Что такое биосинтез днк

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – своеобразный чертеж жизни, сложный код, в котором заключены данные о наследственной информации. Эта сложная макромолекула способна хранить и передавать наследственную генетическую информацию из поколения в поколение.

ДНК определяет такие свойства любого живого организма как наследственность и изменчивость. Закодированная в ней информация задает всю программу развития любого живого организма. Генетически заложенные факторы предопределяют весь ход жизни человека.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (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. 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 органоидах (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.

ДНК — это 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.

Вторичная структура ДНК представляет собой двойную спираль, состоящую из двух параллельных неразветвленных полинуклеотидных цепей, закрученных в противоположные стороны вокруг общей оси.

Пуриновые и пиримидиновые основания расположены внутри спирали, а остатки фосфата и дезоксирибозы – снаружи.

Две спирали удерживаются вместе водородными связями между парами азотистых оснований. Водородные связи образуются между определенными основаниями: тимин (Т) образует водородные связи только с аденином (А), а цитозин (Ц) – только с гуанином (Г). В первой паре азотистых оснований две водородные связи, а во второй – три.

Такие пары оснований называются комплементарными парами. А такое пространственное соответствие молекул, способствующее их сближению и образованию водородных связей, называется комплементарностью. Комплементарность обусловливает спиралевидную модель ДНК.

Две спирали в молекуле ДНК комплементарны друг другу. Последовательность нуклеотидов в одной из спиралей определяет последовательность нуклеотидов в другой.

В каждой паре оснований, связанных водородными связями, одно из оснований – пуриновое, а другое пиримидиновое. Общее число остатков пуриновых оснований в молекуле ДНК равно числу остатков пиримидиновых оснований.

Таким образом,

• ТИМИН (Т) комплементарен АДЕНИНУ (А),
• ЦИТОЗИН (Ц) комплементарен ГУАНИНУ (Г).

Комплементарность полинуклеотидных цепей служит химической основой главной функции ДНК – хранения и передачи наследственных признаков.

Репликация ДНК

Двухспиральная структура ДНК с комплементарными полинуклеотидными цепями обеспечивает возможность самоудвоения (репликации) этой молекулы.

Перед удвоением водородные связи разрываются, и две цепи раскручиваются и расходятся. Каждая цепь затем служит матрицей для образования на ней комплементарной цепи.

После разделения цепей происходит саморепликация, т.е. образование новой двойной спирали, идентичной исходной.

После репликации образуются две дочерние молекулы ДНК, в каждой из которых одна спираль взята из родительской ДНК, а другая (комплементарная) синтезирована заново.

Таким образом, сохраняется и передается новому поколению исходная структура ДНК.

Длина полинуклеотидных цепей ДНК практически неограничена. Число пар оснований в двойной спирали может меняться от нескольких тысяч у простейших вирусов до сотен миллионов у человека.

Видеофильм «ДНК. Код Жизни»

Рубрики: Нуклеиновые кислоты

Ферменты

В процессе репликации участвует большое количество различных ферментов. Каждый из них несет особую функцию в процессе.

ДНК – полимераза

ДНК – полимераза – это фермент, ответственный за создание ДНК из нуклеотидов, точнее строительных блоков для ДНК. ДНК – полимераза должна копировать молекулы двухцепочечной ДНК. Как раз именно этот процесс называется принципом полуконсервативности. Во время деления клетки ДНК занимается дублированием ее же самой. Так копия исходной молекулы передается к каждой из дочерних клеток вместе с генетической информацией.

Иногда же ДНК – полимераза может ошибиться, обычно это повторяется через каждый миллиард скопированных пар оснований. Поэтому данный фермент отвечает еще и за корректировку нити ДНК.

Также ДНК – полимераза может добавлять новые и свободные нуклеотиды к 3’ – концу, тем самым образуя новые нити. Однако ДНК – полимераза не может самостоятельно начинать новую цепь.

ДНК — лигаза

ДНК – лигаза – фермент, которые соединяет разрывы в отстающей цепочке ДНК. Лигаза образует фосфодиэфирные связи между свободными 3’ и 5’ концами. Для образования фосфодиэфирной связи ДНК – лигаза использует энергию, полученную из гидролиза (АТФ).

