Получение азотистых оснований (аденина и гуанина) нуклеиновых кислот

11.2.2. Азотистые основания- производные пурина( аденин, гуанин)

Получение азотистых оснований (аденина и гуанина) нуклеиновых кислот

пурин

Пурин- конденсированное гетероароматическое соединение, в составе которого два гетероциклических соединения: пиримидин и имидазол. Обратите внимание на правило нумерации атомов. Атом водорода может занимать два положения : у атома N 9 и у атома N7 ( устанавливается равновесие между двумя изомерами)

В составе нуклеиновых кислот ДНК и РНК обнаружены два соединения, производные пурина: аденин и гуанин.

аденин гуанин

6-аминопурин 2-амино-6-оксопурин

Атом водорода в имидазольном цикле пурина и гуанина также может занимать положения N7 или N 9 , но нуклеиновых кислотах реализуется форма N9 –Н и с этим атомом образуется N9 – гликозидная связь в нуклеозидах. нуклеотидах и нуклеиновых кислотах.

Гуанин может образовать две таутомерные формы: лактимную и лактамную , но вновь в составе нуклеиновых кислот гуанин существует в лактамной форме, которая обеспечивает образование комплементарной пары с цитозином.

Незначительные изменения в строении азотистых оснований изменяет их биологическую роль и биологическую активность. Это обстоятельство используют при создании лекарственных препаратов.

, тормозящих образование нуклеиновых кислот в клетках микроорганизмов, которые инфицируют организм человека , или в раковых клетках, отличающихся высокой способностью к делению ( См.

лекцию « Лекарственные препараты»).

11.3. Нуклеозиды

Нуклеозидом называется N-β- гликозид, у которого агликон ( неуглеводная часть) является азотистым основанием , производным пиримидина или пурина.

В зависимости от того, какой моносахарид входит в состав нуклеозида, их подразделяют на два вида – рибозиды и дезоксирибозиды.

Нуклеозиды являются промежуточными соединениями в синтезе нуклеотидов, и в клетке в иных метаболических процессах не участвуют, но синтетические нуклеозиды нашли применение как лекарственные препараты. Они обладают меньшей токсичностью, чем входящий в их состав агликон( производное пиримидина или пурина), всасываются нуклеозиды лучше по сравнению со свободными азотистыми основаниями.

Номенклатура.

Нуклеозиды, содержащие в своем составе пиримидин, имеют в названии

окончание – ин

Нуклеозиды, содержащие в своем составе пурин , имеют в названии

окончание – озин

Обратите внимание на номенклатуру нуклеозидов, содержащих тимин.

Тимин- основание ДНК , и если нуклеозид содержит дезоксирибозу, то в названии нуклеозида ( тимидин) не требуется подчеркивать химическую природу углевода.

Если тимин связан с рибозой, что представляет собой нетипичную биологическую ситуацию, то в названии указывается название углевода ( тимидинрибозид или рибозид тимидина

Наиболее распространенные нуклеозиды

Тип связиN-β- гликозидная

Азотистое основаниеНуклеозидуглевод рибозаНуклеозидуглевод дезоксирибоза
урацилуридиндезоксиуридин
цитозинцитозиндезоксицитозин
тиминтимидинрибозидтимидин
аденинаденозиндезоксиаденозин
гуанингуанозиндезоксигуанозин
гипоксантининозиндезоксиинозин

)

Уридин Тимидинрибозид Тимидин

В природных нуклеозидах, содержащих аденин, гуанин , гипоксантин и другие пуриновые соединения, всегда образуется N9 -β- гликозидная связь

Аденозин Дезоксигуанозин

На всех вышеприведенных рисунках показано реальное пространственное взаимное расположение углевода и азотистого основания:

– поворот вокруг гликозидной связи затруднен.

