Лекция № 4. строение и функции нуклеиновых кислот атф

Строение и функции нуклеиновых кислот АТФ

Это самые длинные из известных макромолекул. Значительно меньше молекулярная масса РНК (от нескольких сотен до десятков тысяч).

ДНК содержатся в основном в ядрах клеток, РНК в рибосомах и протоплазме клеток.

При описании строения нуклеиновых кислот учитывают различные уровни организации макромолекул: первичную и вторичную структуру.

Первичная структура нуклеиновых кислот это нуклеотидный состав и определенная последовательность нуклеотидных звеньев в полимерной цепи.

Например:

…– А – Г – Ц –…

Под вторичной структурой нуклеиновых кислот понимают пространственно упорядоченные формы полинуклеотидных цепей.

Вторичная структура ДНК

Вторичная структура ДНК представляет собой две параллельные неразветвленные полинуклеотидные цепи, закрученные вокруг общей оси в двойную спираль.

Такая пространственная структура удерживается множеством водородных связей, образуемых азотистыми основаниями, направленными внутрь спирали.

Водородные связи возникают между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой цепи. Эти основания составляют комплементарные пары (от лат. complementum — дополнение).

Образование водородных связей между комплементарными парами оснований обусловлено их пространственным соответствием. Пиримидиновое основание комплементарно пуриновому основанию:

Водородные связи между другими парами оснований не позволяют им разместиться в структуре двойной спирали. Таким образом,

• ТИМИН (Т) комплементарен АДЕНИНУ (А),
• ЦИТОЗИН (Ц) комплементарен ГУАНИНУ (Г).

Комплементарность оснований определяет комплементарность цепей в молекулах ДНК.

Способность ДНК не только хранить, но и использовать генетическую информацию определяется следующими ее свойствами:

Вторичная структура РНК

В отличие от ДНК, молекулы РНК состоят из одной полинуклеотидной цепи и не имеют строго определенной пространственной формы (вторичная структура РНК зависит от их биологических функций).

Основная роль РНК непосредственное участие в биосинтезе белка. Известны три вида клеточных РНК, которые отличаются по местоположению в клетке, составу, размерам и свойствам, определяющим их специфическую роль в образовании белковых макромолекул:

• информационные (матричные) РНК передают закодированную в ДНК информацию о структуре белка от ядра клетки к рибосомам, где и осуществляется синтез белка;
• транспортные РНК собирают аминокислоты в цитоплазме клетки и переносят их в рибосому; молекулы РНК этого типа «узнают» по соответствующим участкам цепи информационной РНК, какие аминокислоты должны участвовать в синтезе белка;
• рибосомные РНК обеспечивают синтез белка определенного строения, считывая информацию с информационной (матричной) РНК.

Структура ДНК

Ранее ученые представляли, что модель строения ДНК периодическая, где повторяются одинаковые группы нуклеотидов (комбинаций молекул фосфата и сахара). Определенная комбинация последовательности нуклеотидов предоставляет возможность «кодировать» информацию. Благодаря исследованиям выяснилось, что у разных организмов структура различается.

Особенно известны в изучении вопроса, что такое ДНК американские ученые Александер Рич, Дэйвид Дэйвис и Гэри Фелзенфелд. Они в 1957 году представили описание нуклеиновой кислоты из трех спиралей. Спустя 28 лет, ученый Максим Давидович Франк-Каменицкий продемонстрировал, как дезоксирибонуклеиновая кислота, которая состоит из двух спиралей, складывается Н-образной формой из 3 нитей.

Структура у дезоксирибонуклеиновой кислоты двухцепочечная. В ней нуклеотиды попарно соединены в длинные полинуклеотидные цепи. Эти цепочки при помощи водородных связей делают возможным образование двойной спирали. Исключение – вирусы, у которых одноцепочечный геном. Существуют линейные ДНК (некоторые вирусы, бактерии) и кольцевые (митохондрии, хлоропласты).

