deoksiribonukleorūgštis

deoksiribonukleorūgšties antrinė struktūra (B forma)

deoksiribonukleorūgšts, DNR, deoksiribonukleotidų, sujungtų kovalentiniais fosfodiesteriniais ryšiais, polimeras. Eukariotų ir prokariotų ląstelėse ir kai kuriuose virusuose DNR saugo ir perneša genetinę informaciją iš vienos kartos kitai. DNR yra eukariotų branduolyje, mitochondrijose, plastidėse, prokariotų nukleoide, plazmidėse. DNR deoksiribonukleotidus sudaro fosforilinta 2‑deoksiribozė, glikozidiniu ryšiu sujungta su purino (adenino – A ir guanino – G) bei pirimidino (citozino – C ir timino – T) bazėmis. Pirminė DNR struktūra – nukleotidų seka polinukleotidinėje grandinėje. Joje užkoduota paveldima informacija. Tos pačios rūšies visų ląstelių DNR yra identiška. Pirminės struktūros tyrimas atliekamas DNR analizatoriais – sekvenatoriais.

deoksiribonukleorūgšties komplementarių bazių išsidėstymas

2001 baigta tirti žmogaus branduolio DNR nukleotidų seka. Anksčiau buvo nustatytos eukariotų mitochondrijų, kai kurių virusų, bakterijų ir kitų DNR nukleotidų sekos. Tiriant DNR rasta, kad bazių A+T/G+C santykis yra įvairus, būdingas rūšiai (svyruoja nuo 0,3 iki 2,8); t. p. nustatyta, kad adenino kiekis lygus timino, o guanino – citozino kiekiui, purino bazių A+G visada yra tiek pat, kiek ir pirimidino T+C (Chargaffo taisyklė).

1953 J. D. Watsonas ir F. H. C. Crickas paskelbė hipotezę apie DNR antrinę struktūrą (Nobelio premija 1962 su M. Wilkinsu). Pagal jų hipotezę, DNR susideda iš dviejų komplementariųjų (papildančiųjų), bet neidentiškų priešingos krypties polinukleotidinių grandinių, apvijusių viena kitą ir sudarančių dvigrandę spiralę (pav.). Šis modelis paaiškina, kaip ląstelei dalijantis nukleotidų seka yra tiksliai perduodama dukterinėms DNR (replikacija). DNR spiralės žingsnis 3,4 nm, skersmuo 2 nm, vienoje jos apvijoje telpa 10 nukleotidų, kurie išsidėsto statmenai tariamai ašiai. Dvigrandės spiralės azoto bazės nukreiptos į spiralės vidų, tarp bazių susidaro du ar trys vandeniliniai ryšiai (A=T, G≡C); deoksiribozės ir fosfatai sudaro kovalentinį karkasą, palaikomą fosfodiesterinių ryšių. Fosfatai suteikia DNR neigiamą krūvį. 8 dešimtmečio viduryje nustatyta, kad DNR molekulės struktūra labai dinamiška, galinti turėti keletą erdvinių konformacijų – A, B ir Z formas. Gamtinė DNR fiziologinėmis sąlygomis yra stabili, B formos. Dar DNR gali būti linijinė ar žiedinė, kartais ir viengrandė. Eukariotų branduolio linijinės DNR 146 nukleotidų porų apsiveja apie bazinius baltymus, taip susiformuoja nukleosoma – struktūrinis chromosomos vienetas. Mitochondrijų, plastidžių, plazmidžių DNR yra nedidelės, dvigrandės, laisvos. Prokariotuose, kai kuriuose virusuose DNR gali būti ir viengrandė, juose DNR sudaro įvairias erdvines struktūras – superspirales, kilpas ir kita.

Nedidelės DNR atkarpos sudaro genus. Geno struktūrinis vienetas – tripletas (genetinis kodas) sudarytas iš 3 nukleotidų, koduojančių vieną aminorūgštį. Pvz., polipeptidinę grandinę, sudarytą iš 100 aminorūgščių likučių, koduoja 300 nukleotidų. Žinomi struktūriniai ir reguliaciniai genai. Struktūriniai genai koduoja polipeptidines grandines ir ribonukleorūgštis (RNR). Žmogaus branduolio genome yra 46 chromosomos (23 poros), jos turi apie 35 000 genų. Ištirti kiekvienos chromosomos DNR dydžiai (lent.). Žmogaus branduolio dvigubojo chromosomų rinkinio bendras DNR ilgis apie 2,2 metro. Veikiant įvairiai spinduliuotei, cheminėms medžiagoms ir kitiems veiksniams DNR struktūra gali pakisti. Galimos genomo mutacijos, chromosomų mutacijos bei genų mutacijos.

1

2519