– расположение цикла пентозы влево от связи соответствует единственно правильному изображению β- гликозидной связит

– карбонильные и аминогруппы циклов повернуты в противоположную сторону сторону от пентозы( так эти группы смогут участвовать в создании комплементарных пар)

Источник: https://studfile.net/preview/7253476/page:64/

Урок 13. азотсодержащие гетероциклические соединения. нуклеиновые кислоты – Химия – 10 класс – Российская электронная школа

Получение азотистых оснований (аденина и гуанина) нуклеиновых кислот

Химия, 10 класс

Урок № 13. Азотсодержащие гетероциклические соединения. Нуклеиновые кислоты

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению азотсодержащих гетероциклических соединений: пиридина, пиррола, пиримидина, пурина и их производных. На уроке учащиеся познакомятся с нуклеиновыми кислотами, их биологическим значением, структурой нуклеотидов, узнают о комплементарных азотистых основаниях.

Глоссарий

Аденин – азотистое основание пуринового ряда, аминопроизводное пурина, входит в состав нуклеотидов нуклеиновых кислот. Комплементарен с урацилом и тимином.

Гуанин – азотистое основание пуринового ряда, оксо- аминопроизводное пурина, входит в состав нуклеотидов нуклеиновых кислот. Комплементарен с цитозином.

Дезоксирибоза – углевод, пентоза, входит в состав нуклеоидов дезоксирибонуклеиновой кислоты.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – нуклеиновая кислота, макромолекула которой представляет собой двойную закрученную спираль, образована нуклеотидами, в состав которых входят молекулы дезоксирибозы, аденина, гуанина, тимина, цитозина и остатки ортофосфорной кислоты. Обеспечивает хранение и передачу генетической информации живых организмов.

Комплементарные азотистые основания – азотистые основания в составе нуклеотидов нуклеиновых кислот, способные образовывать водородные связи только с определённым видом азотистых оснований. Основания пиримидинового ряда комплементарны основаниям пуринового ряда: аденин комплементарен с урацилом и тимином, гуанин комплементарен с цитозином.

Нуклеотиды – мономеры, из которых построены макромолекулы нуклеиновых кислот. Состоят из остатка пентозы, азотистого основания и остатка фосфорной кислоты.

Нуклеиновая кислота – биологический полимер, состоящий из большого количества нуклеотидов, жизненно важный компонент клетки, хранилище генетической информации и участник процесса синтеза белка.

Пиридин – шестичленное азотсодержащее гетероциклическое соединение, содержит один атом азота, обладает ароматическими свойствами.

Пиримидин – шестичленное азотсодержащее гетероциклическое соединение, содержит два атома азота. Производные пиримидина входят в состав нуклеотидов, из которых состоят нуклеиновые кислоты.

Пиррол – пятичленное азотсодержащее гетероциклическое соединение, содержит один атом азота, обладает ароматическими свойствами. Пиррольные циклы входят в состав молекул гемоглобина, хлорофилла, витамина В12.

Пурин – азотистое основание, конденсированное азотсодержащее гетероциклическое соединение, состоит из шести- и пятичленного циклов, содержит четыре атома азота. Производные пурина входят в состав нуклеотидов, из которых состоят нуклеиновые кислоты.

Рибоза – углевод, пентоза, входит в состав нуклеотидов рибонуклеиновой кислоты.

Рибонуклеиновая кислота (РНК) – нуклеиновая кислота, макромолекула которой образована нуклеотидами, состоящими из рибозы, аденина, гуанина, урацила, цитозина и остатков ортофосфорной кислоты. Представляет собой одиночную закрученную спираль. В клетке выполняет функции копирования, переноса генетической информации, участвует в синтезе белков.

Тимин – азотистое основание пиримидинового ряда, метил- оксопроизводное пиримидина, входит в состав нуклеотидов, образующих ДНК.

Урацил – азотистое основание пиримидинового ряда, оксопроизводное пиримидина, входит в состав нуклеотидов, образующих РНК.

Цитозин – азотистое основание пиримидинового ряда, амино- оксопроизводное пиримидина, входит в состав нуклеотидов, образующих нуклеиновые кислоты.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тесто по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

  • Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Гетероциклические соединения

Гетероциклическими называют такие соединения, которые, кроме атомов углерода, содержат атомы других элементов, таких как кислород, азот, сера.

Для живых организмов важное значение имеют гетероциклические соединения, содержащие в цикле один или несколько атомов азота, например гемоглобин и хлорофилл.

Пиридин

Если в молекуле бензола заменить один из атомов углерода на атом азота, получится молекула пиридина.

Пиридин, так же как и бензол, является ароматическим соединением, так как один из р-электронов атома азота участвует в образовании π-электронного облака.

В молекуле пиридина атомы углерода и азота находятся в sp2-гибридном состоянии. Углы между связями в цикле примерно равны 120о, что определяет плоское строение молекулы.

Пиридин – бесцветная жидкость с резким неприятным запахом, кипит при 115 оС. В природе пиридин содержится в каменноугольной смоле.

Неподелённая электронная пара в атоме азота определяет основной характер пиридина. С кислотами он образует соли.

В реакции галогенирования и нитрования пиридин вступает труднее, чем бензол. Атом азота имеет большую величину электроотрицательности, он оттягивает на себя электронную плотность. Электрофильное замещение происходит только при нагревании до 250… 300 оС и только в мета-положение.

Два производных пиридина: никотиновая кислота и никотинамид вместе образуют витамин РР, который участвует в синтезе белков, регулирует уровень холестерина в крови, предотвращает возникновение диабета I типа, предупреждает развитие заболевания кожи пеллагры.

Пиррол

Гетероциклическое азотсодержащее соединение, образующее пятичленный цикл, называется пиррол.

Пиррол, как и пиридин, обладает ароматическими свойствами. Атомы углерода и азота находятся в sp2-гибридном состоянии, а электроны на негибридных р-орбиталях образуют общее π-электронное облако.

Пиррол – бесцветная жидкость с запахом хлороформа, слабо растворяется в воде, кипит при температуре 130 оС. В природе находится в каменноугольной смоле, также может быть выделен при пиролизе обезжиренных костей животных.

Пиррол, в отличие от пиридина, не проявляет основных свойств, а является очень слабой кислотой.

Реакции электрофильного замещения в молекуле пиррола проходят легче, чем в пиридине. Это объясняется отсутствием свободной электронной пары в атоме азота.

Получить пиррол можно путём синтеза из солей аммония и сахарных кислот, и при каталитическом взаимодействии фурана и аммиака.

Пиррол входит в состав гемоглобина, хлорофилла и витамина В12.

Гетероциклические соединения с двумя и более атомами азота

Существуют гетероциклические соединения, в молекулы которых входят по два и более атомов азота. Наиболее важными из них являются пиримидин и пурин. Эти соединения входят в состав нуклеиновых кислот, ответственных за передачу наследственной информации.

Пиримидин и пурин, а также их производные относят к азотистым основаниям, так как атом азота, не связанный с атомом водорода, придает этим соединениям основные свойства.

Производные пиримидина и пурина

В состав нуклеиновых кислот входят производные пиримидина: урацил, тимин и цитозин.

Из производных пурина в состав нуклеиновых кислот входят аденин и гуанин.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты – биологические полимеры, состоящие из большого числа нуклеотидов. В свою очередь, нуклеотиды образованы остатками пиримидиновых и пуриновых оснований, углеводами: рибозой или дезоксирибозой, а также остатками ортофосфорной кислоты.

Нуклеотиды соединены между собой сложноэфирными связями.

Нуклеиновые кислоты, в состав которых входят нуклеотиды, содержащие остатки углевода рибозы получили название РНК – рибонуклеиновые кислоты. В состав нуклеотидов РНК входят аденин, гуанин, урацил и цитозин. РНК представляют собой одиночную спираль.

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота, образована нуклеотидами, состоящими из остатков углевода дезоксирибозы и азотистых оснований аденина, гуанина, тимина и цитозина. ДНК состоит из двух спиралей, соединённых друг с другом водородными связями.

Водородные связи могут образовываться только между азотистыми основаниями определённого вида. Пиримидиновое основание всегда соединяется с пуриновым, причем тимин (или урацил) всегда образует связь с аденином, а цитозин – с гуанином. Азотистые основания, образующие пары за счет водородных связей, называются комплементарными, то есть дополняющими друг друга.

Роль ДНК в живом организме трудно переоценить. В ней закодирован состав всех белков организма. РНК считывает эту информацию (транскрипция), переносит её к рибосомам и участвует в синтезе белка (трансляция).

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Решение задачи на вычисление выхода продукта реакции.

Условие задачи: При йодировании 50 г пиррола получили 360 г тетрайодпиррола. Чему равен выход продукта реакции? Ответ запишите с точностью до десятых долей.

Шаг первый: вычислим молярную массу пиррола.

М1 = 4·12 + 14 + 5·1 = 67 г/моль.

Шаг второй: вычислим молярную массу тетрайодпиррола:

М2 = 4·12 + 14 + 4·127 + 1 = 571 г/моль.

Шаг третий: найдем количество тетрайодпиррола при 100%-ном выходе. Для этого составим пропорцию:

50 : 67 = х : 571, откуда х = (50·571) : 67 = 426 г.

Шаг четвертый: найдём выход продукта реакции.

(360 : 426)·100 = 84,5 %.

Ответ: 84,5.

2.Решение задачи на определение необходимого количества реагента.

Условие задачи: Взаимодействием ацетилена и формальдегида с последующей обработкой промежуточного продукта аммиаком получают пиррол. Выход реакции при использовании 20%-ного избытка аммиака составляет 85%. Какой объём аммиака (л), измеренный при нормальных условиях, необходим для получения 0,5 кг пиррола?

Ответ запишите с точностью до десятых долей.

Шаг первый: В молекуле аммиака один атом азота и в молекуле пиррола тоже один атом азота, то есть для получения 1 моль пиррола требуется (без учёта избытка) 1 моль аммиака. При нормальных условиях 1 моль аммиака занимает объём, равный 22,4 л.

Шаг второй: вычислим молярную массу пиррола:

М1 = 4·12 + 14 + 5·1 = 67 г/моль.

Шаг третий: составим пропорцию и найдём необходимый объём аммиака.

х : 22,4 = 500 : 67. (0,5 кг = 500 г). х = 167 л.

Шаг четвёртый: найдём объём аммиака с учётом 20%-ного избытка.

167 л – 100 %;

V л – 120 %.

V = (167·120) : 100 = 200,6 л.

Ответ: 200,6.

Источник: https://resh.edu.ru/subject/lesson/6296/conspect/

Азотистые основания нуклеотидов ДНК — аденин, гуанин, тимин и цитозин

Получение азотистых оснований (аденина и гуанина) нуклеиновых кислот

К азотистым основаниям относят аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T), который входит в состав только ДНК, а урацил (U) заменяет его в РНК.

Они обладают схожими структурами и химическими свойствами. Это гетероциклические органические соединения, производные пиримидина и пурина, входящие в состав нуклеотидов.

Аденин и гуанин — производные пурина, а цитозин, урацил и тимин — производные пиримидина.

Когда азотистые основания присоединяются ковалентной связью к 1' атомам рибозы (в РНК) или дезоксирибозы (в ДНК), а к 5'-гидроксильной группе сахара присоединяется одна или несколько фосфатных групп, образуются нуклеотиды.

стандартные нуклеотиды ДНК составляют триплеты — участки ДНК, кодирующие одну аминокислоту. Например, с триплета АУГ (ему соответствует аминокислота метионин) обычно начинается синтез белка на рибосомах. Нуклеозиды, приведённые в таблице, входят в состав моно-, ди- и трифосфатов. Например, аденозин входит в состав АТФ — важнейшего энергетического ресурса организма.

Пурин C5N4H4 — гетероциклические соединения, имидазольные производные пиримидинов. Производные пурина играют важную роль в химии природных соединений (пуриновые основания ДНК и РНК; кофермент NAD; алкалоиды, кофеин и т. д.) и, благодаря этому, в фармацевтике — ядро пурина входит в состав некоторых антибиотиков.

Пурин и ряд его производных обладают противоопухолевой, противовирусной и противоаллергической активностью. Аденин — азотистое основание, аминопроизводное пурина. Образует две водородных связи с урацилом (в РНК) и тимином (в ДНК) по правилу комплементарности. Представляет собой бесцветные кристаллы. Химическая формула С5H5N5. Аденин проявляет основные свойства.

Аденин входит в состав многих жизненно важных для живых организмов соединений, таких как аденозин, аденозинфосфорные кислоты, нуклеиновые кислоты, адениновые нуклеотиды и др. В виде этих соединений аденин широко распространен в живой природе. Гуанин — азотистое основание, аминопроизводное пурина, является составной частью нуклеиновых кислот.

Химическая формула — C5H5N5O. В ДНК и РНК образует три водородные связи с цитозином по правилу комплементарности. Производные гуанилового нуклеотида — ГДФ, ГТФ и цАМФ — участвуют во многих сигнальных путях клетки. Для некоторых процессов, происходящих в клетке — например, для сборки микротрубочек — ГТФ используется как источник энергии.

Пиримидин C4N2H4 — гетероциклическое соединение, имеющее плоскую молекулу, простейший представитель диазинов. Пиримидин представляет собой бесцветные кристаллы с характерным запахом. Пиримидин проявляет свойства слабого двукислотного основания, так как атомы азота могут присоединять протоны.

Производные пиримидина широко распространены в живой природе, где участвуют во многих важных биологических процессах. Его производные цитозин, тимин, урацил входят в состав нуклеотидов. Биологическая роль пиримидинов не ограничена нуклеиновыми кислотами. Некоторые пиримидиновые нуклеотиды играют важную роль в процессах обмена углеводов и липидов.

Витамин В1 (тиамин) — пиримидиновое производное. Пиримидиновое ядро входит в состав некоторых коферментов и антибиотиков. Тимин — производное пиримидина. Формула C5H6N2O2.

Присутствует во всех живых организмах, где вместе с дезоксирибозой входит в состав нуклеозида тимидина, который может фосфорилироваться 1-3 остатками фосфорной кислоты с образованием нуклеотидов тимидин моно-, ди- или трифосфорной кислоты (ТМФ, ТДФ и ТТФ). Дезоксирибонуклеотиды тимина входят в состав ДНК, в РНК на его месте располагается рибонуклеотид урацила.

Тимин комплементарен аденину, образует с ним 2 водородные связи. Цитозин — азотистое основание, производное пиримидина. С рибозой образует нуклеозид цитидин, входит в состав нуклеотидов ДНК и РНК. Во время репликации и транскрипции по правилу комплементарности образует три водородных связи с гуанином. Представляет собой бесцветные кристаллы.

Химическая формула C4H5N3O. Его производные цитозин, тимин, урацил входят в состав нуклеотидов, проявляет основные свойства. Урацил — пиримидиновое основание, которое является компонентом рибонуклеиновых кислот (РНК) и, как правило, отсутствует в дезоксирибонуклеиновых кислотах (ДНК).

В составе РНК может комплементарно связываться с аденином, образуя две водородные связи. Эрвин Чаргафф открыл правила, описывающие количественные соотношения нуклеотидов. Правило Чаргаффа — биологический закон, в соответствии с которым установлены количественные соотношения между азотистыми основаниями разных типов. Для того, чтобы определить точные количественные соотношения нуклеотидов, Чаргафф разделил нуклеотиды ДНК методом бумажной хроматографии. Ему удалось выявить три закономерности:

Число аденинов равно числу тиминов, а число гуанинов — числу цитозинов: А=Т, Г=Ц

Число пуринов равно числу пиримидинов: А+Г=Т+Ц

Число аденина и цитозина равно числу гуанина и тимина: А+Ц=Г+Т

Состав ДНК разных организмов различается суммарным числом комплементарных оснований. Соотношение комплементарных нуклеотидов тоже может быть различным в разных молекулах ДНК. У одних оорганизмов в ДНК преобладают пары аденин-тимин, а у других — гуанин-цитозин. При этом правила Чаргаффа будут выполняться в любом случае.

Вопрос

Если в ДНК содержится 21 % аденина, то какова долю (%) остальных нуклеотидов, содержащихся в ДНК?

Данные рентгеноструктурного анализа показали, что молекулы ДНК имеют спиральную структуру. В 50-х годах 20 века многие химики и биологи пытались исследовать структуру ДНК. В Королевском колледже в Лондоне Морис Уилкинс и Розалинда Франклин пытались решить эту проблему методом рентгеноструктурного анализа солей ДНК.

Но такой способ позволял выявить только общую структуру молекулы. Тем временем Джеймс Уотсон и Френсис Крик в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, используя данные, полученные М. Уилкинсом, стали строить пространственные 3-D модели ДНК. Они пытались создать структуру, которая согласовывалась бы со всеми данными рентгеноструктурного анализа.

В итоге Уотсон и Крик пришли к выводу, что ДНК имеет спиральную структуру с периодичностью 0,34 нм вдоль оси. В 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик открыли строение ДНК, предложив модель двойной спирали. Нуклеиновые кислоты, подобно белкам, обладают первичной структурой (под которой подразумевается их нуклеотидная последовательность) и трехмерной структурой.

Интерес к структуре ДНК усилился, когда в начале XX века возникло предположение, что ДНК, возможно, представляет собой генетический материал.

В начале 50-х годов американский химик, лауреат Нобелевской премии Лайнус Полинг, уже изучивший к тому времени α-спиральную структуру, характерную для многих фибриллярных белков, обратился к исследованию структуры ДНК, которая по имеющимся в то время сведениям также представлялась фибриллярной молекулой.

Одновременно в Королевском колледже Морис Уилкинс и Розалинда Франклин пытались решить ту же проблему методом рентгеноструктурного анализа. Их исследования требовали долгой и трудоёмкой работы по приготовлению чистых препаратов солей ДНК, для которых удавалось получать сложные дифракционные картины.

С помощью этих картин можно было, однако, выявить лишь общую структуру молекулы ДНК, не столь детализированную, как та, которую позволяли получить чистые кристаллы белка. Тем временем Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета избрали иной подход, который в конечном счёте и обеспечил успешное решение проблемы.

Используя все физические и химические данные, какие оказались в их распоряжении, Уотсон и Крик стали строить пространственные модели ДНК в надежде на то, что рано или поздно им удастся получить достаточно убедительную структуру, согласующуюся со всеми этими данными. Истории их поисков увлекательно описаны Уотсоном в его книге «Двойная спираль».

Два обстоятельства оказались для Уотсона и Крика решающими. Во-первых, они имели возможность регулярно знакомиться с результатами работ Уилкинса и, сопоставляя с его рентгенограммами свои модели, могли таким образом проверять эти модели. А рентгенограммы Уилкинса свидетельствовали в пользу спиральной структуры с периодичностью 0,34 нм вдоль оси.