В 1961 году два американских генетика, а именно М. Мезельсон и Д. Вейгл, поняли, что при рекомбинации происходит разрыв и соединение ДНК. Это дало толчок ученым к поиску фермента, который мог бы сшивать разделенные фрагменты ДНК. В 1967 году М. Мезельсон и Д. Вейгл находят нужный фермент и называют его ДНК – лигазой.

ДНК – геликаза (хеликаза)

ДНК – геликаза – фермент, который раскручивает двухцепочечную спираль ДНК. Раскручивая цепи, данный фермент разделяет нити между собой, делая их одинарными. ДНК – геликаза движется по одноцепочечной нити, как только он встречает участок с двумя закрученными цепями, он разрывает водородные связи между основаниями, тем самым продвигая репликативную вилку дальше

ДНК – праймаза

Праймаза – фермент, необходимый для инициации репликации ДНК. Этот фермент синтезирует ДНК – праймеры, которые и запускают синтез матричной цепи. Также ДНК – праймеры запускают синтез фрагментов Оказаки для запаздывающей цепи.

ДНК – топоизомераза

ДНК – топоизомераза – фермент, который изменяет степень сверхспиральности2. Из-за суперспиральности образуется напряжение в спирали, которое в итоге мешает репликации. Чтобы такого не случалось, существует такой фермент как ДНК – топоизомераза.

Белки SSB

SSB – это белки, которые помогают сохранить нити ДНК в состоянии, когда они расплетены, а также они соединяют одноцепочечные фрагменты ДНК. Такие белки предотвращают комплементарное спаривание.

Другие нуклеотиды

В дополнение к служению мономерами в ДНК и РНК нуклеотиды играют важные роли в жизни клетки. Они являются основой для синтеза целого ряда органических веществ. Два нуклеотида могут быть связаны через фосфатные группировки в динуклеотид. К этой группе соединений относятся коферменты:

• НАДФ+ (NADP+);
• КоА (CoA);
• флавин ФАД (FAD).

Также есть жизненно-важные нуклеотиды, являющиеся компонентами энергетических реакций. Например, аденин является ключевым компонентом молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), энергетической валюты клетки. Клетки используют АТФ в качестве источника энергии во всех процессах: чтобы перенести вещества через мембрану, соединить или расщепить молекулы, передвигать мышцами, жгутиками и ресничками и т. д. АТФ – это универсальный (для всех живых организмов) источник и переносчик энергии клетки.

Молекула АТФ состоит из азотистого основания аденина, пятиуглеродного сахара рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Остатки фосфорных кислот соединены между собой высокоэнергетическими связями (макроэргическими). Отрыв остатка фосфорной кислоты происходит в процессе гидролиза, при этом выделяется большое количество энергии – 40 кДж/моль. Процесс отсоединения фосфатной группы называется реакцией дефосфорелирования.

После гидролитического отщепления от АТФ одной фосфатной группы образуется аденизиндифосфатная кислота (АДФ):

АТФ + Н₂О → АДФ + Н₃РО₄ + 40 кДж

АДФ может подвергаться дальнейшему гидролизу с отщеплением еще одной фосфатной группы и выделением второй «порции» энергии. При этом АДФ преобразуется в аденозинмонофосфорную кислоту (АМФ):

АДФ + Н₂О → АМФ + Н₃РО₄ + 40 кДж

Обратный процесс — синтез АТФ — происходит в результате присоединения к молекуле АДФ остатка фосфорной кислоты (реакция фосфорилирования). Этот процесс осуществляется за счет энергии, высвобождающейся при окислении органических веществ (глюкозы, высших карбоновых кислот и др.). Для образования 1 моль АТФ из АДФ должно быть затрачено не менее 40 кДж энергии:

АДФ + Н₃РО₄ + 40 кДж → АТФ + Н₂О.

АТФ чрезвычайно быстро обновляется. У человека, например, каждая молекула АТФ расщепляется и вновь синтезируется около 2400 раз в сутки, поэтому средняя продолжительность ее «жизни» — менее 1 мин. Синтез АТФ осуществляется главным образом в митохондриях и хлоропластах, частично в гиалоплазме.

А-ДНК – сухая молекула

А-форма – это правый винт с 11 комплементарными парами оснований в каждом витке. Диаметр его составляет 2,3 нм, а длина одного витка спирали – 2,5 нм. Плоскости, образуемые спаренными основаниями, имеют наклон 20° по отношению к оси молекулы. Соседние нуклеотиды расположены в цепочках компактно – между ними всего 0,23 нм.

