Мономеры в молекулах нуклеиновых кислот соединены сложноэфирной связью, образованной фосфатным остатком одного мононуклеотида и З'-гидроксиль-ной группой пентозного остатка другого мононуклеотида (3',5'-фосфодиэфир-ная связь) Межнуклеотидная 3',5'-фосфодиэфирная связь гидролитически расщепляется нуклеазами.
Особенностью нуклеотидного состава ДНК является то, что число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых нуклеотидов равно числу цитидиловых: А = Т, G = С; следовательно, A + G = T + C, т. е. число пурино-вых нуклеотидов равно числу пиримидиновых (правила Чаргаффа). Такие соотношения не свойственны РНК.Исходя из правил Чаргаффа о нуклеотидном составе ДНК и из рентгенострук-турных исследований, Дж. Уотсон и Ф. Крик (Великобритания) предложили модель строения ДНК (1953 г.).
Для выделения ДНК из экстракта тканей белки экстракта разрушают протеаза-ми, ДНК осаждают этанолом и осадок растворяют в буферном растворе. Как уже отмечалось, молекулы ДНК имеют очень большие размеры: молекула среднего размера из клеток человека содержит примерно 150 млн нуклеотидных пар, ее длина равна 4 см, отношение длины к толщине равно 3106 (толщина двойной спирали ДНК 20 нм).
Разделение фрагментов проводят методом электрофореза в полиакриламидном или агарозном геле. ДНК содержит отрицательно заряженные фосфатные группы, и поэтому в электрическом поле фрагменты перемещаются в направлении положительного электрода.
Рибосомные РНК (рРНК) — компоненты рибосом (см. ниже). На долю рРНК приходится около 80 % всей РНК клетки. Имеется три вида рРНК: 28S-pPHK (молекулярная масса около 1,5 млн, примерно 4000 нуклеотидных остатков); 18S-pPHK (молекулярная масса около 700 000; 5S-pPHK (молекулярная масса около 30 000, примерно 100 нуклеотидных остатков).2. Транспортные РНК (тРНК) составляют около 15 % всей РНК клетки.
Молекулы РНК в отличие от ДНК построены из одной полинуклеотидной цепи. Однако в этой цепи имеются комплементарные друг другу участки, которые могут взаимодействовать, образуя двойные спирали. При этом соединяются нуклеотид-ные пары A**»U и G***C. Такие спирализованные участки (их называют шпильками) обычно содержат небольшое число нуклеотидных пар, в пределах двух-трех десятков, и чередуются с неспирализованными участками Характерную вторичную структуру имеют тРНК.
Если смешать растворы ДНК, выделенных из организмов разных видов (например, лягушки и кролика), нагреть эту смесь (т. е. денатурировать ДНК), а затем охладить, то вновь будут возникать двуспиральные структуры. При этом наряду с двуспиральными молекулами, идентичными исходным молекулам ДНК, могут образовываться гибридные молекулы, содержащие одну нуклеотидную цепь из ДНК лягушки, а другую — из ДНК кролика.
Если ДНК человека разрезать с помощью рестриктаз на фрагменты длиной 4000 нуклеотидов, то получится около 1 млн фрагментов. Как в такой груде найти и извлечь из нее искомый фрагмент? Это можно сделать, используя ДНК-зонды. Зонды представляют собой фрагменты одноцепочечной ДНК длиной около 20 нуклеотидов, содержащие радиоактивную (например, 32Р) или другую метку.
Гистоны представляют собой белки с молекулами сравнительно небольшого размера (молекулярная масса 11 000-22 ООО). Различают нуклеосомные гистоны (их четыре типа — Н2А, Н2В, НЗ, Н4) и линкерный гистон HI. Характерная особенность гистонов — высокое содержание лизина и (или) аргинина; это придает им щелочной характер и способность взаимодействовать с кислотными группами ДНК.
Негистоновые белки хромосом очень разнообразны и включают структурные белки, наряду с гистонами обеспечивающие компактизацию ДНК, а главное — множество ферментов и неферментных белков, участвующих в синтезе ДНК и РНК и в регуляции действия генов. Подробнее эти белки будут описаны далее.