Во-вторых, Уотсон и Крик отдавали себе отчёт в важном значении закономерностей, касающихся соотношения различных оснований в ДНК. Обнаружил эти закономерности и сообщил о них в 1951 году Эрвин Чаргафф. Это открытие, однако, при всей своей важности не привлекло к себе должного внимания.

Уотсон и Крик задались целью проверить предположение, что молекула ДНК состоит из двух спиральных полинуклеотидных цепей, удерживаемых вместе благодаря спариванию оснований, принадлежащих соседним цепям. Основания удерживаются вместе водородными связями. Аденин спаривается с тимином, гуанин — с цитозином; АТ-пара соединяется двумя водородными связями, а ГЦ-пара — тремя.

Уотсон попытался представить себе такой порядок спаривания оснований и позже вспоминал об этом так: «От радости я почувствовал себя на седьмом небе, ибо тут я уловил возможный ответ на мучившую нас загадку: почему число остатков пуринов в точности равно числу остатков пиримидинов?» Уотсон увидел, что при таком сочетании основания оказываются очень точно подогнанными друг к другу, а общий размер и форма этих двух пар оснований одинаковы, так как обе пары содержат по три кольца. Водородные связи при других сочетаниях оснований в принципе возможны, но они гораздо слабее. После того как все эти обстоятельства выяснились, можно было наконец приступить к созданию достоверной модели ДНК. Уотсон и Крик показали, что ДНК состоит из двух антипараллельных (направленных в противоположные стороны) полинуклеотидных цепей. Каждая цепь закручена в спираль вправо, и обе они свиты вместе, то есть закручены вправо вокруг одной и той же оси, образуя двойную спираль. Каждая цепь состоит из сахарофосфатного остова, вдоль которого перпендикулярно длинной оси спирали располагаются азотистые основания. Находящиеся друг против друга основания двух противоположных цепей двойной спирали связаны между собой водородными связями. Расстояние между сахарофосфатными остовами двух цепей постоянно и равно расстоянию, занимаемому парой оснований, то есть одним пурином и одним пиримидином. Два пурина занимали бы слишком много места, а два пиримидина — слишком мало для того, чтобы заполнить промежутки между двумя цепями. Вдоль оси молекулы соседние пары оснований располагаются на расстоянии 0,34 нм одна от другой, чем и объясняется обнаруженная на рентгенограммах периодичность. Полный оборот спирали приходится на 3,4 нм, то есть на 10 пар оснований. Никаких ограничений относительно последовательности нуклеотидов в одной цепи не существует, но в силу правила спариваний оснований эта последовательность в одной цепи определяет собой последовательность нуклеотидов в другой цепи. Поэтому мы говорим, что две цепи двойной спирали комплементарны друг другу. Уотсон и Крик опубликовали сообщение о своей модели ДНК в журнале «Nature» в 1953 г., а в 1962 г. они вместе с Морисом Уилкинсом были удостоены за эту работу Нобелевской премии. Розалинду Франклин, умершую от рака ранее присуждения этой премии, не включили в число лауреатов, поскольку Нобелевская премия посмертно не присуждается. Для того чтобы признать, что имеющая предложенную структуру молекула может выполнять роль генетического материала, требовалось показать, что она способна: 1) нести в себе закодированную информацию и

2) точно воспроизводиться (реплицироваться). Уотсон и Крик отдавали себе отчет в том, что их модель удовлетворяет этим требованиям.

В конце своей первой статьи они отметили: «От нашего внимания не ускользнуло, что постулированное нами специфическое спаривание оснований сразу же позволяет постулировать и возможный механизм копирования для генетического материала».

Во второй статье, опубликованной в том же 1953 году, они обсудили выводы, которые следовали из их модели для возможного механизма передачи наследственной информации. Это открытие показало, сколь явно структура может быть связана с функцией уже на молекулярном уровне. Оно дало начало стремительному развитию молекулярной биологии.

Источник: https://cyberpedia.su/16x10a93.html

Medic-studio
Добавить комментарий