Русский изменить

Ошибка: нет перевода

×

Гуанин, комплементарность

Main page / Живомордность / Гуанин, комплементарность

Содержание

    Испанский путешественник Педро Сьеса де Леон сделал много интересного. Он описал завоевание Южной Америки и сам несколько раз пересек ее из края в край, составив в итоге настоящую энциклопедию её истории, географии, ботаники и зоологии. Из его книги «Хроники Перу», опубликованной в Испании в 1553 году, европейцы впервые узнали о том, что существуют такие необычные растения, как картофель, ананас, авокадо и другие, а также что существуют такие животные, как лама, анаконда, игуана, ягуар, пума, опоссум и так далее. Считается также, что это была первая книга, в которой описываются окаменелости древних позвоночных.

    В этой же книге Педро рассказал о гуано. Этим словом обозначают разложившиеся естественным образом остатки помёта морских птиц и летучих мышей, настолько богатые фосфором и азотом, что местные индейцы использовали залежи этого помёта в качестве удобрений для превращения бесплодных земель в плодородные угодья. И вряд ли Педро или его читатели могли догадаться, что именно гуано сыграет свою роль в развитии генетики, потому что азотистое основание гуанинguanine [‘gwɑːniːn] ) был впервые выделено именно из гуано. Так что скажем спасибо упорно какавшим птичкам и мышкам, после чего рассмотрим — что же представляет из себя гуанин, образующий пары с цитозином в двойной спирали ДНК.

    Guanine

    Как мы уже знаем, спираль ДНК на всем своем протяжении имеет одинаковую толщину, что обеспечивается тем, что мелкие азотистые основания, содержащее лишь одно кольцо атомов, всегда сопрягаются только с крупными, содержащими два кольца, то есть в спирали ДНК пурины всегда сопрягаются с пиримидинами. И в самом деле, гуанин содержит два кольца и является, таким образом, пурином.

    Для того, чтобы связаться с цитозином, гуанин использует три атома, находящиеся слева на этой картинке — один атом водорода, принадлежащего «хвостику» NH2, а также один атом водорода и один атом кислорода, торчащие в стороны от большого кольца. Так же, как и в цитозине, атомы колец гуанина пронумеровали для удобства.

     

    11

    Теперь на рисунке сверху мы можем посмотреть единую картину того, как цитозин (С) сопрягается с гуанином (G), образуя одну «ступеньку» С-G внутри спирали ДНК.

    Мы видим, что связи между тремя парами атомов гуанина и цитозина обозначены не так, как обозначены связи между другими атомами внутри молекул. Они обозначены штриховой линией. Это связано с тем, что природа их химической связи разная. Внутри молекул атомы связаны очень прочной, так называемой «ковалентной» связью, в то время как штриховой линией обозначена слабая химическая связь, называемая «водородной». Что это означает и в чем между ними разница, ты узнаешь, продолжив читать «атомную ветку» этой книги. Но для нас сейчас важно то, что поскольку водородная связь слабая, то для того, чтобы она образовалась и стала удерживать вместе спаренные азотистые основания, необходимо точное пространственное соответствие молекул друг другу. Молекулы цитозина и гуанина должны не просто иметь нужные атомы с тех боков, где они соединяются, но еще и пространственно друг с другом хорошо сопрягаться, иметь подходящую для этого трехмерную структуру. Если бы молекула цитозина имела немного другую форму, ну допустим атом кислорода торчал бы под неудобным углом, и хвостик был бы отогнут больше влево, то никакого соединения бы не получилось — водородные связи попросту не смогли бы образоваться, азотистые основания не смогли бы спариваться, спираль ДНК бы не смогла существовать. Поэтому в результате естественного отбора выжили только такие существа, у которых конструкция азотистых оснований была оптимальная.

    Я не думаю, что сейчас есть какая-то необходимость подробно рассматривать молекулы двух других азотистых оснований — аденина (А) и тимина (T). Тиминthymine [‘θʌɪmiːn] ) похож на цитозин, а аденинadenine [‘adɪniːn] ) похож на гуанин, ну и при этом они конечно немного отличаются. Я также не думаю, что есть необходимость тщательно запоминать устройство этих молекул. Для того, чтобы двигаться дальше, нам достаточно просто иметь общее представление о них, хотя, если ты хочешь потренировать свою память, то это может быть интересным. Самый лучший способ выучить в точности структуру молекул, это начать их рисовать. Если прямо сейчас ты попробуешь взять лист бумаги и нарисовать на нём, не заглядывая в книгу, молекулу цитозина или, тем более, гуанина, то получившийся результат тебя скорее рассмешит. Но по мере того, как ты будешь поправлять свои рисунки, рано или поздно ты добьешься своего. Приучив постепенно свою память запоминать структуру молекул, ты тем самым приобретешь очень полезный для изучения генетики и биохимии навык, который во многом облегчит тебе дальнейший процесс изучения, ведь одно дело — просто помнить слова-обозначения молекул, и совсем другое дело — знать молекулы «в лицо», понимать специфику их состава и устройства.

    Для полноты картины, описывающей мир азотистых оснований, можно добавить, что другая нуклеиновая кислота — РНК (рибонуклеиновая), в отличие от ДНК не содержит тимина, а вместо него там другое, схожее азотистое основание — урацил. Таким образом всего азотистых оснований, используемых нашим организмом в ДНК и РНК, насчитывается 5 штук.

    104

    Структура азотистых оснований подобралась в результате эволюционных процессов таким образом, что в спирали ДНК образуются только две возможные пары: А-Т и С-G. Больше никаким образом они состыковаться между собой не могут. Это называется «принципом комплементарности». Обрати внимание — правильно пишется «комплЕментарность», а не «комплИментарность». Комплименты тут не при чем, хотя, конечно, мы не можем исключить того, что комплементарность базируется на умении азотистых оснований подбирать друг для друга такие комплименты, что они просто не могут устоять и спариваются между собой несмотря на то, что в целом по своей конструкции пурины и пиримидины так сильно отличаются. Главное то, что они сумели подходящим образом изогнуться в месте сопряжения, и что в этих местах пространственного сопряжения у них оказались подходящие, притягивающиеся друг к другу части.

    Молекула аденина в спирали ДНК комплементарнаcomplementary [kɔmplɪ’mentərɪ] ) молекуле тимина, и только ей. Молекула цитозина комплементарна только молекуле гуанина. Отсюда следует, что если по какой-то причине две нити спирали ДНК разойдутся в стороны, то имея хотя бы одну из них мы легко сможем пристроить к ней вторую — точно такую же, какая была раньше. Именно такой механизм и используется при делении клетки для того, чтобы, имея одну спираль ДНК, на её основе создать две. Исходная спираль расслаивается, одиночные нити расходятся в стороны, после чего с помощью специальных инструментов к ним пристраиваются новые парные нити. Теперь вместо одной спирали ДНК имеется две, и клетка спокойно дальше может делиться на две части, каждая из которых по-прежнему несет в себе все полноту наследственной информации.

    Можно воспользоваться тем, что буква «С» очень похожа на букву «G». Пользуясь таким мнемоническим правилом легко запомнить, что цитозин «С» соединяется только с гуанином «G», и вторая пара А-Т вспоминается автоматически.

    (Автор статьи: Бодх)