За этими тремя буквами (ДНК – это аббревиатура от названия дезоксирибонуклеиновая кислота) скрывается сложнейшая химическая структура, благодаря которой хранится и передается генетическая информация в живой клетке.

Впервые ДНК была выделена еще в 1869 г. двадцатипятилетним швейцарским врачом Фридрихом Мишером  (1844–1895) из лейкоцитов, содержащихся в гное. Гнойные повязки он собирал в ближайшей больнице. Да, чего только не сделаешь ради науки! Полученное новое вещество Мишер назвал нуклеином.

25 апреля 1953 г. в журнале Nature (Т. 271, № 4256) были опубликованы 3 статьи, посвященные молекулярной структуре нуклеиновых кислот (Дж. Уотсона и Ф. Крика,  М. Уилкинса, А. Стокса и Х. Уилсона, а также Р. Франклин и Р. Гослинга). В статье "Молекулярная структура нуклеиновых кислот: Структура дезоксирибонуклеиновой кислоты" ("Molecular structure of nucleic acids: A structure for deoxyribose nucleic acid"), подготовленной Дж. Уотсоном и Ф. Криком,  была описана двойная спираль ДНК. Поэтому 25 апреля стали отмечать как Международный день молекулы ДНК. В 1962 г. Дж. Уотсон, Ф. Крик и М. Уилкинс получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за изучение строения и свойств нуклеиновых кислот.

Нуклеиновые кислоты – это биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды – структурные единицы, состоящие из азотистого гетероциклического основания пиримидинового или пуринового типа, остатков сахара (рибозы или дезоксирибозы) и фосфорной кислоты. ДНК образована остатками дезоксирибозы (2-дезокси-b-D-рибофуранозы). В редких случаях в составе ДНК были обнаружены остатки a- и b-D-глюкопиранозы. Углеводная составляющая рибонуклеиновой кислоты (РНК) представлена остатками рибозы (b-D-рибофуранозы).

Азотистые основания нуклеиновых кислот (ДНК и РНК)

Для нуклеиновых кислот выделяют несколько уровней структурной организации. Первичная структура нуклеиновых кислот представляет собой нуклеотидную последовательность.

Буквой «В» в цепочке ДНК условно обозначено азотистое основание

Вторичная структура нуклеиновых кислот – это ориентация в пространстве полинуклеотидной цепи. Вторичная структура ДНК представлена двойной спиралью. При этом гидрофобные азотистые основания локализуются внутри двойной спирали, а снаружи оказываются ионизированные фосфатные группы. Двойная спираль ДНК стабилизируется за счет водородных связей между азотистыми основаниями, стекинг-взаимодействий (взаимодействий между основаниями в стопках) и взаимодействий между ДНК и водой.

Образование водородных связей между комплементарными основаниями ДНК

Азотистое основание аденин образует водородные связи только с основанием тимином, а цитозин – с гуанином. Таким образом, количество аденина равно количеству тимина, количество цитозина равно количеству гуанина (правила Э. Чаргаффа).

Компоненты нуклеиновых кислот содержат разнообразные функциональные группы, поэтому способны вступать во взаимодействие со многими реагентами. В результате гидролиза нуклеиновые кислоты могут быть расщеплены до отдельных составляющих.

Основы для изучения ДНК в Севастополе были заложены профессором Алексеем Никоновичем Веселковым (1948–2004). В 1988 г. Алексей Никонович защитил докторскую диссертацию по биофизике "Влияние внешних факторов на конформацию молекулы нуклеиновой кислоты в растворе" в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова. Он возглавлял кафедру физики СевНТУ с 1991 по 2004 г.

Модель фрагмента структуры ДНК, подаренная профессору А.Н. Веселкову

лауреатом Нобелевской премии профессором М. Уилкинсом (фото 2005 г.).

Сейчас в Севастопольском государственном университете  продолжаются исследования в области нуклеиновых кислот и их компонентов. На кафедре "Физика" СевГУ создана научная школа по молекулярной биофизике.

На кафедре "Химия и химические технологии" СевГУ в лаборатории биоорганической, биофизической  и медицинской химии получены молекулярные комплексы сапонинов с азотистыми основаниями нуклеиновых кислот и рассматривается влияние сапонинов на состояние хроматина. Хроматин – дезоксирибонуклеопротеид, из которого состоят хромосомы (элементы клеточного ядра, в которых находятся гены).

Л.А. Яковишин

Назад на ГЛАВНУЮ