Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

13.1: Спираль ДНК
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Спираль ДНК
 
Этот закадровый голос сгенерирован компьютером
ТРАНСКРИПТ
* Текстовый перевод сгенерирован компьютером

13.1: Спираль ДНК

Обзор

Дезоксирибонуклеиновой кислоты, или ДНК, является генетическим материалом, ответственным за передачу черты из поколения в поколение во всех организмах и большинстве вирусов. ДНК состоит из двух нитей нуклеотидов, которые обветшали друг друга, чтобы сформировать двойную спираль. Открытие структуры ДНК происходило постепенно в течение почти столетия, представляя собой одну из самых известных и увлекательных историй в истории науки.

Структура ДНК в деталях

Каждая нить ДНК состоит из подразделений, называемых нуклеотидами, которые содержат сахар дезоксиридобос, фосфатную группу, и один из четырех азотсодержащих оснований: аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T). Аденин и гуанин являются членами более крупного класса химических веществ, называемых пуринами, которые все содержат двухколейные структуры. Цитозин и тимин принадлежат к группе одноко ringed структур, называемых пиримидинами.

Соседние нуклеотиды в одной нити ковалентно связаны фосфодитерными связями. Две нити нуклеотидов содержатся вместе водородными связями, в которых аденины в одной нити пары с тиминами в том же положении в другой нити, и цитозины в одной нити пары с гуанинами в том же положении в другой нити. Это склеивание водорода является возможным благодаря антипараллебельной компоновки двух нитей ДНК, в которых 5' и 3' концы нитей ориентированы в противоположных направлениях. Без этого нуклеотидов было бы в неправильном положении, чтобы сформировать водородные связи между нитей.

Две нити молекулы ДНК плотно раны в пружинной структуры называется двойной спирали. Однако двойная спираль не совсем симметрична. Вместо этого, Есть регулярно происходящих канавки в структуре. Основной паз происходит там, где сахар-фосфат позвоночника относительно далеко друг от друга. Это пространство предоставляет доступ к ДНК-связывающих белков, таких как транскрипционные факторы. Незначительная канавка, напротив, происходит там, где сахар-фосфатные позвоночники находятся близко друг к другу. Относительно немногие белки связываются с ДНК через незначительный паз.

Открытие структуры ДНК: краткая история

История открытия структуры ДНК начинается в 1869 году, когда швейцарский ученый Фридрих Мишер обнаружил вещество, которое он назвал "нуклеин". В процессе извлечения белка из белых кровяных телец, Мишер обнаружил неожиданное вещество, которое имело относительно высокое содержание фосфора. Он не знал, что это такое, но подозревал, что это может быть биологически важно. Мишер был прав, но научному сообществу понадобились десятилетия, чтобы в полной мере оценить его идеи.

Следующее критическое открытие сделал российский биохимик Феб Левен. В 1919 году Левен предположил, что нуклеин, к тому времени известный как нуклеевая кислота, состоял из цепей молекул, которые он называл полинуклеотидами. Предложение Левена вытекает из его исследования дрожжей, в котором он обнаружил, что отдельные нуклеотиды состоят из фосфатной группы, сахара и азотсодержащей базы. Хотя полинуклеотидная модель Левена была правильной во многих отношениях, до сих пор неясно, как базы были расположены в молекуле ДНК.

Австрийский биохимик Эрвин Чаргафф расширил работу Левена. Работая в конце 1940-х годов, Чаргафф сделал ключевой вывод: количество аденина в ДНК всегда примерно равно количеству тимина, а количество гуанина всегда примерно равно количеству цитозина. Эта модель стала известна как правило Чаргаффа и была ключевым доказательством, что позволило окончательное выяснение структуры ДНК.

В начале 1950-х годов американский биолог Джеймс Уотсон и английский физик Фрэнсис Крик мчались со своим главным соперником, американцем Лайнусом Полингом, чтобы обнаружить трехмерную структуру ДНК. Опираясь на работу Чаргаффа, они использовали знания физики, математики и химии для построения физических моделей ДНК. Но они не увенчались успехом, пока не получили важную часть данных: рентгеновская «фотография» ДНК, которая точно указала на ее двойную хелику. Эта фотография была неопубликованными данными физика Розалинд Франклин и была передана Уотсону и Крику без ведома Франклина. Уотсон и Крик опубликовали свое описание структуры ДНК в 1953 году, и вместе с Морисом Уилкинсом (сотрудником Franklin's) они получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1962 года за это открытие. К сожалению, Франклин умер в 1958 году и поэтому не имел права на Нобелевскую премию.


Литература для дополнительного чтения

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter