Состав и строение ДНК (часть 2)

Две цепи спирали сплетены друг с другом и скручены вокруг общей оси так, что фосфатные группы на внешней стороне спирали образуют двойной сахарофосфатный скелет, а пуриновые и пиримидиновые основания внутри спирали расположены под углом 90°, т.е. перпендикулярно к длинной оси спирали. Химически две полинуклеотидных цепи направлены в противоположных направлениях (рис. 5.3), т.е. они антипараллельны, и удерживаются водородными связями, которые специфичны для тех или иных оснований и образуются только между А и T или Г и Ц, что соответствует правилу Чаргаффа.

Пара оснований аденин-тимин связана двумя водородными связями, а пара гуанин-цитозин - тремя (рис. 5.4). Эта модель строения ДНК, впервые предложенная Уотсоном и Криком, показывает, как происходит специфическое спаривание оснований в молекуле ДНК, в результате чего нуклеотидная последовательность в одной полинуклеотидной цепи автоматически определяет последовательность оснований в другой. Говорят, что нуклеотидная последовательность оснований в одной цепи двойной спирали ДНК комплементарна нуклеотидной последовательности в другой цепи. Комплементарность имеет очень важное значение, в этом можно убедиться при рассмотрении механизма репликации ДНК.

Двуспиральная конформация молекулы ДНК стабилизирована водородными связями между парами оснований и сипами, вызывающими укладку оснований в стопку (стекинг-взаимодействия), или аполярными связями. Внутри двойной спирали гидрофобные основания молекулы ДНК образуют плотную стопку и эффективно ограждены от взаимодействия с водой, а гидрофильные остатки сахаров и электрически заряженные фосфатные группы находятся на доступной для воды периферии молекулы. Вследствие гидрофобной природы оснований контакт с водной средой с точки зрения энтропии невыгоден, а вертикальная укладка оснований в двухцепочечной молекуле ДНК позволяет свести до минимума контакт с водной средой и увеличивает стабильность двуспиральной молекулы ДНК.