Эта загадочная «двойная спираль»
Макромолекула с громоздким названием «дезоксирибонуклеиновая кислота» давно обрела более сокращенное, а потому более известное имя – ДНК.
Что собой представляет «двойная спираль»?
Даже самый мельчайший живой организм содержит уникальнейшие генетические информационные данные, а также программу по их развитию и реализации, которую ДНК не только хранит, но и передает следующему поколению. Фрэнсис Крик, один из ученых, открывших ее, писал о своем открытии сыну, охарактеризовав данную макромолекулу как «основополагающий копировальный механизм, благодаря которому жизнь порождает жизнь».
Графическое изображение ДНК выглядит как произведение искусства. Две полинуклеотидные цепочки словно обвивают друг друга, образуя собой длинную многомерную молекулу, похожую на двойную спираль. Блоки-нуклеотиды ее структуры повторяются. Строение каждого – это азотистое основание, сахар (дезоксирибоза), фосфатная группа. За счет двух последних компонентов в строении ДНК образуются нуклеотидные взаимосвязи.
ДНК обладает удивительной способностью к репликации (удвоению). Этот сложный процесс завершается созданием на основе одной молекулы двух, т.е. как бы материнской и дочерней. Вот благодаря этой особенности ДНК имеет способность передавать гены потомкам.
Соединенные в виде двойной спирали нуклеотиды содержат азотистые соединения четырех видов. К ним относятся гуанин и цитозин, тимин и аденин. Именно в такой парности они соединяются и взаимодействуют друг с другом из обеих цепей. Подобное взаимодействие называется комплементарным, т.е. дополнительным: действия генов из разных пар как бы дополняют друг друга так, что в итоге появляется какой-то новый признак. Если в одной цепи вдруг нарушается информация, всегда есть возможность восстановить ее из комплементарной пары.
Сравнительная характеристика ДНК и РНК
Еще один тип нуклеиновых кислот – рибонуклеиновая, или РНК. Сравнительная характеристика ДНК и РНК заключается в строении и содержании сахара в нуклеотидах (в ДНК – дезоксирибоза, в РНК – рибоза) и одном из азотистых оснований: в РНК – урацил, в ДНК – тимин.
Молекулы этих нуклеиновых кислот очень отличаются и строением, и функциями. РНК отвечает за биосинтез белка. Молекула представляет собой одну цепочку, и нуклеотидов в ней меньше в этом отличие в их строении.
В свою очередь РНК подразделяется на три разных вида: иРНК – информационную, рРНК – рибосомную, тРНК – транспортную. Каждому из них присущи свои функции и строение. Так, первый вид «транслирует» информацию о строении белка, закодированную в ДНК, от клеточного ядра к рибосомам, где белок и синтезируется. Второй – синтезирует белок определенной структуры: считывает информацию с и РНК. Третий вид, собрав в цитоплазме клетки аминокислоты, транспортирует их в рибосому.
Вся информация о строении всех видов рибонуклеиновой кислоты хранится в ДНК.
На помощь медицине и генетике
Способность дезоксирибонуклеиновой кислоты сохранять генетическую информацию и программу, ее реализующую, открыла широкие возможности для развития ДНК-технологий, которые, в частности, позволят, оперативно тестируя генотипы, выявлять особенности того или иного человека, что поможет оперативно поставить правильный медицинский диагноз. Этим занимается генетическая диагностика.
С ее помощью можно задолго до клинических проявлений заболевания определить предрасположенность пациента к нему, что, 
конечно же, даст врачу возможность провести необходимые меры профилактики и если не предотвратить наступление болезни вообще, то хотя бы облегчить ее ход. Таким образом выявляются гены, которые в 2-3 раза понизят риск возникновения, к примеру, инфаркта миокарда.
Исследователи пытаются выявить генетическую предрасположенность человека к заболеваниям. Есть данные, что все заболевания, включая элементарную простуду, напрямую зависят от генотипа.
ДНК-диагностика, как правило, весьма востребована при проведении экспертиз. В первую очередь это касается наличия у членов семьи наследственных заболеваний, чтобы избежать рождения ребенка, страдающего этим же недугом. Также незаменима такая диагностика при установлении родственных связей, в частности биологического материнства, отцовства.
Интересным направлением является так называемая спортивная генетика. С ее помощью выявлены десятки генов, которые влияют не только на здоровье опорно-двигательного аппарата, а и на такие необходимые спортсмену показатели как выносливость, сила, скорость реакции, а также быстрое восстановление после тяжелых физических нагрузок. Благодаря этому можно определить, какой вид спорта предпочтительнее для того или иного человека.
Самой востребованной сферой биологических исследований современного мира является генетика человека, в частности выявление генов интеллекта. Ученые считают, что последний на 50 процентов зависит именно от генов. Если эта задача будет решена, то при помощи тестирования школьников можно будет создавать для них индивидуальные условия для обучения и воспитания.
Факты, случаи, курьезы
- Много различных курьезных ситуаций возникает с однояйцевыми близнецами. Иногда на свет появляются организмы, которые развились в результате как бы поглощения одной яйцеклеткой другой, имеют они два разных набора ДНК. Такие организмы называются химерами.
В начале нынешнего века из-за подобного явления едва не обвинили в мошенничестве американскую гражданку Л. Фэйрчайлд, поскольку ее тест на ДНК определил, будто всем своим троим ребятишкам она… не является матерью. Дальнейшие обследования показали, что женщина – химера.
- В 2006 году ученые с Тайваня ген зеленого белка, присущего флуоресцентной медузе, ввели в ДНК-цепочку эмбриона
поросенка. На свет появились светящиеся поросята, причем светятся у них и внутренние органы. Ночью свинки «горели» зеленым светом, а днем их кожа просто была зеленоватой.
С какой целью был проведен сей эксперимент? Удачный опыт дает возможность визуально наблюдать за развитием и строением тканей во время пересадки стволовых клеток.
- В 1990-е годы в некоторых странах Западной Европы произошло 40 тяжких преступлений. На местах происшествий обнаруживались образцы ДНК одной и той же женщины. Сыщики сбились с ног, т.к., кроме этого, данные преступления больше ничто не объединяло. Только через 16 лет было установлено, что каждый раз пробы брались ватными палочками, изначально «помеченными» ДНК упаковщицы с фабрики, где они были изготовлены.
- В Центральном районе Воронежа, рядом с кафедральным собором, установлен памятник «молекуле ДНК». Его необычный, неординарный, а также современный облик пришелся по нраву жителям и гостям города.