Главная / Молекулы и клетки / Синтез ДНК / Дезоксирибозные звенья в двойной спирали ДНК

Дезоксирибозные звенья в двойной спирали ДНК

В двойной спирали ДНК фосфатные и дезоксирибозные звенья чередуются и образуют как бы два края винтовой лестницы, а роль ступенек выполняют связанные друг с другом пары оснований (смотрите рисунок ниже).

Структура ДНК напоминает лестницу, края которой образованы
чередующимися звеньями дезоксирибозы и фосфата

Структура ДНК напоминает лестницу, края которой образованы чередующимися звеньями дезоксирибозы и фосфата

Ступеньками служат основания, связанные в специфические пары:
А всегда стоит в паре с Т, а Г — с Ц.
Основания связаны между собой в одном случае двумя, а в другом тремя водородными связями.

При этом парой для А всегда служит Т, а Г всегда образует пару с Ц. Каждая из двух спиралей может служить матрицей для восстановления недостающей половины. Например, если в одной цепи основания образуют последовательность А, Г, Г, Ц, А, Т…, то мы можем сразу сказать, что соответствующей им (комплементарной) последовательностью будет Т, Ц, Ц, Г, Т, А… Этот механизм спаривания позволяет клетке производить точные копии молекул ДНК на протяжении сколь угодно большого числа клеточных делений.

Когда звенья цепи ДНК последовательно отрываются одно от другого (скажем, под действием кислоты или ферментов), то в изолированных мономерах фосфатные группы, связанные с дезоксирибозой, могут оказаться прикрепленными к третьему атому углерода. Такая структура называется З´-нуклеозидмонофосфатом. Однако мы рассудили, что для синтеза гораздо выгоднее взять 5´-нуклеозидмонофосфаты, в которых фосфатную группу удерживает пятый атом углерода дезоксирибозы.

К этому выводу мы пришли по двум причинам. Прежде всего перед самым началом нашей работы стало известно, как делает нуклеотиды сама клетка. Сырьем для синтеза служат глюкоза, аммиак, двуокись углерода и аминокислоты. Дж. Бьюкенен показал, что нуклеотиды, содержащие основания А и Г, в природных условиях синтезируются через 5´-связь. То же самое оказалось справедливым и дла природного синтеза нуклеотидов, содержащих Т и Ц. Вторая группа фактов была получена нами еще раньше. Мы обнаружили, что некоторые коферменты, молекулы которых построены из двух нуклеотидов, синтезируются из 5´-мономеров. Для ферментативного связывания этих мономеров фосфатную группу нуклеотида необходимо активировать, присоединив к ней дополнительную фосфатную группу (смотрите рисунок ниже).

Активированный строительный блок

Активированный строительный блок

Ферментативный синтез ДНК в соответствии со структурой ДНК-матрицы требует присутствия именно таких активированных блоков. Активированная форма нуклеотида, содержащая аденин, называется дезоксиаденозин-5´-трифосфатом, а в статье обозначается как А*. Его получают из дезоксиаденозин-5´-монофосфата в две стадии с помощью двух различных ферментов. На каждой стадии молекула аденозинтрифосфата (АТФ) теряет по одной фосфатной группе.

Таким образом, у нас были основания надеяться, что активированные 5´-нуклеотиды (нуклеозид-5´-трифосфаты) при участии со ответствующих ферментов будут соединяться друг с другом, образуя длинные цепи нуклеиновой кислоты.

«Молекулы и клетки», под ред. акад. Г.М.Франка

Популярные статьи раздела