Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

ДНК, а в клітинах еукаріотів різні хромосоми просторово розділені в ядрі[92]. Ця відстань між різними хромосомами важлива для здатності ДНК діяти в якості стабільного носія інформації. В процесі рекомбінації дві спіралі ДНК розриваються, після чого безперервність спіралей відновлюється, але не обов'язково в правильному порядку, тому обмін ділянками хромосом може привести до пошкодження цілісності генетичного матеріалу. З іншого боку, рекомбінація дозволяє хромосомам обмінюватися генетичною інформацією, в результаті цього утворюються нові комбінації генів, що збільшує ефективність природного відбору й важливо для швидкої еволюції нових білків[93].

В процесі негомологічної рекомбінації (негомологічного з'єднання кінців), що виникає в результаті зовнішніх пошкоджень, дві спіралі ДНК розриваються, після чого неперервність спіралей відновлюється в процесі репарації клітиною дволанцюжкових розривів ДНК[94], але не обов'язково в правильному порядку. Тому обмін ділянками негомологічних хромосом може привести до пошкодження цілісності генетичного матеріалу в результаті розриву генів або розриву регуляторних зв'язків — транслокацій.

Найпоширеніша форма рекомбінації — гомологічна рекомбінація — коли рекомбінація виникає між гомологічними хромосомами, тобто хромосомами, що мають дуже схожі послідовності (що зазвичай утворюються в організмах із статевим розмноженням під час мейозу). Іноді в якості гомологічних ділянок виступають транспозони. Реакція гомологічної рекомбінації каталізується ферментами, які називаються рекомбіназами, наприклад, Cre. На першому етапі реакції рекомбіназа робить розрив в одному з ланцюжків ДНК, дозволяючи цьому ланцюжку відокремитися від комплементарного ланцюжка й приєднається до одного з ланцюжків другої хроматиди. Інший розрив в ланцюжку другої хроматиди дозволяє їй також відокремитися і приєднається до ланцюжка, що залишився без пари, з першої хроматиди, формуючи структуру Холідея. Структура Холідея може пересуватися вздовж сполученої пари хромосом, міняючи ланцюжки місцями

Реакція рекомбінації завершується, коли фермент розрізає з'єднання, а два ланцюжки лігуються[95].  

Еволюція метаболізму ДНК

ДНК містить генетичну інформацію, яка робить можливою життєдіяльність, зростання, розвиток і розмноження всіх сучасних організмів. Проте невідомо протягом якого часу з чотирьох мільярдів років історії життя на Землі ДНК була головним носієм генетичної інформації. Існують гіпотези, що РНК грала центральну роль в обміні речовин, оскільки вона може як переносити генетичну інформацію, так і здійснювати каталіз за допомогою рибозимів[87][96][97]. Крім того, РНК — один із основних компонентів «фабрик білка» — рибосом. Стародавній РНК-світ, де нуклеїнова кислота використовувалася і для каталізу і для перенесення інформації, міг послужити зародком сучасного генетичного коду, що складається з чотирьох основ. Це могло відбутися в результаті того, що число основ в організмі було компромісом між невеликим, що збільшувало точність реплікації, й великим, що збільшувало каталітичну активність рибозимів [98].

На жаль, стародавні генетичні системи не дожили до наших днів. ДНК в найкраших умовах навколишнього середовища зберігається протягом 1 мільйона років, а потім деградує до коротких фрагментів. Отримання ДНК й визначення послідовності генів 16S рРНК з комах, загрузлих в бурштині, який утворився 250 млн років тому, та бактеріальних спор[99] служить темою жвавої дискусії в наукових колах[100][101].  

Використання ДНК в технології

Виділення ДНК методом спиртової преципітації. ДНК виглядає як клубок білих ниток

Методи роботи з ДНК

З розвитком молекулярної біології було розроблено багато методів роботи з ДНК. Ці методи перш за

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14