Нуклеиновые кислоты и их строение

Прежде всего необходимо узнать, что нуклеотидами являются мономеры нуклеиновых кислот. Они соединены между собой линейно, формируя длинные молекулярные соединения нуклеиновых кислот. Самыми длинными полимерами являются цепочки молекул ДНК. Как правило, длина молекул РНК значительно меньше, но при этом может отличаться (зависит от типа).

При формировании полинуклеотидного соединения остатки фосфорной кислоты взаимодействуют с трехатомным углеродом пентозы. Аналогичная связь формируется между фосфорной кислотой и пятиатомным углеродом сахара непосредственно в нуклеиновой кислоте.

Исходя из этого, индивидуальная характеристика нуклеиновой кислоты — это последовательность пентозы с мостиками фосфорных кислот. Азотистые основания отделяются по сторонам.

Стоит добавить, что молекулы ДНК не только длиннее в сравнении с РНК, но и состоят из нескольких цепей, которые соединены между собой химически водородными связями. Такие структурные связи формируются по принципу комплементарности: гуанин комплементарен цитозину, а аденин — тимину.

Нуклеотиды содержат в себе такие вещества:

Функции нуклеотидов

Местонахождение в клетках аминокислот, белка и нуклеотидов поддерживает их жизнедеятельность, а также сохранение, передачу и верную реализацию генетической наследственности. Стоит в отдельности рассмотреть функции ДНК, РНК и их разновидностей в жизни живых организмов.

Значение ДНК

В клетках ДНК вся информация в основном сосредоточена в ядре клетки. Бактериальная среда, как правило, в формуле занимает одну кольцевую молекулу, находится в неправильной формы образовании в цитоплазме, именуемым нуклеотидом. Гены, входящие в состав наследственной информации генома, являются единицей передачи генетической наследственности. Признак частицы — открытая рама считывания.

1. Самая важная биологическая функция вида — генетическая, клетка является носителем генетической информации (благодаря этой особенности, каждый вид на планете обладает своими индивидуальными особенностями).
2. Наследственную информацию ДНК способно передавать в ряду целых поколений не без дополнительного участия и РНК.
3. Осуществляет процессы регуляции биосинтеза белка.

Свойства РНК

В природе различают три разновидности РНК, каждая из которых предназначена для выполнения особой роли в осуществлении синтеза белка.

1. Транспортная предназначена для транспортировки активированных аминокислот по организму к рибосомам. Это необходимо для осуществления синтеза полипептидных молекул. Исследования показали, что одна транспортная молекула способна связаться лишь с одной из 20 аминокислот. Они служат в качестве транспортировщиков специфических аминокислот и углеводов. Длина транспортной цепи значительно короче матричной, в состав входит приблизительно 80 нуклеотидов, визуально имеет вид клеверного листа.
2. Матричная занимается копированием наследственного кода из ядра в цитоплазму. За счет этого процесса осуществляется синтез разнообразных белков. Схема строения представляет собой одноцепочную молекулу, она является неотъемлемой составляющей цитоплазмы. В составе молекулы содержится до нескольких тысяч нуклеотидов, они занимаются транспортировкой наследственной информации через мембрану ядра к очагу синтеза на рибосоме. Копирование информации осуществляется посредством транскрипции.
3. Рибосомная задействует около 73 белков для формирования рибосом. Они собой представляют клеточные органеллы, на которых осуществляется сбор полипептидных молекул. Основные задачи рибосомной молекулы — это формирование центра рибосомы (активного); неотъемлемый структурный элемент рибосом, обеспечивающий их правильное функционирование; первоначальное взаимодействие рибосомы с кодоном-инициатором для выявления рамки считывания; обеспечение взаимодействия рибосомных молекул с транспортными.

Функции

Упаковка генома

Суперспирализация ДНК важна для упаковки ДНК во всех клетках. Поскольку длина ДНК может в тысячи раз превышать длину клетки, упаковка этого генетического материала в клетку или ядро ​​(у эукариот) является сложной задачей. Суперспирализация ДНК уменьшает пространство и позволяет упаковывать ДНК. У прокариот преобладают плектонемные суперспирали из-за круговой хромосомы и относительно небольшого количества генетического материала. У эукариот суперспирализация ДНК существует на многих уровнях как плектонемных, так и соленоидных суперспиралей, причем соленоидная суперспирализация оказывается наиболее эффективной для уплотнения ДНК. Соленоидная суперспирализация достигается с помощью гистонов с образованием волокна 10 нм. Это волокно затем свернуто в 30-нм волокно, а затем наматывается на себя еще много раз.

Упаковка ДНК значительно увеличивается во время митоза, когда дублированные сестринские ДНК разделяются на дочерние клетки. Было показано, что конденсин , большой белковый комплекс, который играет центральную роль в сборке митотических хромосом, индуцирует положительные суперспирали зависимым от гидролиза АТФ способом in vitro . Суперспирализация также может играть важную роль во время интерфазы в формировании и поддержании топологически ассоциирующих доменов (TAD).

Суперспирализация также необходима для синтеза ДНК / РНК. Поскольку ДНК должна быть размотана для действия ДНК / РНК- полимеразы , в результате будут возникать суперспирали. Область перед полимеразным комплексом будет размотана; это напряжение компенсируется положительными суперспиралями перед комплексом. За комплексом перематывается ДНК, и возникают компенсаторные отрицательные суперспирали. Топоизомеразы, такие как ДНК-гираза (топоизомераза типа II), играют роль в снятии некоторых стрессов во время синтеза ДНК / РНК.

Экспрессия гена

Специализированные белки могут распаковывать небольшие сегменты молекулы ДНК, когда она реплицируется или транскрибируется в РНК . Но работа, опубликованная в 2015 году, показывает, как ДНК открывается сама по себе.

Простое скручивание ДНК может обнажить внутренние основания снаружи без помощи каких-либо белков. Кроме того, сама транскрипция искажает ДНК в живых клетках человека, сжимая одни части спирали и ослабляя ее в других. Это напряжение вызывает изменения формы, в первую очередь раскрытие спирали для считывания. К сожалению, эти взаимодействия очень трудно изучать, потому что биологические молекулы легко изменяются. В 2008 году было отмечено, что транскрипция скручивает ДНК, оставляя за собой след из перескрученной (или отрицательно сверхспиральной) ДНК. Более того, они обнаружили, что сама последовательность ДНК влияет на то, как молекула реагирует на сверхспирализацию. Например, исследователи определили конкретную последовательность ДНК, которая регулирует скорость транскрипции; по мере того, как количество суперспиралей увеличивается и уменьшается, он замедляет или ускоряет скорость, с которой молекулярные механизмы считывают ДНК. Предполагается, что эти структурные изменения могут вызывать стресс в другом месте на своем протяжении, что, в свою очередь, может обеспечивать триггерные точки для репликации или экспрессии генов. Это означает, что это очень динамичный процесс, в котором и ДНК, и белки влияют друг на друга на то, как действует и реагирует другой.

Вирусология

Репликация вирусной ДНК

Некоторые ДНК-вирусы реплицируют свою геномную информацию в клетках-хозяевах посредством репликации по катящемуся кругу. Например, человеческий герпесвирус-6 (HHV-6) (hibv) экспрессирует набор «ранних генов», которые, как считается, участвуют в этом процессе. Образующиеся в результате длинные конкатемеры впоследствии расщепляются между участками pac-1 и pac-2 генома HHV-6 рибозимами, когда они упаковываются в отдельные вирионы.

Модель для репликации катящегося круга HPV16.

Вирус папилломы человека-16 (ВПЧ-16) — еще один вирус, который использует скользящую репликацию для получения потомства с высокой скоростью. ВПЧ-16 инфицирует эпителиальные клетки человека и имеет двухцепочечный кольцевой геном. Во время репликации в ориджине гексамер E1 оборачивается вокруг однонитевой ДНК и перемещается в направлении от 3 ‘до 5’. При нормальной двунаправленной репликации два репликационных белка диссоциируют во время столкновения, но в HPV-16 считается, что гексамер E1 не диссоциирует, что приводит к непрерывной катящейся репликации. Считается, что этот механизм репликации ВПЧ может иметь физиологические последствия для интеграции вируса в хромосому хозяина и возможного развития рака шейки матки.

Кроме того, геминивирус также использует репликацию по кругу в качестве механизма репликации. Это вирус, ответственный за уничтожение многих основных сельскохозяйственных культур, таких как маниока, хлопок, бобовые, кукуруза, томаты и окра. Вирус имеет кольцевую одноцепочечную ДНК, которая реплицируется в клетках растения-хозяина. Весь процесс инициируется геминивирусным белком инициатора репликации Rep, который также отвечает за изменение среды хозяина, чтобы действовать как часть механизма репликации. Rep также поразительно сходен с большинством других белков инициаторов катящейся репликации эубактерий с наличием мотивов I, II и III на N-конце. Во время репликации по методу катящегося круга оцДНК геминивируса преобразуется в дцДНК, и Rep затем присоединяется к дцДНК в исходной последовательности TAATATTAC. После того, как Rep, вместе с другими белками репликации, связывается с дцДНК, он образует стволовую петлю, где ДНК затем расщепляется по наномерной последовательности, вызывая смещение цепи. Это смещение позволяет репликационной вилке продвигаться в направлении от 3 ‘до 5’, что в конечном итоге дает новую цепь оцДНК и конкатамерную цепь ДНК.

Промежуточные продукты репликации ДНК бактериофага Т4 включают кольцевые и разветвленные кольцевые конкатемерные структуры. Эти структуры, вероятно, отражают механизм репликации катящегося круга.

Репликация вирусной РНК

Некоторые РНК-вирусы и вироиды также реплицируют свой геном посредством репликации РНК по «катящемуся кругу». Для вироидов существует два альтернативных пути репликации РНК, за которыми, соответственно, следуют члены семейства Pospivirodae (асимметричная репликация) и Avsunviroidae (симметричная репликация).

Репликация по катящемуся кругу вирусной РНК

В семействе Pospiviroidae (PSTVd-like) кольцевая плюс-цепь РНК транскрибируется с помощью РНК-полимеразы хозяина в олигомерные минус-цепи, а затем олигомерные плюс-цепи. Эти олигомерные плюс-цепи расщепляются РНКазой хозяина и лигируются РНК-лигазой хозяина для преобразования мономерной плюс-цепи кольцевой РНК. Это называется асимметричным путем репликации по катящемуся кругу. Вироиды семейства Avsunviroidae (ASBVd-подобные) реплицируют свой геном посредством симметричного пути репликации по катящемуся кругу. В этом симметричном пути олигомерные минус-цепи сначала расщепляются и лигируются с образованием мономерных минус-цепей, а затем транскрибируются в олигомерные плюс-цепи. Эти олигомерные плюс-цепи затем отщепляются и лигируются для преобразования мономерной плюс-цепи. Симметричный путь репликации был назван потому, что как положительные, так и отрицательные цепи образуются одинаково.

Расщепление олигомерных плюс и минус цепей опосредуется саморасщепляющейся структурой рибозима в форме головки молотка, присутствующей у Avsunviroidae, но такая структура отсутствует у Pospiviroidae.

Отличаются ли ДНК мужчины и женщины?

У большинства млекопитающих имеются по две половые хромосомы – у самок это две X, а у самцов X и Y. Разделение на два вида произошло более 100 миллионов лет назад. В Y-хромосоме значимым является ген SRY, который и запускает мужской тип развития организма. При оплодотворении яйцеклетка соединяется со сперматозоидом. От матери ребенок получает женскую Х-хромосому (одну из двух одинаковых), а от отца – либо Y, либо Х.

