Мигрирующие элементы ДНК

В последнее десятилетие накопились данные о существовании «прыгающих генов», т.е. таких участков ДНК, которые могут перемещаться из одних частей генома в другие. Эти мигрирующие элементы ДНК участвуют в регуляции действия генов и индуцировании хромосомных перестроек. Они способствуют осуществлению необычных рекомбинационных событий. Мигрирующие элементы прокариот делят на два типа: IS-элементы и транспозоны. 

Бактериальные плазмиды

В цитоплазме многих бактерий кроме хромосомной ДНК содержатся добавочные маленькие кольцевые молекулы ДНК, присутствие которых необязательно для жизни клетки. Они получили название плазмид. Плазмиды способны автономно размножаться, стабильно наследуются, т.е. сохраняются без специальной селекции во внехромосомном состоянии. Некоторые плазмиды могут включаться в хромосому бактерии, они называются эписомами. 

Цитоплазматическая ДНК

В цитоплазме эукариот содержится небольшое количество ДНК (менее 1% всей ДНК клетки). Она получила название цитоплазматическойи отличается от ядерной ДНК по нуклеотидному составу и молекулярной массе. Заключенная в ней генетическая информация обусловливает цитоплазматическую наследственность. Цитоплазматические гены находятся в митохондриях и хлоропластах.

Третичная структура ДНК и организация хроматина в эукариотических клетках

Третичная структура ДНК эукариотических клеток также выражена в многократной суперспирализации молекулы, однако в отличие от прокариот она осуществляется в форме комплексов ДНК с белками. ДНК эукариот почти вся находится в хромосомах ядер, лишь небольшое количество ее содержится в митохондриях, а у растений и в пластидах. Суммарный материал хромосом – хроматин – содержит ДНК, гистоны, негистоновые белки, небольшое количество РНК. 

Третичная структура ДНК бактерий и вирусов

В частицах вирусов, клетках бактерий, как и в ядрах высших организмов, ДНК плотно «упакована», образует сложные структуры. Например, в хромосоме E. coli содержится ДНК длиной более 1 мм, хотя длина клетки не превышает 5 мкм. Одна из самых мелких молекул ДНК – вирусная, однако если ее вытянуть, то она будет во много раз длиннее, чем сам вирус. 

Физико-химические свойства ДНК

Хромосомы животных, бактерий, вирусов, содержат по одной непрерывной ДНК-спирали огромной длины по сравнению с размерами ядра. Молекулярная масса ДНК определена с помощью ряда методов. Классический метод ультрацентрифугирования позволяет определять размеры ДНК в пределах M=2•10⁵-1•10⁹. Более длинные молекулы разрываются при ультрацентрифугировании, поэтому их молекулярную массу определяют по вязкости. 

Вторичная структура ДНК

Выяснение вторичной структуры ДНК – это одно из крупнейших открытий в биологии, поскольку при этом одновременно был раскрыт механизм передачи наследственной информации в ряду поколений. В 1953 году Д. Уотсон и Ф. Крик установили, что ДНК представляет собой двойную спираль, состоящую из двух антипараллельных полинуклеотидных цепей. Это заключение явилось результатом большого числа экспериментальных данных и первичных обобщений. К ним относятся работы Э. Чаргаффа и его сотрудников, которые показали, что нуклеотидный состав ДНК жестко сбалансирован. Важное значение имели результаты рентгеноструктурного анализа ДНК, полученные Р. Франклин, М. Вилкинсом с сотрудниками (1953). Они свидетельствуют о том, что полинуклеотидная цепь ДНК расположена в форме спирали с периодом идентичности (шагом) 3,4 нм и расстоянием между плоскостями оснований 0,34 нм. Физико-химическими исследованиями было установлено, что в молекуле ДНК между амино- и кетогруппами азотистых оснований образуются водородные связи.