Такая форма ДНК возникает при низкой гидратации и при повышенной ионной концентрации натрия и калия. Она характерна для процессов, в которых ДНК образует комплекс с РНК, поскольку последняя не способна принимать иные формы. Кроме того, А-форма весьма устойчива к ультрафиолетовому облучению. В этой конфигурации дезоксирибонуклеиновая кислота содержится в грибных спорах.

Генетический код и его свойства

Генетический код — система записи информации о последовательности аминокислот в полипептиде последовательностью нуклеотидов ДНК или РНК. В настоящее время эта система записи считается расшифрованной.

Свойства генетического кода:

1. триплетность: каждая аминокислота кодируется сочетанием из трех нуклеотидов (триплетом, кодоном);
2. однозначность (специфичность): триплет соответствует только одной аминокислоте;
3. вырожденность (избыточность): аминокислоты могут кодироваться несколькими (до шести) кодонами;
4. универсальность: система кодирования аминокислот одинакова у всех организмов Земли;
5. неперекрываемость: последовательность нуклеотидов имеет рамку считывания по 3 нуклеотида, один и тот же нуклеотид не может быть в составе двух триплетов;
6. из 64 кодовых триплетов 61 — кодирующие, кодируют аминокислоты, а 3 — бессмысленные (в РНК — УАА, УГА, УАГ), не кодируют аминокислоты. Они называются кодонами-терминаторами, поскольку блокируют синтез полипептида во время трансляции. Кроме того, есть кодон-инициатор (в РНК — АУГ), с которого трансляция начинается.

Таблица генетического кода

* Первый нуклеотид в триплете — один из четырех левого вертикального ряда, второй — один из верхнего горизонтального ряда, третий — из правого вертикального.

Основные аспекты синтеза молекул на основе матрицы

Информация о структуре синтезируемой молекулы содержится в последовательности звеньев самой матрицы, к каждому из которых подбирается соответствующий элемент «дочерней» цепи. Если химическая природа синтезируемой и матричной молекул совпадают (ДНК-ДНК или ДНК-РНК), то сопряжение происходит напрямую, так как каждый нуклеотид имеет пару, с которой может связаться.

Для синтеза белка требуется посредник, одна часть которого взаимодействует с матрицей по механизму нуклеотидного соответствия, а другая присоединяет белковые звенья. Таким образом, принцип комплементарности нуклеотидов работает и в этом случае, хоть и не связывает напрямую звенья матричной и синтезируемой цепей.

Бизнес и финансы

БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиУправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги — контрольЦенные бумаги — оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудитМеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетикаАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Биосинтез ДНК: реакция в пробирке

Биологов хлебом не корми, а только дай какой-нибудь биологический процесс в пробирке воспроизвести. Вот и репликация давно уже учеными «приручена» и используется в диагностике.

В 1983 году Кэри Муллисом был придуман метод аналог биосинтеза ДНК в лаборатории — полимеразная цепная реакция (ПЦР). Для этого в пробирку помещают ферменты, затравки, нуклеозиды и другие необходимые компоненты. После этого запускают цикл биосинтеза интересующих последовательностей ДНК.

Такая схема подходит для генетических тестов:

• на выявление предрасположенностей к различным заболеваниям;
• на выявление индивидуальных особенностей метаболизма;
• на определение отцовства;
• для поиска преступников.

Суперскрученная молекула

Сверхспирализованная форма ДНК возникает, когда двухцепочечная молекула совершает дополнительное закручивание. Оно может быть направлено по часовой стрелке (положительно) либо против (в этом случае говорят об отрицательной сверхспирализации). ДНК большинства организмов суперскручена отрицательно, то есть против основных витков «двойной спирали».

В результате образования дополнительных петель – супервитков – ДНК приобретает сложную пространственную конфигурацию. В клетках эукариот этот процесс происходит с формированием комплексов, в которых ДНК отрицательно навивается на гистоновые белковые комплексы и принимает вид нити с бусинами-нуклеосомами. Свободные участки нити называются линкерами. В поддержании суперскрученной формы молекулы ДНК принимают участие и негистоновые белки, а также неорганические соединения. Так образуется хроматин – вещество хромосом.

Хроматиновые нити с нуклеосомными бусинами способны к дальнейшему усложнению морфологии в процессе, называемом конденсацией хроматина.

