Химические и физические свойства ДНК

Структура ДНК определяет ее свойства. Молекулярную структуру ДНК установили физики методом рентгеноструктурного анализа, биохимики определили химический состав ДНК и сформулировали принцип спаривания комплементарных оснований.

В результате исследований структуры были сформулированы следующие выводы.

• 1. Препараты ДНК, выделенные из разных тканей одного и того же организма, имеют одинаковый нуклеотидный состав.
• 2. Нуклеотидный состав ДНК разных видов различен.
• 3. Нуклеотидный состав ДНК у данного биологического вида не меняется с возрастом организма, не зависит от его питания и изменений окружающей среды.
• 4. Число адениновых остатков в любой ДНК независимо от вида организма равно числу тиминовых остатков, а число гуаниновых — числу цитозиновых. Таким образом, число пуриновых остатков равно числу пиримидиновых остатков.

Водные растворы ДНК при pH 7,0 и комнатной температуре (20−25°С) обладают высокой вязкостью. Если раствор нагреть до 80 °C или сильно изменить pH, то вязкость раствора резко понизится. Этот факт указывает на изменение конформации ДНК.

Высокие температуры и значения pH вызывают денатурацию ДНК, подобную денатурации белков (см. разд. 8.3).

Денатурация ДНК приводит к расплетанию двуцепочечной структуры, разрушая водородные связи между спаренными основаниями и гидрофобные взаимодействия, закрепляющие структуру двойной спирали. В результате образуются одноцепочечные хаотические клубки (рис. 8.24). Денатурацию в литературе не совсем корректно называют также плавлением ДНК.

Обратный процесс сборки в двойную цепь (ренатурация, или отжиг), если расхождение цепей полностью завершено, осуществляется в 2 этапа. Сначала в результате случайных столкновений образуются короткие комплементарные участки двойной спирали. Затем наступает быстрый этап «схлопывания» двойной спирали.