Конечная комбинация ХХ означает появление на свет девочки, а комбинация XY – даст жизнь мальчику. Так что не стоит винить матерей в том, что они рожают детей «не того» пола – решающую роль в этом играет организм отца.

Вполне логично, что новые знания побуждают ими воспользоваться. Если человек обнаружил тот самый «кирпичик», из которого построено его тело, то почему бы не попытаться осуществить перестройку или вообще сотворите нечто новое? Этим займется медицина будущего, а пока знания о ДНК позволяют решать менее масштабные задачи. Одной из них является анализ ДНК, позволяющий расшифровать часть ее информации. Еще в 2003 году ученые заявили, что выяснили местоположение всех генов, которые определяют наше развитие и жизнь.

Структура ДНК

Когда его окончательная роль в наследственности была установлена, понимание структуры ДНК стало важным. Предыдущая работа над кристаллами белка направляла интерпретацию кристаллизация и рентгеновская дифракция ДНК. Правильная интерпретация дифракционных данных открыла новую эру в понимании и манипулировании генетическим материалом. Хотя первоначально такие ученые, как Линус Полинг, предположили, что ДНК, возможно, состоит из трех нитей, данные Розалинды Франклин подтверждают наличие двойная спираль.

Структура ДНК, следовательно, была выяснена поэтапно с помощью серии экспериментов, начиная от химического выделения дезоксирибонуклеиновой кислоты Фредерихом Мишером и заканчивая рентгеновской кристаллографией этой макромолекулы Розалинд Франклин.

Двойная спираль и антипараллельные нити

Структура сахарофосфатного остова в молекуле ДНК приводит к химической полярности. Каждый дезоксирибозный сахар имеет пять атомов углерода. Из них третий и пятый атомы углерода могут образовывать ковалентные связи с фосфатными остатками через фосфодиэфирные связи. Фосфодиэфирная связь, по существу, имеет молекулу фосфата, образующую две ковалентные связи, и серия этих связей создает два шипа молекулы двухцепочечной ДНК.

Чередование остатков сахара и фосфата приводит к тому, что один конец каждой цепи ДНК имеет свободный фосфатная группа присоединен к пятому углероду дезоксирибозного сахара. Это называется 5 ‘конец. Другой конец имеет реактивный гидроксильная группа присоединен к третьему атому углерода молекулы сахара и образует 3′-конец.

Две цепи каждой молекулы ДНК имеют противоположные химические полярности. То есть в конце каждой двухцепочечной молекулы ДНК одна нить будет иметь реакционноспособную 3′-гидроксильную группу, а другая нить будет иметь реакционноспособную фосфатную группу, присоединенную к пятому углероду дезоксирибозы. Вот почему молекула ДНК, как говорят, состоит из антипараллельных нитей.

Молекула ДНК может выглядеть как лестница с сахарофосфатным остовом и нуклеотидными звеньями. Тем не менее, молекула ДНК образует трехмерную спиральную структуру, основания которой находятся внутри двойная спираль, Водородная связь между нуклеотидами позволяет межмолекулярному расстоянию между двумя цепями оставаться довольно постоянным с десятью парами оснований на каждом витке двойной спирали.

Комплементарность и репликация

Нуклеотидные основания на одной цепи взаимодействуют с основаниями на другой цепи посредством двух или трех водородных связей. Эта закономерность предсказуема (хотя существуют исключения): каждая пара тиминового основания соединяется с адениновым основанием, а нуклеотиды гуанина и цитозина образуют водородные связи друг с другом. Благодаря этому, когда последовательность одной цепи известна, нуклеотиды, присутствующие в комплементарной цепи ДНК, автоматически обнаруживаются. Например, если одна нить молекулы ДНК имеет последовательность 5 ’CAGCAGCAG 3’, основания для другой антипараллельной нити, соединяющейся с этим отрезком, будут 5 ’CTGCTGCTG 3’. Это свойство двойных цепей ДНК называется комплементарностью.