Репликация (редупликация) ДНК

Репликация ДНК — процесс самоудвоения, главное свойство молекулы ДНК. Репликация относится к категории реакций матричного синтеза, идет с участием ферментов. Под действием ферментов молекула ДНК раскручивается, и около каждой цепи, выступающей в роли матрицы, по принципам комплементарности и антипараллельности достраивается новая цепь. Таким образом, в каждой дочерней ДНК одна цепь является материнской, а вторая — вновь синтезированной. Такой способ синтеза называется полуконсервативным.

«Строительным материалом» и источником энергии для репликации являются дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (АТФ, ТТФ, ГТФ, ЦТФ), содержащие три остатка фосфорной кислоты. При включении дезоксирибонуклеозидтрифосфатов в полинуклеотидную цепь два концевых остатка фосфорной кислоты отщепляются, и освободившаяся энергия используется на образование фосфодиэфирной связи между нуклеотидами.

В репликации участвуют следующие ферменты:

1. геликазы («расплетают» ДНК);
2. дестабилизирующие белки;
3. ДНК-топоизомеразы (разрезают ДНК);
4. ДНК-полимеразы (подбирают дезоксирибонуклеозидтрифосфаты и комплементарно присоединяют их к матричной цепи ДНК);
5. РНК-праймазы (образуют РНК-затравки, праймеры);
6. ДНК-лигазы (сшивают фрагменты ДНК).

С помощью геликаз в определенных участках ДНК расплетается, одноцепочечные участки ДНК связываются дестабилизирующими белками, образуется репликационная вилка. При расхождении 10 пар нуклеотидов (один виток спирали) молекула ДНК должна совершить полный оборот вокруг своей оси. Чтобы предотвратить это вращение ДНК-топоизомераза разрезает одну цепь ДНК, что дает ей возможность вращаться вокруг второй цепи.

ДНК-полимераза может присоединять нуклеотид только к 3′-углероду дезоксирибозы предыдущего нуклеотида, поэтому данный фермент способен передвигаться по матричной ДНК только в одном направлении: от 3′-конца к 5′-концу этой матричной ДНК. Так как в материнской ДНК цепи антипараллельны, то на ее разных цепях сборка дочерних полинуклеотидных цепей происходит по-разному и в противоположных направлениях. На цепи 3’–5′ синтез дочерней полинуклеотидной цепи идет без перерывов; эта дочерняя цепь будет называться лидирующей. На цепи 5’–3′ — прерывисто, фрагментами (фрагменты Оказаки), которые после завершения репликации ДНК-лигазами сшиваются в одну цепь; эта дочерняя цепь будет называться запаздывающей (отстающей).

Купить проверочные работы по биологии

Особенностью ДНК-полимеразы является то, что она может начинать свою работу только с «затравки» (праймера). Роль «затравок» выполняют короткие последовательности РНК, образуемые при участи фермента РНК-праймазы и спаренные с матричной ДНК. РНК-затравки после окончания сборки полинуклеотидных цепочек удаляются.

Репликация протекает сходно у прокариот и эукариот. Скорость синтеза ДНК у прокариот на порядок выше (1000 нуклеотидов в секунду), чем у эукариот (100 нуклеотидов в секунду). Репликация начинается одновременно в нескольких участках молекулы ДНК. Фрагмент ДНК от одной точки начала репликации до другой образует единицу репликации — репликон.

Репликация происходит перед делением клетки. Благодаря этой способности ДНК осуществляется передача наследственной информации от материнской клетки дочерним.

Особенности репликационного комплекса

Репликация протекает также с участием сложной совокупности ферментов – реплисомы, главную роль в которой играет ДНК-полимераза.

Одна из цепочек в ходе биосинтеза ДНК является лидирующей и формируется непрерывно. Образование отстающей цепи проходит путем присоединения коротких последовательностей – фрагментов Оказаки. Эти фрагменты сшиваются при помощи ДНК-лигазы. Такое течение процесса называется полунепрерывным. Кроме того, его характеризуют как полуконсервативный, поскольку в каждой из новообразованных молекул одна из цепей – материнская, а вторая – дочерняя.

Репликация ДНК – это один из ключевых этапов при клеточном делении. Данный процесс лежит в основе передачи наследственной информации новому поколению, а также роста организма.

