І. Б. Збарского і С. С. Дебов, Л., 1968; Нуклеїнові кислоти, пров. з англ., під ред. І. Б. Збарского, М., 1966; Уотсон Дж., Молекулярна біологія гена, пер. з англ., М., 1967; Девідсон Дж., Біохімія нуклеїнових кислот, пер. з англ., під ред. А. Н. Білозерського, М., 1968.
І. Б. Збарський.
Схема подвійної спіралі молекули ДНК (модель Уотсона і Крика): А - аденін; Т - тимін; Г - гуанін; Ц - цитозин; Д - дезоксирибоза; Ф - фосфат.