Первоначально велись споры о том, каким образом молекулы ДНК дублируются. Было три основных гипотезы о механизме репликации ДНК. Две комплементарные нити ДНК могут разматываться на короткие отрезки и обеспечивать матрицу для образования новой молекулы ДНК, полностью образованной из свободных нуклеотидов. Этот метод получил название консервативной гипотезы.

Альтернативно, каждая матричная цепь может катализировать образование своей комплементарной цепи посредством полимеризации нуклеотидов. В этом полуконсервативном способе репликации все дублированные молекулы ДНК будут нести одну цепь из родительской и одну вновь синтезированную цепь. По сути, все дублированные молекулы ДНК будут гибридами. Третья гипотеза гласит, что каждая большая молекула ДНК, вероятно, была разбита на маленькие сегменты, прежде чем она была реплицирована. Это было названо дисперсионной гипотезой и привело бы к образованию мозаичных молекул.

Серия элегантных экспериментов Мэтью Мезельсона и Франклина Штала с помощью Мейсона Макдональда и Амандипа Семби подтвердила идею о том, что репликация ДНК на самом деле была полуконсервативной. В конце каждого события дублирования все молекулы ДНК несут одну родительскую цепь и одну цепь, вновь созданную в результате полимеризации нуклеотидов.

Хромосомы и гены

Внутри ядра нити ДНК плотно упакованы с образованием хромосом. Во время деления клетки хромосомы видны. Каждая хромосома имеет точку сужения, называемую центромерой, из которой формируются два основания. Короткое основание хромосомы обозначено «p arm». Длинное основание хромосомы обозначается «q arm».

Каждая пара хромосом по-разному определяется расположением центромеры и размерами оснований p и q. Люди обычно имеют 23 пары хромосом, что в общей сложности составляет 46. Двадцать две из этих пар, называемые аутосомами, выглядят одинаково как у мужчин, так и у женщин.

23-я пара называется половой хромосомой и отличается у мужчин и женщин. У женщин есть две копии Х-хромосомы или ХХ, а у мужчин — одна Х и одна Y-хромосома.

Гены — это наследственный материал, который лежит в клеточном ядре. Гены, которые состоят из ДНК, действуют как инструмент для создания молекул, называемых белками.

Проект «Геном человека» подсчитал, что у людей от 20 000 до 25 000 генов. У каждого человека есть две копии каждого гена, по одной унаследованной от каждого родителя. Они в основном одинаковы у всех людей, но небольшое количество генов (менее 1 процента от общего числа) немного отличается у людей, что составляет основу тестов на отцовство и анализа ДНК.

В отличие от ферментов, кислота не действует непосредственно на другие молекулы; скорее, различные ферменты воздействуют на ДНК и копируют её информацию либо в большее количество дезоксирибонуклеиновой кислоты в процессе репликации, либо транскрибируют её в белок. Другие белки, такие как гистоны, участвуют в упаковке ДНК или восстановлении ее повреждений, которое вызывает мутации.

Структура ДНК

Это самые крупные биологические молекулы. Их размер составляет от одной четверти у бактерий до сорока миллиметров в ДНК человека, что гораздо больше максимального размера белка. Они состоят из четырех мономеров, структурных компонентов нуклеиновых кислот — нуклеотидов, в которые входит азотистое основание, остаток фосфорной кислоты и дезоксирибоза.

Азотистые основания имеют двойное кольцо из углерода и азота— пурины, и одно кольцо — пиримидины.

Пуринами являются аденин и гуанин, а пиримидинами — тимин и цитозин. Они обозначаются заглавными латинскими буквами: A, G, T, C; а в русской литературе — на кириллице: А, Г, Т, Ц. При помощи химической водородной связи они соединяются друг с другом, в результате чего появляются нуклеиновые кислоты.