Транскрипция и трансляция у прокариот

«Механизмы» сборки полинуклеотидных и полипептидных цепочек у прокариот и эукариот не различаются. Но в связи с тем, что гены прокариот не имеют экзонов и интронов (исключение — гены архебактерий), располагаются группами, и на эту группу генов приходится один промотор, появляются следующие особенности транскрипции и трансляции у прокариот.

1. В результате транскрипции образуется полицистронная иРНК, кодирующая несколько белков, совместно обеспечивающих определенную группу реакций.
2. иРНК имеет несколько центров инициации трансляции, терминации трансляции и НТО.
3. Не происходят КЭПирование, полиаденилирование и сплайсинг иРНК.
4. Трансляция начинается еще до завершения транскрипции; эти процессы не разделены во времени и пространстве, как это имеет место у эукариот.

1 — ДНК; 2 — РНК-полимераза; 3 — Нуклеозидтрифосфаты ГТФ, ЦТФ, АТФ, УТФ.

Можно добавить, что срок «жизни» прокариотических иРНК — несколько минут (у эукариот — часы и даже сутки).

• Перейти к лекции №9 « Строение прокариотической клетки. Вирусы»

• Перейти к лекции №11 « Понятие об обмене веществ. Биосинтез белков»

• Смотреть оглавление (лекции №1-25)

Принципы биосинтеза: матричность, комплементарность и полуконсервативность

Репликация — сложный матричный процесс, и многие его детали до сих пор неизвестны

За открытия в области изучения репликации присуждено несколько Нобелевских премий, что подчеркивает важность изучения этого процесса для науки.. В репликации матрица — это одна из спиралей ДНК

По ней можно безошибочно достроить вторую цепь. Только в биосинтезе ДНК новая цепочка — не точная копия исходной, а скорее ее зеркальное отражение. Создается она по двум простым правилам комплементарности:

В репликации матрица — это одна из спиралей ДНК. По ней можно безошибочно достроить вторую цепь. Только в биосинтезе ДНК новая цепочка — не точная копия исходной, а скорее ее зеркальное отражение. Создается она по двум простым правилам комплементарности:

1. А — Т
2. Г — Ц

Это значит, что если на одной спирали находится аденозин, то на второй напротив нее всегда стоит тимидин, а напротив гуанозина — цитидин.

Когда биосинтез завершился, из одной ДНК получаем две абсолютно такие же. В каждой из новых ДНК одна цепочка материнская, а вторая — достроенная по принципу «А–Т, Г–Ц» . Половинка старая, половинка новая — такой принцип называется полуконсервативным.

Как воспроизводится генетическая программа

Благодаря комплементарному строению возможно матричное самовоспроизведение молекулы ДНК. При этом происходит копирование содержащейся в ней информации. Удвоение молекулы с образованием двух дочерних «двойных спиралей» называется репликацией ДНК. Это сложный процесс, протекающий с участием многих компонентов. Но при известном упрощении его можно представить в виде схемы.

Инициируется репликация особым комплексом ферментов на определенных участках ДНК. При этом двойная цепочка расплетается, формируя репликационную вилку, где и проходит процесс биосинтеза ДНК – наращивания комплементарных последовательностей нуклеотидов на каждой из цепочек.

Трансляция

Матричный синтез белка и у прокариот, и у эукариот осуществляется в специализированных органоидах — рибосомах. Последние состоят из двух субъединиц, одна из которых (малая) служит для связывания тРНК и матричной РНК, а другая (большая) принимает участие в образовании пептидных связей.

Началу трансляции предшествует активация аминокислот, т. е. присоединение их к соответствующим транспортным РНК с образованием макроэргической связи, за счет энергии которых впоследствии осуществляются реакции транспептидирования (присоединения к цепи очередного звена).

В процессе синтеза также принимают участие белковые факторы и ГТФ. Энергия последнего необходима для продвижения рибосомы по матричной цепи РНК.

Что такое ДНК человека

Человеческая ДНК, содержащаяся в ядре клетки, упакована в 23 пары хромосом и содержит около 3,1 миллиарда спаренных нуклеотидов. Помимо ядерной, в клетках человека, как и остальных эукариотических организмов, присутствует митохондриальная ДНК – фактор наследственности клеточных органелл митохондрий.

