Deoxyribonukleová kyselina. Model Crick a Watson

První informace o chemických vlastnostech deoxyribonukleové kyseliny pochází z roku 1868. Ve 20. století se na počátku čtyřicátých let ukázalo, že molekula je lineární polymer. Monomerní jednotky jsou nukleotidy, které se skládají z dusíkaté báze, fosfátové skupiny a pentózy (cukru pěti uhlíků).

deoxyribonukleová kyselina může mít základnu dvou typů: pyrimidinu (thymin (T) a cytosin (C)) a purinu (adenin (A) a guanin (G)). Nukleotid je spojen fosfodiesterovými vazbami.

Biologové Creek a Watson v roce 1953, přičemž se opíraly o základy Rentgenová difrakční analýza Krystaly DNA, dospěla k závěru, že původní molekula se skládá z páru polymerních řetězců tvořících dvojitou šroubovice. Polynukleotidové řetězce navinuté navzájem jsou drženy dohromady vodíkové vazby, které jsou vytvořeny mezi komplementárními (vzájemně odpovídajícími) základnami v protilehlých řetězcích. V tomto případě se dvojice tvoří pouze následující: adenin-thymin, guanin-cytosin. Stabilizace první se provádí dvěma a druhá dvojice třemi vodíkovými vazbami.

Dvojvláknová deoxyribonukleová kyselina má délku vypočítanou počtem párů vzájemně odpovídajících nukleotidů (bp). Pro ty molekuly, které se skládají z milionů a tisíců párů, jsou jednotky mn.p. a tak dále. Například, deoxyribonukleové kyseliny chromozom je reprezentován jednou dvojitou šroubovicí. Jeho délka je 263 m.

Denaturace DNA (tání) je proces, při kterém běžná dvojitá šroubovice lineární molekuly prochází do stavu podobného cívce. Během tavení je molekula dvojitého šroubovice rozdělena na nezávislé řetězce. Teplota, při které se rozkládá polovina deoxyribonukleové kyseliny, je teplota tání. Závisí to na kvalitativní molekulární kompozici.

Jak již bylo uvedeno výše, páry G-C jsou stabilizovány třemi a dvojicí A-T dvěma vodíkovými vazbami. Podle toho, čím vyšší je podíl prvních párů, tím je molekula stabilnější. Při denaturaci s vlnovou délkou 260 nm se zvyšuje absorpce světla. Tento hyperchromní efekt umožňuje provést kontrolu nad stavem sekundární molekulární struktury. Pokud je roztok roztavené kyseliny pomalu ochlazován, mohou se mezi komplementárními řetězci vytvořit slabé vazby, může se objevit spirální struktura totožná s původní (původní). Tato metoda DNA k renaturaci a denaturaci je založena na metodě hybridizace molekul. Používá se při studiu struktury nukleových kyselin.

Molekula s dvojitou šroubovicí nesoucí genetické údaje musí splňovat dvě hlavní požadavky. Nejprve musí replikovat (reprodukovat) s vysokou přesností a za druhé kódovat syntézu proteinových molekul. Kyselina deoxyribonukleová, jejíž model byl popsán firmou Crick a Watson, zcela splňuje tyto požadavky. Bylo zjištěno, že v souladu s princip komplementarity, každý řetězec v molekule může být matrice za vzniku nového vzájemně odpovídajícího řetězce. Jako výsledek jednoho stupně replikace se tak objevuje dvojice dceřiných molekul, které mají identickou nukleotidovou sekvenci jako v původní molekula DNA. Navíc tento řetězec strukturního genu v kódovaném proteinu specifikuje aminokyselinovou sekvenci.

Od objevu DNA a principu komplementarity byly vytvořeny procesy, které jsou odpovědné za dešifrování dědičných dat a regulace při syntéze genových látek. Kromě toho se také vyvinula teorie rekombinantních molekul.