15. Модель ДНК

Одной из НАиболее слоЖНых загадок в биологии XX в. было строение «нитей жизнИ» — молекул белка и нуклеиновых кислот. Оказалось, ЧТо молекулЫ белка — это объединения нескольких длинных цепей, составленных из 20 аминокислот.

Чтобы разгадать структуру хотя бы одной цепи, ее отделяют от остальных и подвергают ДЕйствию фермЕнТов, разрывающих цепь на строго определенные части. Эти части уже можно подвергнуть химическому анализу и выяснить в них порядок аминокислот. Затем возникает вопрос о сборке всей цепи из изученНЫх частей. Для этого снова берут те же молекулы белка и подвергают их действию иных ферментов. Тогда они распадаются на другие части, строение которых тоже поддается изучению. Путем изучения перекрытий отдельных частей удается выяснить порядок аминокислот во всей цепи. Разумеется, такой комбинаторный анализ требует привлечеНИя мощной вычислительной техники. Сочетая комбинаторные рассмотрения с изучением рентгеновских снимков, ученым удалось разгадать строение мНОгих белков, в частности гемоглобина, инсулина и др.

Торжеством комбинаторного подхода к явлениям жизни можно считать расшифровку строения Дезоксирибо-нуклеиновой кислоты (ДНК), сделанную в Кембридже Ф. Криком и Дж Уотсоном в 1953 г. Было известно, что ДНК играет важную роль в наследовании свойств организмов. Это привлекало к ее изучению многих исследователей. Химический анализ показал, что в состав ДНК входяТ фосфатосахарные группы, соединенные с четырьмя азотистыми основаниями — двумя пиримидиновыми (цитозин и Тимин) и двумя пуриновыми (аденин и гуанин), причем пуриновые основания по размерам больше пиримидиновых. Такие группы, соединенные с основаниями, называют Нуклеотидами. Американский химик Чаргафф тщательнейшим образом измерил количество различных нуклеотидов в ДНК растений и животных и открыл удивительную зависимость: количество молекул Адепина всегда равнялось количеству молекул Тимина, А количество молекул гуанина — количеству молекул цитозина.

Вопрос состоял в том, как соединены между собой Нуклеотиды и как это соединение объясняет генетические свойства ДНК. А это уже был вопрос, связанный с комбинаторикой. По аналогии с ранее изученным строением белков возНИкла идея о спиральной структуре ДНК.

Крик и Уотсон решили начать комбинировать нуклеотиды друг с другом так, чтобы они дали спираль нужных размеров (эти размеры были установлены ранее с помощью рентгеноструктурного анализа). В мастерской изготовили модели нуклеотидов, и началось комбинирование их друг с другом, корректируемое соображениями, основывающимися на квантовой механике и биохимии. После нескольких неудачных попыток оказалось, что наилучшей конструкцией является виНТовая лестница, в которой Фосфатосахарные группы образуют перила, а ступеньки состоят из пар азотистых оснований — аденина с Тимином или гуанина с Цитозином. Так как каждую ступеньку можно еще повернуть НА 180°, то ПОлучается четыре вида ступенек.

< Предыдущая		Следующая >