Кодирующие гены ядерной ДНК (их насчитывают от 20 до 25 тысяч) составляют лишь небольшую часть генома человека – примерно 1,5 %. Остальная часть ДНК ранее именовалась «мусорной», но многочисленные исследования выявляют существенную роль некодирующих участков генома, речь о которых шла несколько выше

Исключительно важно, кроме того, изучение процессов обратной транскрипции в человеческой ДНК

Наука уже сформировала достаточно четкое понимание того, что такое ДНК человека в структурном и функциональном отношении, но дальнейшая работа ученых в этой области будет приносить новые открытия и новые биомедицинские технологии.

Репликация ДНК и ее строение

И первичная, и вторичная структуры ДНК возникают в ходе явления, называемого репликацией – образования из материнской макромолекулы двух идентичных ей «двойных спиралей». При репликации исходная молекула расплетается, и на освободившихся одиночных цепочках происходит наращивание комплементарных оснований. Поскольку половинки ДНК антипараллельны, этот процесс протекает на них в разных направлениях: по отношению к материнским цепочкам от 3’-конца к 5’-концу, то есть новые цепочки растут в направлении 5’ → 3’. Лидирующая цепь синтезируется непрерывно в сторону репликационной вилки; на отстающей цепи синтез совершается от вилки отдельными участками (фрагменты Оказаки), которые затем сшивает между собой особый фермент – ДНК-лигаза.

Пока продолжается синтез, уже сформированные концы дочерних молекул претерпевают винтообразное закручивание. Затем, еще до окончания репликации новорожденные молекулы начинают образовывать третичную структуру в процессе, именуемом сверхспирализацией.

Неканоническая Z-ДНК

В отличие от канонических ДНК, молекула типа Z представляет собой левозакрученный винт. Она самая тонкая из всех, имеет диаметр всего 1,8 нм. Витки ее длиной 4,5 нм как бы вытянуты; эта форма ДНК содержит 12 спаренных оснований на каждый виток. Расстояние между соседними нуклеотидами также достаточно велико – 0,38 нм. Так что Z-форма характеризуется наименьшей степенью скрученности.

Образуется она из конфигурации B-типа на тех участках, где в составе нуклеотидной последовательности чередуются пуриновые и пиримидиновые основания, при изменении содержания ионов в растворе. Формирование Z-ДНК связано с биологической активностью и является очень кратковременным процессом. Подобная форма нестабильна, что создает трудности при исследовании ее функций. Пока что они в точности не ясны.

Непостоянные мотивы

В 1953 году генетики Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли двойную спираль ДНК. В ней азотистые основания (аденин, гуанин, тимин, цитозин) первой цепи в строгом соответствии соединяются с основаниями второй цепи: например, аденин соединяется только с тимином.

Учёные из Института медицинских исследований Гарвана (Австралия) обнаружили в клетках человека принципиально новые формы организации ДНК. В ней азотистые основания, например цитозин, сплетаются с цитозином не на противоположной, а на одной и той же цепи, образуя соединение, напоминающее узел. Впервые биологам удалось получить столь необычные формы ДНК в конце XX века в лабораторных условиях. Наиболее благоприятной для этих «конструкций» ДНК оказалась кислая среда, нетипичная для организма человека, поэтому учёные не надеялись обнаружить подобные структуры в живых клетках.

Чтобы найти необычные узлы внутри клетки, учёные создали крошечный зонд — фрагмент антитела, который умеет распознавать узлы ДНК. Благодаря этому зонду в ядрах нескольких типов человеческих клеток были найдены узлы ДНК. С помощью специальных флуоресцентных маркеров генетики смогли «подсветить» области, где располагались новые формы ДНК, которые они назвали i-мотивами. Светящиеся отметки то исчезали, то появлялись снова. В результате исследователи пришли к выводу, что, образовавшись, новая форма ДНК распадается, а затем формируется вновь на различных стадиях жизни клетки.

«Мы думаем, что формирование и распад i-мотивов ДНК позволяют им «включать» или «отключать» работу определённых генов, а также влиять на скорость считывания информации с этих генов», — отметил Дэниел Крайст.

Учёные считают, что именно из-за своего «непостоянства» новая форма ДНК долгое время ускользала от их глаз.

• globallookpress.com

Реакции матричного синтеза

Это особая категория химических реакций, происходящих в клетках живых организмов. Во время этих реакций происходит синтез полимерных молекул по плану, заложенному в структуре других полимерных молекул-матриц. На одной матрице может быть синтезировано неограниченное количество молекул-копий. К этой категории реакций относятся репликация, транскрипция, трансляция и обратная транскрипция.