Во Вселенной именно спираль является наиболее распространенной формой. Так и структура ДНК молекулы тоже имеет ее. Полинуклеотидная цепочка закручена наподобие винтовой лестницы.

Цепи в молекуле направлены противоположно друг от друга. Получается, если в одной цепи от 3′-конца к 5′, то в другой цепи ориентация будет наоборот от 5′-конца к 3′.

Открытие ДНК

Когда микроскопы стали более изощренными и обеспечивают большее увеличение, роль ядра в делении клеток стала довольно ясной. С другой стороны, было общее понимание наследственности как «смешения» материнских и отцовских характеристик, поскольку наблюдалось слияние двух ядер во время оплодотворения.

Однако открытие ДНК как генетического материала, вероятно, началось с работы Грегора Менделя

Когда его эксперименты были заново открыты, выяснилось важное значение. Его результаты могут быть объяснены только через наследование дискретных частиц, а не через диффузное смешение признаков

В то время как Мендель назвал их факторами, с появлением химии в биологических науках началась охота за молекулярной основой наследственности.

Химическая изоляция ДНК

Впервые ДНК была химически выделена и очищена Иоганном Фридрихом Мишером, который изучал иммунологию. В частности, он пытался понять биохимия белых кровяных клеток. После выделения ядер из цитоплазма он обнаружил, что, когда к этим экстрактам добавлялась кислота, из них выделялись вязкие белые комки, похожие на пучки шерсти. решение, В отличие от белков эти осадки возвращались в раствор при добавлении щелочи. Это привело Мишера к выводу, что макромолекула была кислой по природе. Когда дальнейшие эксперименты показали, что молекула не была ни липидом, ни белком, он понял, что он выделил новый класс молекул. Так как это было получено из ядра, он назвал это вещество нуклеином.

Работа Альбрехта Косселя пролила больше света на химическую природу этого вещества, когда он показал, что нуклеин (или нуклеиновая кислота как это начинало называться) было сделано из углеводов, фосфатов и азотистых оснований

Коссель также сделал важное открытие, связывающее биохимическое исследование нуклеиновых кислот с микроскопическим анализом делящихся клеток. Он связал это кислое вещество с хромосомами, которые можно было наблюдать визуально, и подтвердил, что этот класс молекул почти полностью присутствует только в ядре

Другое важное открытие Косселя состояло в том, чтобы связать нуклеиновые кислоты с увеличением протоплазма и деление клеток, тем самым усиливая его связь с наследственностью и размножением.

Гены и ДНК

К началу двадцатого века молекулярная биология испытала ряд оригинальных открытий, которые привели к углубленному пониманию химических основ жизни и деления клеток. В 1944 году эксперименты трех ученых (Эйвери, Маккарти и Маклеода) предоставили убедительные доказательства того, что нуклеиновые кислоты, в частности ДНК, вероятно, являются генетическим материалом. Несколько лет спустя эксперименты Чаргаффа показали, что число пуриновых оснований в каждой молекуле ДНК равняется числу пиримидин основы. В 1952 году элегантный эксперимент Альфреда Херши и Марты Чейз подтвердил, что ДНК является генетическим материалом.

К этому времени достижения в рентгеновской кристаллографии позволили кристаллизовать ДНК и изучить ее дифракционные картины. Наконец, эти молекулы могут быть визуализированы с большей детализацией. Данные, полученные Розалинд Франклин, позволили Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику затем предложить двухцепочечную спиральную модель для ДНК с сахарофосфатной основой. Они включили правила Чаргаффа в отношении количества пурина и пиримидина, показав, что каждое пуриновое основание образует специфические водородные связи с другим пиримидиновым основанием. Они поняли, даже когда они предложили эту структуру, что они предоставили механизм для дублирования ДНК.