Дезоксирибонуклеиновые кислоты – это соединения, которые положены в основу ядер клеток живых организмов. Как белки и хромосомы, они содержат в себе всю совокупность генетической информации биологического вида – генотипа.
Из истории расшифровки ДНК.
Расшифровка строения молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, обоснование структуры её клетки – легендарное достижение науки, сыгравшее важную роль в генетике и медицине. Данное открытие имеет интересную историю, оно не было совершено в единственный определенный момент времени одним ученым.
Во многих научных источниках первооткрывателями ДНК названы Уотсон и Крик, которые сумели в 1953 году воссоздать структуру молекулы ДНК, представленную двумя спиралями. Но, кроме них, не стоит забывать и об ученом, чья роль также была немаловажной в этом событии, ознаменовавшимся 1969 году открытием нуклеиновых кислот – Иоганне Фридрихе Мишер. Именно он был первым из ученых, кто обратил внимание на особое вещество – фтор содержащую кислоту, которая неизменно выделялась из белых кровяных телец, вместе с белками. Это и был нуклеин – ДНК. Но руководитель молодого ученого Феликс Хоппе-Зейлер с большим недоверием отнесся к этому открытию, на повторение эксперимента и опубликование результата ушло еще 2 года.
В целом прошло еще несколько десятилетий, прежде чем человечество осознало важность биологической роли ДНК и самого её открытия для науки в целом, а также для генетики в частности.
Структура ДНК и процесс репликации.
До обоснования структуры ДНК человек не имел возможности понять биологические механизмы, определяющие основу всех процессов, протекающих в живых клетках. Молекула ДНК содержит определенную последовательность нуклеотидов, которые образуют две цепочки, закручивающиеся в спирали вокруг друг друга. Между собой цепочки соединяются водородными мостиками. Специфичность такой последовательности определяют азотистые основания в составе клетки нуклеотидов, которых существует четыре типа.
В соответствии с пространственным строением цепей полинуклеотидов молекулы ДНК, благодаря азотистым основаниям, чья роль в этом процессе незаменима, они соединяются друг с другом по определенной закономерности: аденин способен создавать связи только с тимином, их количество – две штуки, а гуанин – с цитозином, причем, число связей равно трем. Это пространственное соответствие получило название принципа комплиментарности. Благодаря этому принципу нуклеотидные последовательности двух цепей ДНК полностью повторяют друг друга. Процесс деления (синтеза) новой клетки в ДНК на основе существующей называется репликацией. Этому явлению предшествует разделение цепей родительской ДНК, далее – вдоль каждой из нитей образуется новая последовательность нуклеотидов (дочерняя ДНК). В результате возникают две свежие молекулы.
Биолого-экологические функции ДНК.
Дезоксирибонуклеиновая кислота входит в состав всех живых веществ, её биологическая роль заключается в биосинтезе и активации всех процессов жизнедеятельности, протекающих в клетках. Можно отметить несколько важных характеристик и биологических способностей ДНК.
1. Посредством ДНК происходит трансляция всех наследственных признаков рода от поколения к поколению. Это возможно благодаря передаче информации половым клеткам внутри одного вида.
2. ДНК помогает синтезу РНК (рибонуклеиновой кислоты) – еще одной группе макромолекул, которую содержат клетки всех живых организмов. На РНК же выпала роль синтеза белка с определенными свойствами и признаками, присущими конкретному виду.
3. Вместе с белками ДНК составляют хромосомы, служащие для равномерного распределения генетической информации 
(ядерного вещества) между дочерними клетками. Это является основой для выживания будущего потомства.
4. Новые молекулы ДНК способны синтезироваться самостоятельно (самовоспроизводиться) на исходных молекулах ДНК, когда наступает перерыв между делениями, или во время подготовки клеток к размножению. Это явление особенно четко прослеживается в процессе воспроизведения сперматозоидов и эритроцитов.
Новейшие методы применения ДНК-технологий в некоторых сферах деятельности.
Современные ученые ищут все новые и новые способы и возможности использования технологий, в основе которых лежит ДНК-программирование в различных областях жизни человека. Эти исследования требуют колоссальных затрат, как умственных, так и материальных, что существенно затрудняет их проведение.
Последние годы для медицины знаменательны все более широким распространением препаратов на основе нуклеиновых кислот. Они нашли свое применение для лечения больных, страдающих гематологическими заболеваниями, а именно нарушениями кроветворения. Препараты нуклеиновых кислот оказывают стимулирующее воздействие на работу костного мозга, корректируют фосфорный обмен. Это также служит хорошей профилактикой рахита.
Современной криминалистикой широко используется принцип ДНК-идентификации. Это мощнейший инструмент для установления личности преступника по капле крови, спермы, кусочкам кожи или волосам. Как известно, генетическую информацию изменить невозможно, такая идентификация – это длительный и трудоемкий процесс, но подчас это единственная возможность для установления личности человека.
Для прогнозирования генетических отклонений и заболеваний также широко используются ДНК-технологии. Они помогают вовремя, еще на стадии беременности, выявить различные патологии развития плода.
Похожий принцип ДНК-программирования будущего урожая используется и в сельском хозяйстве на этапе селекции. Современные прогрессивные методы, используемые наукой, позволяют выращивать сельскохозяйственную продукцию с заданными свойствами, максимально увеличивая урожайность и повышая устойчивость к агрессивным воздействиям окружающей среды, а также обеспечивая большую неприхотливость к способам и методам хранения и перевозки урожая. Все это увеличивает сроки годности продукции и в целом приводит к удешевлению производства. Это актуально при культивировании томатов, риса, кукурузы, подсолнечника и других растений.
В области спорта современные ДНК-технологии применяются для определения на генетическом уровне предрасположенности спортсмена к различным объемам физических нагрузок, к мышечной деятельности. Благодаря такому подходу становится возможным подбор индивидуального плана тренировок, чтобы максимально приблизить спортсмена к нужному результату.
Таким образом, молекула ДНК – это универсальный носитель генетической информации, ее открытие – важнейший этап развития всего человечества. Возможности использования ДНК-технологий в различных сферах деятельности современного человека находятся на стадии бурного изучения.