Физико-химические свойства и функции ДНК

Уровни компактизации хроматина

Фибрилла	Степень укорочения	Диаметр в нм.
ДНК
Нуклеосомная структура
Элементарная хроматиновая фибрилла, нуклеомер
Петельно-доменная структура, хромомерно –хромонемный уровень, интерфазная хромонема		200-300
Хроматида		600-700нм.
Метафазная хромосома		600-1400

ДНК – сильная многоосновная кислота, полностью ионизированная при рh 4.0-11.0. За этими границами ДНК раскручивается. Фосфатные группы связывают ионы Са²⁺, Mg²⁺, амины и гистоны. Молекулярная масса ДНК достигает десятки миллиардов кДа.

При действии температур в интервале 70-80° разрушаются водород- ные и гидрофобные связи, что приводит к расхождению полинуклео- тидных цепей. Этот процесс называется денатурацией ДНК. При быст- ром охлаждении после денатурации свойства ДНК не восстанав- ливаются; при медленном же охлаждении цепи комплементарно соединя- ются; восстанавливается структура и свойства молекулы, т.е, происходит ренатурация молекулы ДНК.

Биологической функцией молекулы ДНК является хранение, воспроизведение (репликация) и передача (транскрипция) генетической информации клетки. Доказательством этого служат результаты иссле-

дований пневмококков, проведенные в 1944 г. О. Эвери, К. Мак-Леодом и М. Мак-Карти из Рокфеллеровского института. Они продолжили работы Ф. Гриффитса (1928), который наблюдал изменение наследственных свойств одного бактериального штамма под влиянием материала, полученного из убитых клеток другого штамма. Известно, что бактерия Rneumococcus pneumoniac имеет несколько форм. Бактерии S-формы имеют углеводные капсулы, образуют гладкие колонии, являются виру- лентными (патогенными) и убивают инфицированных животных. Авиру- лентная (не патогенная) R-форма, образует шероховатые колонии и не имеют капсул. Ф. Гриффитс вводил мышам культуру живой R-формы вместе с мертвой S-формой, убитой высокой температурой (65°). Мыши погибали и из их крови выделялись живые пневмококки (то есть, R-форма), но с капсулой и свойствами S-формы. Таким образом, оказалось, что свойства убитого пневмококка - способность образовывать капсулу и быть патогенной - перешло к живой бактерии. Следовательно, произошел перенос генетического материала от одного организма к другому, а именно, какая–то часть наследственного вещества бактерии S-формы перешла к R-форме, в результате этого R-форма транс- формировалась, приобрела способность образовывать капсулу и стала вирулентной. Изменение наследственных свойств одной бактерии под влиянием трансформирующего агента другой бактерии Ф.Гриффитс назвал трансформацией ( рис.96).

Рис. 96. Трансформация у бактерий Pneumococcus (Из: Иванов,2006)

Химическую природу этого установили О. Эвери, К.Мак-Леод и Мак-Карти. Они выделяли ДНК из убитой теплом S-бактерии и переносили её в R-бактерию, которая результате этого приобретала свойства вирулентности и становилась инфекционной. Таким образом, ДНК из вирулентной бактерии изменяла (трансформировала) свойства невирулентной ДНК. Следовательно, именно ДНК несла информацию о вирулентности бактерии, а, значит, трансформирующим агентом являлась молекула ДНК, что доказывает генетическую роль ДНК в передаче наследственной информации.

Еще одним доказательством генетической функции ДНК является процесс трансдукции, который был открыт в 1951 г. Н. Циндером и Дж. Ледербергом. В процессе репликации фага внутри бактерии, фрагмент ДНК бактерии проникает в фаговую частицу и переносится в другую бактерию во время фаговой инфекции.

Подтверждение того, что именно ДНК вируса ответственна за пере- нос бактериальной ДНК вирусом было представлено в работах Херши и Чейза (1952). Они пометили ДНК бактериофага Т2 радиоактивным изото- пом 32р. и выращивали этот фаг в одной бактерии, а затем инфицирова- ли им другую бактерию, в которой появлялась генетическая информация первой бактерии. Было доказано, что инфицирующим агентом является молекула, содержащая меченный 32р изотоп. Явление, при котором генетическая информация бактериальной клетки переносится в другую с помощью бактериофага называется трансдукция. Дополнительными доказательствами генетической роли ДНК являются: 1 - постоянство содержания ДНК во всех соматических клетках организма; 2 - соответствие содержания ДНК плоидности клетки: в соматических клетках её вдвое больше чем в половых; 3 - инфицирующая активность изолированной нуклеиновой кислоты вирусов.

Точная передача генетической информации обеспечивается принципом комплементарности и осуществляется в ходе репликации полуконсервативным способом.

Дата добавления: 2015-06-04