Физическая биокарта первичной структуры ДНК является строгой последовательностью нуклеотидов цепочки всех его хромосом. Благодаря возможности использовать метод рентгеновской кристаллографии, изучить биологическую активность макромолекул стало проще. В 40-х годах ученые сделали вывод, что дезоксирибонуклеиновая кислота формирует стопку наложенных друг на друга плоских нуклеотидов, которые и создают стадии молекулы гена.
Описание процесса создания первичной структуры вещества
Что такое первичная стадия молекулы – это последовательность расположения основных элементов ДНК в полинуклеотидной цепи. Связывается между собой основные части фосфодиэфирными волокнами, формируя мономерную единицу кодирования генетической информации каждого живого организма.
Молекула способна регенерировать, удваиваться, проводить синтез белка и транскрипцию РНК. Таким образом, первичная нить нуклеотидной последовательности свидетельствует о наличии у человека наследственного блока данных, которые в течение жизни обновляются и видоизменяются.
Из истории изучения структуры ДНК
В 1953 году Чаргафф опубликовал сенсационную научную работу, в которой осветил все аспекты химической структуры нуклеиновых кислот. Он поведал всему миру колоссальные данные, показал, что в составе молекулы есть еще множество других микроскопических соединений. Через несколько лет была представлена полная структура ДНК миоглобина с выделенными спиралями, которые формируют линейные полимеры и отвечают за сохранение наследственной информации живого организма.
Структура ДНК имеет четыре уровня:
1. Первичная структура геномной молекулы– последовательность остатков аминокислот в цепи полипептидов.
2. Вторичная структура ДНК– распределение фрагмента на оси, стабилизировано связями водорода.
3. Третичная структура ДНК– взаимное расположение локальных элементов.
4. Четверичная структура молекулы– размещение полипептидных цепей в составе одного комплекса белка.
Нуклеотидная последовательность структурных соединений может меняться под воздействием многих факторов. Это может вызвать замену одной хромосомы на другую, в следствии – патологию или другое серьезное заболевание.
Принципы действия механизма
Установить первичную связь между элементами молекулы ДНК довольно сложно, цепь молекулы имеет на конце связки свободный моносфорный эфир, который удерживает основные элементы оси. В выяснении этой структуру решающим фактором стало применение методов гидролиза, который основывался на расщеплении одного мононуклеотида с цепи ДНК.
Нюансы первичной структуры соединений:
· наличие гуаниловой кислоты, как свободного остатка фосфата;
· на другом конце молекулы расположены три мононуклеотиды с идентичной последовательностью.
Какие бы опыты не проводили исследователи, а полной расшифровки данных первичной структуры ДНК еще нет.
Использование молекулярных знаний в медицине и генетике
В международном научно-документальном журнале в 1955 году была размещена статья Д. Уотсона о строении первичного блока ДНК. В работе подробно было описано все соединяющие связи цепи, как формируются блоки нуклеотидов, сведения обо всех строений вещества. Согласно этой статье молекулы кислоты имеют огромные размеры, выполнены из двух одинаковых нитей, которые сплетенные в двойную спираль. Это поразило круг ученых и медиков. Оказывается, зная принцип формирования одной цепи, можно воссоздать другую. Это свойство является ключевым для продолжения жизни на планете Земля.
Метод ДНК на основе последовательности аминокислот позволяет:
· выявить закономерности наследственных признаков и свойств живого организма для скрещивания ряда поколений;
· расшифровать носителя информации живого существа;
· использовать в исследовании неизлечимых ранее болезней, смертельных патологий;
· исследовать демографическую генетику всего мира, для искоренения различных вариаций генетических нарушений.
Особую роль играет познание первичной структуры ДНК в фармацевтической промышленности, генной инженерии. Многое, конечно, еще не изучено, например, возникновение мутаций и злокачественных опухолей, но все же многие проблемы человечество уже смогло решить.
Интересные случаи и курьезы про структуру ДНК
· Всем известно, что первичная структура молекулы формирует хромосомы, которые отвечают за хранение наследственных данных всех живых существ на планете. Удивительные факты свидетельствуют о том, что 99,9% людей имеют одинаковое гены, и только 0,1% делает нас отличительными друг от друга. Иногда, дети рождаются совсем непохожими на своих родителей, а тем более, когда они разных расовых категорий. В этом случаи срабатывает преимущество гена дальних родственников, что порой доказать очень проблематично.
· Спираль структурной нити нуклеотидов очень длинная, до 80 миллиардов километров.
· У сильной половины человечества уровень мутаций в ДНК в два раза выше, чем у женщин, это свидетельствует о том, что все прогрессы человечества «выполняется» мужчинами, а вот за хранение данных отвечают представительницы прекрасной половины.
· Эритроциты не имеют в своих клетках нуклеотидных соединений.
· ДНК обезьяны и человека похожи на 95%, хотя до сих пор еще точно не установлена причина такого сходства генетических хромосом у «хомо сапиенс» и животного.
Прогнозы на будущее
Совсем скоро калифорнийские ученные смогут делать полную генетическую карту живого организма всего за пару минут. Такая процедура будет довольно дорогая, около тысяче долларов. Но можем ли мы быть уверены в том, что доктора смогут найти гены, которые есть на карте и отвечают за развитие смертельных заболеваний.
Конечно, наука не стоит на месте, и, возможно, через несколько десятков лет станет проще получить генетический паспорт человека и лечить сложные патологии живого организма. Будет видно, а пока ученые стараются по максимуму использовать существующую первичную структуру соединений аминокислот дезоксирибонуклеиновой кислоты.